СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА Российский патент 1999 года по МПК A23C9/12 

Изобретение относится к биотехнологии, молочной и медицинской промышленности, применяется для приготовления бактерийных препаратов и продуктов диетического и лечебного питания. Лечебно- профилактический кисломолочный продукт и закваска на основе штаммов бифидобактерий предназначен для питания различных возрастных категорий лиц с целью повышения иммунного статуса организма человека и профилактики желудочно-кишечных заболеваний. В нашей стране всеобщее признание и широкое применение нашли лечебные бактерийные бифидосодержащие продукты: кисломолочный бифидумбактерин, бификол, бифигурт, бифилакт и др. Бифидобактерии наряду с другими представителями нормальной микрофлоры (кишечная палочка, лактобактерии и др.) выполняют и регулируют многочисленные функции организма. В процессе жизнедеятельности они образуют молочную, уксусную, муравьиную и другие кислоты, чем обеспечивают снижение pH среды кишечника до 4,0 - 3,8. Создавая кислую среду, бифидобактерии препятствуют размножению патогенной, гнилостной газообразующей микрофлоры кишечника. Наравне с другими представителями нормофлоры кишечника бифидобактерии принимают активное участие в пищеварении и всасывании, способствуют процессам ферментативного переваривания пищевых ингредиентов - усиливают гидролиз белков, сбраживают углеводы, омыляют жиры, растворяют клетчатку, стимулируют перестальтику кишечника. Бифидобактерии несут витаминообразующую функцию - участвуют в синтезе и всасывании витаминов группы В, витамина К, фолиевой и никотиновой кислот, способствуют синтезу незаменимых аминокислот, лучшему усвоению солей калия, витамина D, препятствуют микробному декарбоксилированию пищевого гистидина и повышению количества гистамина, т.е. обладают антианемическим, антирахитическим и аптиаллергическим действием. Поэтому так необходима разработка бифидосодержащих продуктов, заквасок, доступных по стоимости и технологичных для промышленного производства, без стабилизаторов и ростостимулирующих добавок.

Известен способ получения бифидосодержащего молочного продукта (Патент РФ N 2090079), который заключается в том, что нормализованное по жиру молоко пастеризуют, внося кукурузный крахмал из расчета 3-4 кг на 1000 кг продукта, полученную смесь гомогенизируют и подвергают пастеризации, затем охлаждают до температуры 8-10^oС и вносят при перемешивании активизированный концентрат бифидобактерии штамма Bifidobakterium bifidum 791 или Bifidobakterium adolescentis MC-42.Полученный продукт кислотностью 20 градусов Тернера содержит не менее 5•10⁵ живых бифидобактерий в 1 мл.

Однако известный способ получения бифидосодержащего молочного продукта не предусматривает развития живых клеток бифидобактерий в молочной среде, что снижает лечебно-профилактические свойства продукта. Кроме того, в пастеризованной смеси сохраняют жизнеспособность спороносные микроорганизмы, которые при длительном (более 36 часов) хранении продукта выделяют свои антибиотики и губительно действуют па клетки бифидобактерий, снижая содержание живых клеток бифидобактерий, что ограничивает сроки хранения и реализации, а также возможность употребления в пищу детям грудного возраста.

Известен способ получения кисломолочного продукта, содержащего бифидобактерий и молочнокислые бактерии(Патент РФ N 2060674). Для приготовления продукта используют стерилизованное молоко, расфасованное в пакеты типа Тетра Brik aseptic, заквашивают его путем внесения закваски бифидобактерий и лактобактерий и вкусовых добавок иглой дозатора через отверстие в пакете. Пакеты с молоком перед заквашиванием подогревают до 37-38^oC. Заквашенное молоко выдерживают в термостате 12 - 15 часов до образования сгустка. Количество жизнеспособных бифидобактерий составляет 10⁸ в 1 мл продукта, лактобактерий - 10⁸. При хранении продукта количество живых клеток бифидобактерий уменьшается на один порядок каждые 7-10 дней, в то время как количество лактобактерий за это время увеличивается на один порядок. Недостатком способа является накопление бифидобактерий в концентрации менее 10⁹, а также невозможность контроля готовности, микробиологического качества каждого пакета в партии продукта. При увеличении числа живых лактобактерий (больше 10⁸) может повыситься кислотность продукта, что обуславливает нежелательные вкусовые показатели. Этот способ из-за своей трудоемкости не эффективен для промышленного освоения.

Наиболее близким к заявленному является способ получения лечебно-профилактического кисломолочного продукта (Патент РФ N2023396), предусматривающий диоксигенацию питательной среды для закваски (III генерация) молока перед заквашиванием, внесение пектина (стабилизатора консистенции).

