Производство кисло - молочных продуктов

Из всех растворенных в молоке газов  особенно нежелателен кислород, так как его наличие является причиной развития окислительных процессов в молоке, При повышенном содержании воздуха в молоке ухудшается отделение жира при сепарировании, уменьшаются эффективность пастеризации и стойкость молока при хранении,

Посторонние химические вещества, К  посторонним  химическим  веществам, имеющим значение для охраны здоровья человека, относятся антибиотики, пестициды, дезинфектанты, тяжелые металлы, радиоизотопы, микотоксины, нитраты, нитриты и  др. Помимо токсичности многие из этих веществ обладают свойством нарушать ход технологических процессов при производстве молочных продуктов.

1.2.2 Требования к молоку  цельному заготовляемому 

(ГОСТ 13264-88)

По органолептическим  показателям молоко должно иметь  чистый, натуральный вкус и запах; цвет от белого до слабо-желтого; однородную консистенцию без хлопьев и комочков. Не допускается наличие запахов нефтепродуктов, химикатов, навоза, силоса, скотного двора, гнилостного и привкусов:  затхлого, горького, прогорклого.

Наиболее важными физико-химическими показателями молока при производстве кисломолочных продуктов являются титруемая кислотность, плотность, свертываемость молочнокислыми микроорганизмами, оцениваемая с помощью биохимической пробы на ингибирующие вещества. Титруемая кислотность молока, предназначенного для производства кисломолочных продуктов, должна быть в пределах 17-19 ⁰Т.

Плотность молока характеризует  его качество и натуральность. Для  производства биопродуктов не рекомендуется  использование молока с плотностью менее 1028кг/м³.

Биологические свойства характеризуют молоко как среду  для развития молочнокислых микроорганизмов: оно должно содержать специфические  ростовые факторы (витамины, макро- и  микроэлементы, ферменты). Ингибирование  роста микроорганизмов могут  вызывать антибиотики, консерванты и актиокислители, химические средства защиты растений и животных, моющие и дезинфицирующие вещества. Молоко, содержащие примеси перечисленных веществ, приемке на молокоперерабатывающие предприятия не подлежит.

Общие требования к молоку, используемому при производстве цельномолочных продуктов, в соответствии с ГОСТ 13264-88 приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Требования к молоку заготовляемому

Показатель	Норма для сорта
	Высшего	I	II
Вкус и запах	Чистый молочный, без  посторонних привкусов и запахов		Допускается наличие  кормовых привкуса и запаха
Цвет	От белого до светло-кремового
Консистенция	Однородная, без сгустков белка и комочков жира		Допускается наличие  отдельных сгустков белка и комочков жира
Титруемая кислотность, 0Т	16-18		16-20
Степень чистоты по эталону, не ниже группы	I		II
Бактериальная обеспеченность, тыс./см3	До 300	300-500	500-4000
Содержание соматических клеток, тыс/см3	300	1000	1000

 

Поскольку технология продуктов  с продленными сроками хранения предусматривает высокотемпературную обработку сырья, к молоку предъявляются повышенные требования по термостойкости – не ниже I группы по алкогольной пробе.

Средний состав молока цельного, используемого для производства сыра и кисломолочных напитков, по данным сырьевой зоны проектируемого предприятия, приведен в таблице1.4.

Таблица 1.4 – Средний  состав молока цельного

Составные части	Массовая доля, %	Пределы колебаний, %
Жир	3,7	0,3
Белки, в т.ч. казеин сывороточные белки	3,1 2,5 0,6	0,2 0,3 0,1
Лактоза	4,5	0,2
Минеральные вещества	0,8	0,1

 

1.2.3 Микроорганизмы, используемые  при производстве кисломолочных продуктов

Поскольку в состав заквасок входят молочнокислые стрептококки, молочнокислые палочки, бифидобактерии, то различные комбинации этих микроорганизмов  позволяют получить разнообразные кисломолочные продукты с определенными вкусовыми достоинствами и создают микробиологическую основу технологии кисломолочных продуктов.

Молочнокислые бактерии. Это специфическая группа микроорганизмов, обуславливающих молочнокислое брожение, т.е. распад углеводов (сахаров) до молочной кислоты. Наряду с основным продуктом брожения – молочной кислотой – образуются побочные продукты: уксусная кислота, углекислый газ, ароматические вещества, этиловый спирт и др.

Первые научные исследования этих микроорганизмов были проведены Л. Пастером, результаты которых он опубликовал в 1857 г. С тех пор

молочнокислые бактерии привлекают к себе пристальное внимание специалистов. На основе использования  этих микроорганизмов создаются  и развиваются крупные отрасли народного хозяйства.

