СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ АЦИДОФИЛЬНЫХ КИСЛОМОЛОЧНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ Российский патент 1998 года по МПК A23K1/00 A23K1/10 

Изобретение относится к культивированию штаммов микроорганизмов и может быть использовано при производстве пищевых и кормовых добавок, предназначенных для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний у человека, животных и птиц.

Известен способ выращивания кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление закваски из штаммов микроорганизмов, ее смешивание с кормовыми (пищевыми) компонентами, содержащими белковые продукты рыбного происхождения, и последующее выращивание при температуре порядка 8^oC (см. патент Великобритании N 1502723, кл. A 23 K 1/10, 1978).

При столь низких температурах сильно снижается активность кисломолочных бактерий, в результате чего либо снижается эффективность пищевых и кормовых добавок, либо существенно увеличивается продолжительность производственного процесса. Кроме того, не исключены расстройства желудочно-кишечного тракта при использовании пищи, содержащей значительное количество рыбного белка. Также снижается перевариваемость пищи (кормов).

Известен также способ выращивания ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, предусматривающий изготовление закваски с использованием ацидофильных бактерий на пастеризованной питательной среде, содержащей гомогенизированную рыбную суспензию и сухое обезжиренное молоко, взятые в соотношении 3 : 1 - 4 : 1, а также сернокислый марганец и щелочь, причем в процессе приготовления закваски питательную среду засевают материнской закваской в соотношении 1 : 7 - 1 : 10 и культивируют при 37 - 39^oC в течение 10-12 ч. Во время культивирования закваску периодически нейтрализуют аммиачной водой, доводя pH до 6,0 - 6,3. Готовая закваска имеет pH 3,8 - 4,7. Отдельно готовят кормовые компоненты, которые добавляют двухстадийно, с доращиванием бактерий после каждой стадии при 37-39^oC в течение 10-12 ч. На первой стадии добавляют в качестве кормовых компонентов гидролизованную при 63-65^oC в течение 3-6 ч смесь, содержащую зерновую муку и пастеризованную рыбную суспензию в количестве 100-150%. Готовый продукт имеет pH 3,8-4,2 (см. авт.св. СССР N 1088166, кл. A 23 K 1/00, 1982).

Недостаток этого изобретения - необходимость использования дорогостоящих продуктов - сухого обезжиренного молока и муки, что снижает рентабельность способа при его реализации в целях кормопроизводства. Кроме того, способ отличается многостадийностью и продолжительностью (до 30-37 ч), требует регулирования pH среды с периодической ее нейтрализацией - вводом нейтрализующего компонента (аммиачной воды), предусматривает использование дополнительных химических реагентов.

Известен также способ выращивания ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление питательной среды из рыбных продуктов белкового происхождения, ее пастеризацию, охлаждение до температуры культивирования, засев ацидофильными кисломолочными микроорганизмами и последующее культивирование при температуре, превышающей температуру тела теплокровных организмов, до достижения субстратом pH 5,0-6,0 (см. авт.св. СССР И 1750605, кл. A 23 K 1/00, 1992).

Недостаток этого способа заключается в том, что технология производства микроорганизмов по-прежнему остается сложной и многостадийной, что затрудняет полную автоматизацию процесса. Кроме того, сырьевая база этого способа существенно снижается поскольку для его реализации используется отвар только кальмара, при этом требуется дополнительное использование пшеничной муки. При этом исходный состав компонентов потребный для приготовления питательной среды (рыбные отходы) - ограничивает область использования способа только кормопроизводством. Кроме того, конечный продукт процесса, осуществляемого по настоящему способу, может быть представлен только в жидком виде (поскольку его эффективное обезвоживание известными методами затруднительно, без существенного снижения лечебной и питательной ценности продукта).

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в повышении производительности процесса за счет его упрощения до уровня, обеспечивающего возможность полной автоматизации процесса культивирования микроорганизмов, при одновременном расширении сырьевой базы и номенклатуры получаемой продукции (обеспечении возможности получения биопрепаратов с низким содержанием влаги).

Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, выражается в устранении многостадийности процесса (который включает в себя только приготовление питательной среды и ввод материнской закваски), исключении необходимости использования муки и обеспечении возможности получения биопрепаратов в виде порошка.

Для решения поставленной задачи способ выращивания ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление питательной среды из рыбных продуктов белкового происхождения, ее пастеризацию, охлаждение до температуры культивирования, засев ацидофильными кисломолочными микроорганизмами и последующее их культивирование при температуре, превышающей температуру тела теплокровных организмов, до достижения субстратом pH 5,0-6,0, отличается тем, что в качестве рыбных продуктов белкового происхождения используют рыбу и (или) продукты ее переработки, и (или) отходы ее переработки, и (или ) морепродукты, и (или) продукты их переработки, и (или) отходы их переработки, которые гомогенизируют и смешивают с отваром морских беспозвоночных, и (или) рыбы, при этом засев бактерий на указанную питательную среду осуществляют закваской в соотношении не меньшем чем 1 : 13, а выращивание микроорганизмов ведут при температуре, меньшей верхнего температурного предела жизнеспособности выращиваемых микроорганизмов, но большей 45^oC.

Кроме того, отвар морских беспозвоночных и рыбу и (или) продукты ее переработки, и (или) отходы ее переработки, и (или) морепродукты, и (или) продукты их переработки, и (или) отходы их переработки берут в соотношении 1 : (2-7).

Кроме того, в качестве отвара морских беспозвоночных используют отвар осьминога и (или) мидии, и (или) кукумарии, и (или) трепанга, и (или) ракообразных, и (или) спизулы, и (или) асцидии.

Сопоставительный анализ признаков предлагаемого изобретения и признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак "... в качестве рыбных продуктов белкового происхождения используют рыбу и (или) продукты ее переработки, и (или) отходы ее переработки, и (или) морепродукты, и (или) продукты их переработки, и (или) отходы их переработки. . ." обеспечивает широкую сырьевую базу для осуществления способа при одновременном расширении номенклатуры получаемой продукции, которая может использоваться как кормовая или как пищевая добавка в зависимости от сочетания исходного сырья.

Признак ". .. которые гомогенизируют и смешивают с отваром морских беспозвоночных и (или) рыбы..." обеспечивает расширение сырьевой базы способа, за счет ввода в оборот широкого круга морских беспозвоночных, отвары которых (согласно п.3 формулы изобретения) могут быть использованы как по отдельности, так и в произвольном сочетании.

Признак "... засев бактерий на указанную питательную среду осуществляют закваской в соотношении не меньшем чем 1 : 13..." обеспечивает возможность существенного регулирования скорости процесса за счет возможности повышения исходной концентрации бактерий в объеме питательной среды, что повышает гибкость технологии за счет упрощения взаимоувязки непосредственно процесса культивирования и последующих операций по доведению конечной продукции до товарного состояния.

Признак "... выращивание микроорганизмов ведут при температуре, меньшей верхнего температурного предела жизнеспособности выращиваемых микроорганизмов, но большей 45^oC" позволяет ускорить процесс культивирования микроорганизмов, кроме того, при последующем вводе микроорганизмов в организм человека или животного (вместе с пищевой или кормовой добавкой) обеспечивает их большую жизнеспособность. Заявленные температурные параметры способа охватывают диапазон температур от 45 до 55^oC. Однако с учетом точности и надежности работы контрольно-измерительной аппаратуры, которая в настоящее время может быть использована для контроля и регулирования процесса, установление верхней границы температурного режима выше чем 51-52^oC не будет рациональным.

Признак второго пункта формулы изобретения обеспечивает возможность получения конечного продукта с содержанием влаги отличающимся в несколько раз. Таким образом, создаются предпосылки для получения конечного продукта как в жидком виде (при соотношении отвара и "твердого" компонента 1 : (2-3)), так и в виде порошка (при соотношении отвара и "твердого" компонента 1 : (6-7)).