Сквашивание молока проводится в диапазоне температур 35-40^oC в течение 6-8 часов. Для приготовления заквасок применяют питательную среду "Бактофет" на основе "Гидролизата мышечной ткани плодов коров ферментативного сухого "Гидрофета-О". Фасовка продукта из ферментера происходит путем передавливания его углекислым газом. Недостатком этого способа является высокая себестоимость продукта: при производстве в промышленных условиях увеличивается потребление углекислого газа на диоксигенацию питательной среды, молока, а также на фасовку готового продукта, увеличивается потребление дорогостоящей питательной среды "Гидрофет-О" и компонентов, входящих в ее состав. Так, в примере 1, для приготовления 30 л продукта требуется 1,6 л питательной среды, тогда для 1000 л продукта потребуется 53 л питательной среды. Присутствие бульонной культуры в молоке придает специфический привкус продукту, а фасовка углекислым газом ухудшает физико - химические и органолептические показатели. Известно также, что оптимальная температура развития в молоке используемых штаммов 37 - 38^oC, при снижении температуры до 35^oC удлиняется процесс сквашивания.

Задачей настоящего изобретения является разработка недорогого и технологичного для промышленного освоения способа производства кисломолочного продукта, совершенствование технологии приготовления закваски для этого продукта на основе штаммов бифидобактерий.

Поставленная задача решается путем оптимизации количественного потребления питательных сред для культивирования бифидобактерий (приготовление бульонной культуры бифидобактерий I, II генерации), количественного потребления сухих штаммов бифидобактерий, применение предзакваски и бифидозакваски, а также приготовление кисломолочного продукта на основе бифидобактерий без ростостимулирующих добавок (крахмала, питательных сред) и без стабилизаторов консистенции. К преимуществам способа также следует отнести приготовление предзакваски и бифидозакваски на стерильном молоке в анаэробных условиях для производства кисломолочного продукта. При приготовлении предзакваски происходит адаптация живых клеток бифидобактерий к молочной среде.

Приготовление бифидозакваски на предзакваске позволяет сократить продолжительность сквашивания молока с 8 часов до 4-6 часов и увеличить выход жизнеспособных клеток бифидобактерий в готовом продукте не менее 10¹⁰, а также отпадает необходимость диоксигенации (насыщение углекислым газом) стерилизованного молока перед внесением закваски в него. Диоксигенация способствует во время сквашивания молока бифидобактериями синеризису (выделение сыворотки) продукта, что является отрицательным фактором. Установлено также, что фасовка продукта асептически в герметичную упаковку без применения углекислого газа позволяет улучшить физико- химические и органолептические показатели в готовом продукте, т.е. улучшить консистенцию, вкус, снизить кислотность, исключает синерезис, гарантирует необходимое количество жизнеспособных клеток бифидобактерий в процессе хранения продукта.

Предлагаемый способ производства кисломолочного продукта осуществляют в следующей последовательности:
приготовление питательной среды; внесение штаммов бифидобактерий в питательную среду (приготовление бульонной культуры I, II генерации), приготовление молока для закваски; приготовление предзакваски; приготовление бифидозакваски; приготовление молока для кисломолочного продукта; приготовление кисломолочного продукта; охлаждение и разлив продукта.

Для культивирования штаммов бифидобактерий применяется специальная питательная среда "Эпидермат О" на основе гидролизата строжки кожи млекопитающих ферментативный сухой по ТУ 9388- 001- 18045931-93, разрешен МЗ РФ N20 от 16.05.94 для применения в практику здравоохранения новых медицинских иммунобиологических препаратов следующего состава из расчета на один литр среды: 30 ± 0,5 г сухой питательной основы "Эпидермат О", 5 + 0,5 г хлористого натрия, 10 ± 0,5 г лактозы; агар - агар 0,95 + 0,5 г и дистиллированной воды до одного литра или гидролизатно - молочная среда следующего состава : к 0,5 л гидролизата обезжиренного молока добавляют 2 ± 0,1 г пептона, 3,5 ± 0,5 г хлористого натрия, 10 ± 0,5 лактозы, 0,15 ± 0,05 г солянокислого цистеина, 0,75 ± 0,05 г агар-агара и дистиллированной воды до одного литра.

Приготовленную питательную среду разливают в стерильные пробирки, флаконы или специальные заквасочники и стерилизуют автоклавированием при температуре 112^oC в течение 20 минут. После охлаждения до 37^oC питательную среду используют для выращивания бульонной культуры бифидобактерий, pH готовой питательной среды - 7,1 ± 0,2. Для выращивания бульонной культуры используют штаммы бифидобактерий вида Bifidobakterium longum В 379М, или Bifidobakterium bifidum 7791, или Bifidobakterium bifidum, разрешенные Министерством здравоохранения Российской Федерации или СССР для внедрения в практику здравоохранения.

Для приготовления бульонной культуры I генерации ампулу с лиофилизированным штаммом бифидобактерий надпиливают у основания стебля, протирают ватой, смоченной спиртом, обжигают место надпиливания в пламене горелки, стерильным валиком обламывают стебель ампулы и стерильной пипеткой вносят в нее 1,5-2 мл стерильной питательной среды. Содержимое ампулы переносят в две пробирки (или флакона) со стерильной питательной средой, разлитой по 30 мл,и тщательно перемешивают. Пробирки выдерживают в термостате при температуре 37,5 ± 0,5^oC в течение 20 ± 2 ч. Для выращивания бульонной культуры 1 генерации можно использовать 2 вида штаммов бифидобактерий, в таком случае удваивают количество пробирок.