Таблица 1.5 – Микробиологическая основа технологии получения кисломолочных  продуктов

Кисломолочные продукты	Микроорганизмы
	Молочнокислые стрептококки		Молочнокислые палочки		Бифидобактерии
	мезо- филь- ный	термо- филь- ный	бол- гарс- кая	ацидо- филь- ная
«Бифилайф»		+		+	+
«Биойогурт»	+		+		+
«Ацидолакт»				+
«Биобактон»				+
Сметана «Южная»		+			+

 

В природе молочнокислые  бактерии представлены в виде шаровидных (кокков) и палочковидных (лактобактерии) форм. Шаровидные молочнокислые бактерии называют молочнокислыми стрептококками, так как они относятся к семейству Streptococcaceae.

Молочнокислые стрептококки представлены тремя родами – Lactococcus (Lac.), Leuconostoc (Leu.), и Streptococcus (Str.).

Лактококки.

Систематика. Род Lactococcus (от греч. Lacticus – молочный) включает пять видов.

Представители Lac. lactis (за исключением подвида Lac. lactis subsp. hordniae) широко используются в молочной промышленности.

Морфология. Лактококки представляют собой сферические или овальные клетки размером 0,5-14,2*0,5-1,5 мкм, располагающиеся в виде коротких цепочек или попарно; неподвижны, спор и капсул не образуют, по Грамму красятся положительно. В молодых культурах некоторые штаммы сливочного стрептококка образуют слизистую капсулу. Клетки Lac. diacetylactis несколько мельче, чем клетки Lac. lactis и Lac. cremoris. Lac. cremoris часто образует длинные цепочки.

Культуральные свойства. Лактококки являются факультативными анаэробами, т.е. растут не только в аэробных условиях, но и без доступа молекулярного кислорода. Однако в присутствии кислорода у них не изменяется тип дыхания, так как не проявляется аэробное дыхание, а продолжается процесс брожения, т.е. анаэробное дегидрогенирование. В связи с этим лактококки, как и все молочнокислые бактерии, можно отнести к категории аэротолерантных (воздухотерпимых) микроорганизмов.

По отношению к температуре  лактококки являются мезофиллами, их оптимальная  температура роста 30^оС, развиваются при 10^оС, но не при 45^оС. Многие штаммы Lac. lactis имеют широкий диапазон температур роста – от 8 до 41^оС.

Лактококки, как и большинство  молочнокислых бактерий, культивируют на обезжиренном стерильном молоке или  на плотных и жидких искусственных  питательных средах с использованием гидролизованного молока и других питательных веществ, получаемых из молока.

Биохимические свойства. Lac. lactis является активным кислотобразователем. Его штаммы свертывают молоко за 4-7 часов, предельная кислотность достигает 120^оТ. Восстанавливает и свертывает лакмусовое молоко, не образует ацетоина, разлагает аргинин с образованием аммиака. Не развивается в щелочной среде при рН 9,5. Заключительная рН в жидких средах с глюкозой составляет 4,0-4,5.

При культивировании  на искусственных средах многие штаммы теряют способность к быстрой ферментации лактозы и к протеолизу молока. Эти утраченные свойства могут восстанавливаться при культивировании лактококков в молоке. Lac. lactis образует кислоту из галактозы, глюкозы, мальтозы и лактозы. Не ферментирует арабинозу, ксилозу, сахарозу, трегалозу, салицин, инулин, глицерол и сорбитол.

Многие штаммы продуцируют антибиотик низин, который является полипептидом с молекулярной массой 3500. Он подавляет большинство стрептококков (но не энтерококков), стафилококков, микрококков, некоторые виды бацилл, лактобактерий, клостридий, актиномицетов.

При этом в  отношении грамотрицательных бактерий низин бактерицидным действием не обладает.

Lac. lactis применяют в многоштаммовых заквасках совместно с Lac. cremoris, Lac. diacetylactis и видами рода Leuconostoc. В молочной промышленности его широко используют при производстве кисломолочных продуктов, кисло-сливочного масла, сыров.

Ароматобразующий лактококк Lac. diacetylactis продуцирует фермент цитритазу, которая расщепляет цитраты с образованием диоксида углерода (CO₂) и ароматических веществ — ацетоина и диацетила.

Lac. diacetylactis - сравнительно слабый кислотообразователь, имеет слабую энергию кислотообразования (более 16 ч), предельная кислотность в молоке достигает 70-100 °Т.