Признаки третьего пункта формулы изобретения конкретизируют возможный перечень отваров морских беспозвоночных и их сочетания, которые могут быть использованы при реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом. Приготовляют питательную среду для закваски ацидофильных кисломолочных бактерий смешиванием при 45-51^oC отвара морских беспозвоночных и (или) рыбы и смолотых рыбы и (или) продуктов ее переработки, и (или) морепродуктов, и (или) продуктов их переработки (под продуктами переработки рыбы и морепродуктов понимаются как сырые продукты - полуфабрикаты, получаемые путем соответствующей их разделки, так и продукты, прошедшие кулинарную обработку, по своим санитарно-гигиеническим и другим характеристикам пригодные для питания людей) - этот состав сырья предназначен для получения на выходе процесса пищевой добавки. При производстве кормовых добавок в составе сырья могут быть дополнительно использованы отходы рыбы и ее переработки и (или) отходы морепродуктов и их переработки и другие отходы рыбоконсервного производства. Производство продукции на базе заявляемого способа может быть организовано на рыбокомбинатах. Целесообразно с позиций экономики (особенно при производстве кормовых добавок), чтобы состав и количественные соотношения ингредиентов, составляющих "твердый" компонент питательной среды (рыбной суспензии), и отваров определялись сырьевой базой основного производства (рыбокомбинатов) и потребностями утилизации его отходов. Отвар и "твердые" компоненты используют при весовом соотношении 1 : 2 - 1 : 3. Рыбную суспензию пастеризуют при 90 - 92^oC в течение часа при постоянном перемешивании. Готовая питательная среда должна иметь pH 6,0 - 7,0.

Пастеризованную питательную среду охлаждают до 48 - 51^oC и засеивают материнской закваской, приготовленной по известному способу в соотношении 1 : 13 (при необходимости повышения скорости процесса содержание закваски в суспензии повышают до 1 : 10) и культивируют при температуре 48 - 51^oC в течение 3 - 7 ч до достижения pH 4,0 - 5,0.

Описанная последовательность операций используется на этапе запуска производственного процесса до нарабатывания закваски в количествах, необходимых для загрузки имеющихся производственных мощностей. Целесообразно иметь две параллельные производственные линии - одну для производства закваски, а другую - для культивирования микроорганизмов. Производство питательной среды для операции культивирования микроорганизмов производится аналогично вышеописанному, с одним отличием - если конечный препарат предполагается производить в виде сухого порошка, то отношение доли "твердого" компонента к отвару в составе суспензии должно быть увеличено до 6:1 или 7:1, что позволит получить на выходе процесса культивирования продукт с низким содержанием влаги, полное обезвоживание которого может быть произведено известными методами, при этом увеличение доли "твердого" компонента выше названного соотношения нецелесообразно, поскольку при этом снижается интенсивность аэрирования суспензии, что приводит к снижению скорости процесса культивирования даже при интенсификации перемешивания. В ходе операции культивирования микроорганизмов питательную среду смешивают с закваской ацидофильных бактерий в соотношении 13 : 1 - 10 : 1 и доращивают бактерии при температуре 48 - 51^oC в течение 4 - 7 ч до достижения pH 5,0 - 6,0.

Пример 1. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum представленных 14,2 кг закваски, полученной путем культивирования материнского штамма микроорганизмов, используют 700 кг смолотых в пасту рыбных отходов, которые смешивают с 350 кг отвара осьминога (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой рыбной суспензии составляет 18%. Суспензию пастеризуют при температуре 90 - 92^oC в течение часа при постоянном перемешивании. Затем 1050 кг суспензии, охлажденной до 47^oC, имеющей pH в пределах 6,5 - 7,0, засевают 14,2 кг указанной закваски и культивируют при 47^oC при перемешивании, до достижения pH 5,5 (продолжительность культивирования составит порядка 7 ч). После окончания процесса выращивания будет получено 1064,2 кг кормовой добавки, содержащей ацидофильную палочку.

Пример 2. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, представленных 13,6 кг закваски, полученной путем культивирования материнского штамма микроорганизмов, используют композицию, содержащую 210 кг смолотых в пасту рыбных отходов, 200 кг некондиционных продуктов переработки рыбы (рыбную кулинарию с просроченным сроком реализации) и 150 кг отходов переработки кальмара, которые смешивают со 100 кг отвара мидии и 90 кг отвара кукумарии (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой суспензии составляет 18%. Суспензию пастеризуют при температуре 90 - 92^oC в течение часа при перемешивании. Затем 750 кг суспензии, охлажденной до 51^oC, имеющей pH в пределах 6,5 - 7,0, засевают 13,6 кг указанной закваски и культивируют при 51^oC при постоянном перемешивании до достижения pH 5,5 (продолжительность культивирования составит около 4 ч). После окончания процесса выращивания будет получено 763,6 кг кормовой добавки, содержащей ацидофильную палочку.

Пример 3. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, представленных 17,5 кг закваски, полученной путем культивирования материнского штамма микроорганизмов, используют 600 кг смолотой в пасту рыбы и 120 кг кукумарии, которые смешивают с 50 кг отвара трепанга, 70 кг крабового отвара и 120 кг отвара спизулы (с содержанием сухих веществ в отварах - 1%). Содержание сухих веществ в такой суспензии составляет 18,3%. Суспензию пастеризуют при температуре 90 - 92^oC в течение часа при перемешивании. Затем 960 кг суспензии, охлажденной до 49^oC, имеющей pH в пределах 6,5 - 7,0, засевают 17,5 кг указанной закваски и культивируют при 49^oC при постоянном перемешивании до достижения pH 5,5 (продолжительность культивирования составит порядка 5,5 ч). После окончания процесса выращивания будет получено 977,5 кг пищевой добавки, содержащей ацидофильную палочку.

Пример 4. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, представленных 13,4 кг закваски, полученной путем культивирования материнского штамма микроорганизмов, используют пищевую смесь из 200 кг рыбы, 150 кг осьминога и 140 кг кукумарии, смолотых в пасту, которые смешивают с 70 кг отвара асцидии (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой суспензии составляет 24%. Суспензию пастеризуют при температуре 90 - 92^oC в течение часа при постоянном перемешивании. Далее 560 кг суспензии, охлажденной до 50^oC, имеющей pH в пределах 6,5 - 7,0, засевают 13,4 кг указанной закваски и культивируют при 50^oC при постоянном перемешивании до достижения pH 5,5 (продолжительность культивирования составит порядка 6 ч). После окончания процесса выращивания будет получено 573,4 кг пищевой добавки, содержащей ацидофильную палочку.

Пример 5. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, представленных 9 кг закваски, полученной путем культивирования материнского штамма микроорганизмов, используют 400 кг доброкачественной рыбной кулинарии, смолотой в пасту, которую смешивают со 140 кг отвара осьминога (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой суспензии составляет 18%. Суспензию пастеризуют при температуре 90 - 92^oC в течение часа при перемешивании. Далее 540 кг суспензии, охлажденной до 51^oC, имеющей pH в пределах 6,5 - 7,0, засевают 9 кг указанной закваски и культивируют при 51^oC при постоянном перемешивании до достижения pH 5,5 (продолжительность культивирования составит порядка 4 ч). После окончания процесса выращивания будет получено 549 кг пищевой добавки, содержащей ацидофильную палочку.

Пример 6. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, представленных 11 кг закваски, полученной путем культивирования материнского штамма микроорганизмов, используют 490 кг смолотых в пасту отходов переработки осьминога, которые смешивают с 80 кг отвара осьминога (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой суспензии составляет 22%. Суспензию пастеризуют при температуре 90 - 92^oC в течение часа при постоянном перемешивании. Далее 570 кг суспензии, охлажденной до 51^oC, имеющей pH в пределах 6,5 - 7,0, засевают 11 кг указанной закваски и культивируют при 51^oC при постоянном перемешивании до достижения pH 5,5 (продолжительность культивирования составит порядка 5,5 - 6,0 ч). После окончания процесса выращивания будет получено 581 кг кормовой добавки, содержащей ацидофильную палочку.