Сгусток молока содержит пузырьки газа (СО₂).

При развитии ароматобразующего лактококка сгусток  молока имеет специфический запах, обусловленный накоплением диацетила (собственно ароматического вещества), который имеет особое значение для ароматизации масла. Он также желателен как ароматизирующий компонент в сливках, пахте и различных сортах свежего сыра.

Оптимальной температурой ароматообразования для Lac. diacetylactis является 25 °С.

Lac. diacetylactis в качестве заквасочного микроорганизма используют при производстве молочных продуктов, в которых желательно сильное кислото- и ароматообразование, например, для приготовления масла, творога, сметаны, простокваши и разных сортов свежего сыра.

Негативное  влияние при развитии ароматобразующего  лактококка может проявляться тем, что в многоштаммовых заквасках при высоких температурах он подавляет развитие других видов из-за сильного образования диоксида углерода.

Лейконостоки.

Систематика. Род Leuconostoc (от греч. Leucos белый, бесцветный; nostoc - водорослевое обобщенное название; leuconostoc - бесцветные слизистые растения) объединяет 9 видов: Leu. mesenteroides, Leu. lactis, Leu. amelibiosum, Leu. carnosum, Leu. citreum, Leu. gelidum, Leu. oenos, Leu. paramesenteroides, Leu. pseudomesenteroides.

В молочной промышленности имеет значение вид Leu. mesenteroides, он включает три подвида: Leu. mesenteroides subsp. dextranicum (сокращенно - Leu. dextranicum); Leu. mesenteroides subsp. cremoris (Leu. cremoris) и Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides (Leu. mesenteroides).

Морфология. Лейконостоки имеют сферические, несколько вытянутые клетки размером 0,5-0,7 х 0,7-1,2 мкм. Располагаются парами или цепочками. По Граму красятся положительно, неподвижные, спор не образуют.

Leu.  cremoris  имеет клетки,  которые обычно выстраиваются в длинные двойные цепочки.

Кулътуральные свойства. Лейконостоки являются факультативными анаэробами. Растут на специальных питательных средах. Оптимальная температура роста 20-30 °С, а минимальная составляет 5 °С.

По сравнению  с лактококками лейконостоки более  требовательны к составу питательных сред.

Молоко является бедной питательной средой для развития лейконостоков. Большинство штаммов растет в молоке при добавлении ростовых факторов, экстракта дрожжей и глюкозы.

Лейконостоки  на плотных средах образуют мелкие (до 1 мм в диаметре) гладкие круглые серовато-белые колонии (рис. 3); на средах, содержащих сахарозу, образуют мелкие слизистые колонии. При посеве лейконостоков уколом на плотную среду развиваются вдоль укола с небольшим поверхностным ростом. Бульонные культуры часто имеют однородное помутнение, но штаммы, образующие длинные цепочки, имеют тенденцию к образованию осадка.

Биохимические свойства. Лейконостоки являются хемоорганотрофами с облигатной потребностью в сбражеваемом углеводе.

Лейконостоки  являются слабыми кислотообразователями, молоко часто не свертывают, протеолитической активностью не обладают, индол и аммиак не образуют, нитраты не восстанавливают. Конечную рН при росте в жидкой среде с глюкозой доводят до 4,4-5,0.

Термофильный  стрептококк.

Систематика. В род Streptococcus входит один вид молочнокислых кокков Streptococcus thermophilus (термофильный стрептококк). Он образует в небольшом количестве ацетоин, поэтому занимает промежуточное положение между гомо- и гетероферментативными стрептококками. В связи с этим его относят к факультативным, или среднегетерогенным, гетероферментативным молочнокислым стрептококкам.

Морфология. Str. thermophilus представляет собой грамположительные шарообразные или эллипсовидные клетки диаметром 0,7-0,9 мкм, чаще располагающиеся длинными цепочками. По величине клетки крупнее, чем клетки молочного стрептококка. Термофильный стрептококк спор и капсул не образует, неподвижен.

Культуральные свойства. По отношению к кислороду Str. thermophilus, как и все молочнокислые бактерии, является факультативным анаэробом. Хорошо растет на обезжиренном и гидролизованном молоке, также на плотных средах, содержащих компоненты молока и ростовые факторы.

На поверхности плотных  питательных сред термофильный стрептококк образует очень мелкие колонии округлой формы с зернистой структурой и локонообразными краями, глубинные колонии имеют чечевицеобразную форму с боковыми выростами.