Предлагаемый способ обеспечивает ускоренное культивирование ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, при этом конечный продукт, получаемый при использовании заявленного способа, характеризуется следующими параметрами:
- питательная ценность 1 кг кормовой добавки, поставляемой в жидком виде, при натуральной влажности составляет 0,25 - 0,3 корм.ед., 0,15 МДж обменной энергии, 140 г сухого вещества, 49 г перевариваемого протеина, 32 г жира, 3 г кальция и 2 г фосфора;
- питательная ценность 1 кг пищевой добавки, поставляемой в порошкообразном виде, при натуральной влажности составляет 0,87 - 1,05 корм.ед., 0,53 МДж обменной энергии, 490 г сухого вещества, 171 г перевариваемого протеина, 112 г жира, 11 г кальция и 7 г фосфора.

Положительный эффект от использования пищевой и кормовой добавки достигается за счет наличия в ней ацидофильной палочки, высокого содержания протеинов, микро- и макроэлементов, витаминов.

Профилактически-лечебная ценность продуктов - производных процесса культивирования микроорганизмов обусловлена наличием ацидофильной палочки, проявляющей антибиотическую активность по отношению к условно-патогенным бактериям.

Использование: при производстве пищевых и кормовых добавок, предназначенных для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний у человека, животных и птиц. Сущность изобретения: питательную среду готовят из рыбных продуктов белкового происхождения. В качестве рыбных продуктов белкового происхождения используют рыбу и/или продукты ее переработки, и/или отходы ее переработки, и/или морепродукты, и/или продукты их переработки, и/или отходы их переработки, которые гомогенизируют и смешивают с отваром морских беспозвоночных и/или рыбы. При этом отвар морских беспозвоночных и рыбу и/или продукты ее переработки, и/или отходы ее переработки, и/или морепродукты, и/или продукты их переработки, и/или отходы их переработки берут в соотношении 1 : (2-7). Затем среду пастеризуют, охлаждают до температуры культивирования, засевают ацидофильными кисломолочными микроорганизмами. Засев бактерий на указанную питательную среду осуществляют закваской в соотношении, не меньшем чем 1 : 13, а выращивание микроорганизмов ведут при температуре, меньшей верхнего температурного предела жизнеспособности выращиваемых микроорганизмов, но большей 45^oC, до достижения субстратом pH 5,0-6,0. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ выращивания ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление питательной среды из рыбных продуктов белкового происхождения, ее пастеризацию, охлаждение до температуры культивирования, засев ацидофильными кисломолочными микроорганизмами и последующее культивирование при температуре, превышающей температуру тела теплокровных организмов, до достижения субстратом pH 5,0 6,0, отличающийся тем, что в качестве рыбных продуктов белкового происхождения используют рыбу и (или) продукты ее переработки, и (или) отходы ее переработки, и (или) морепродукты, и (или) продукты их переработки, и (или) отходы их переработки, которые гомогенезируют и смешивают с отваром морских беспозвоночных и (или) рыбы, при этом засев бактерий на указанную питательную среду осуществляют закваской в соотношении не меньшем, чем 1 13, а выращивание микроорганизмов ведут при температуре, меньшей верхнего температурного предела жизнеспособности выращиваемых микроорганизмов, но большей 45^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отвар морских беспозвоночных и рыбу и/или продукты ее переработки, и/или отходы ее переработки, и/или морепродукты, и/или продукты их переработки и/или отходы их переработки берут в соотношении 1 2 7. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отвара морских беспозвоночных используют отвар осьминога, и/или мидии, и/или кукумарии, и/или трепанга, и/или ракообразных, и/или спизулы, и/или асцидии.