Полученную таким образом бульонную культуру бифидобактерий первой генерации используют для вторичной пересадки (II генерация), путем внесения не менее 5% содержимого двух пробирок от общего объема стерильной питательной среды, разлитой в специальные заквасочники, в зависимости от требуемых объемов и сроков приготовления закваски. Допускается неиспользованную бульонную культуру бифидобактерий 1 генерации, приготовленную на питательной среде "Эпидермат О", хранить при температуре (4-6)^oC не более 2 суток или поддерживать в жизнедеятельном состоянии, перевивая культуру пипеткой в пробирку со стерильной питательной средой. Объемная доля культуры по отношению к объемной доле питательной среды составляет 5%. Посевы выдерживают при температуре 37-38^oC в течение 16-18 часов до интенсивного помутнения среды и убирают в холодильник. Перепрививку культуры необходимо проводить не реже одного раза в 7-10 дней. (Технологическая инструкция по приготовлению и применению заквасок для кисломолочных продуктов. Москва, 1992 г.) Выращенную бульонную культуру бифидобактерий II генерации при температуре (37,5 ± 0,5)^oC в течение 16 ± 2 часов используют для приготовления предзакваски, а также применяют как пищевую добавку при декструктивных (разрушительных) процессах пищеварения, так как она содержит биологически активные низкомолекулярные полипептиды и живые клетки бифидобактерий, вырабатывающие необходимые человеческому организму аминокислоты (табл. 1).

Предзакваску готовят на стерилизованном цельном или обезжиренном молоке в ферментерах емкостью от 6 до 40 л в анаэробных условиях с добавлением бульонной культуры II генерации.

Объемная доля бульонной культуры по отношению к объему молока составляет 30%. Для приготовления предзакваски используется молоко коровье, заготавливаемое по ГОСТ 13264-70 не ниже 1-го сорта, соответствующее 3 группе термоустойчивости по ГОСТ 25228-82, очищенное и нормализованное по жиру или обезжиренное молоко стерилизуется автоклавированием при температуре (121 ± 2)^oC, что соответствует давлению 0,1 МПА. Выдержку молока при указанной температуре выбирают в зависимости от емкости, в которой стерилизуют молоко. Она составляет примерно: для объема молока от 0,1 до 2 дм³ - до 10 мин; для объема молока от 3 до 5 дм³ - до 15 мин; для объема молока 10 дм³ - до 20 мин; для объема молока от 20 до 30 дм³ - до 30 мин.

Стерильное, охлажденное молоко до (37-38)^oC передавливают углекислым газом в стерильный ферментер с последующим внесением бульонной культуры II генерации из заквасочника таким же способом. Заквашенную смесь выращивают при температуре (37-38)^oC в течение 8 часов, периодически барботируя углекислым газом в течение 10 минут при давлении газа 0,2 - 0,3 кгс/см². Мешалка в ферментере должна работать на протяжении всего процесса выращивания биомассы бифидобактерий со скоростью 10 об/мин. Критерием готовности закваски является величина pН 4,15.

Готовую предзакваску сразу же используют для приготовления бифидозакваски или хранят при температуре 4-6^oC не более 2 суток. При ежедневном использовании бифидозакваски допускается из одной предзакваски готовить 3-4 партии бифидозакваски. (Технологическая инструкция по приготовлению и применению заквасок для кисломолочных продуктов. Москва, 1992 г.)
Бифидозакваску готовят на стерилизованном цельном или обезжиренном молоке, подготовленном аналогичным способом как и для предзакваски. Охлажденное до температуры 37 - 38^oC стерильное молоко асептически передавливается углекислым газом в ферментер с последующим внесением не менее 5% предзакваски. Заквашенное молоко перемешивается в течение 2 часов, периодически барботируется углекислым газом при скорости мешалки 10 об/мин, давление в ферментере на протяжении процесса сквашивания должно быть избыточным, не более 0,3 кгс/см². Выращивание бифидозакваски производится при температуре 37 - 38^oC в течение 8 - 10 часов до образования сгустка. Готовая бифидозакваска должна иметь кислотность (145 ± 5)^oТ, число живых клеток бифидобактерий не менее 10¹⁰ КОЕ/мин. Бифидозакваску используют сразу же после ее приготовления, если по условиям производства закваску не используют сразу, то ее охлаждают при периодическом перемешивании до температуры (6 ± 2)^oC. Хранение производственной закваски на стерилизованном молоке в ферментерах допускается до 2 суток.

По органолептическим, биохимическим, микробиологическим показателям бульонная культура I, II генерации, предзакваска и бифидозакваска должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 2
Для производства кисломолочного продукта на основе живых клеток бифидобактерий - кисломолочного бифидобактерина используют молоко цельное такого же качества, как и для закваски. Очищенное, нормализованное по жиру молоко подается в резервуар (культиватор), в котором непосредственно проводится стерилизация при температуре (112 ± 2)^oC в течение одного часа. Для стерилизации молока можно использовать другое оборудование (пластинчатый, трубчатый стерилизаторы), обеспечивающее тепловую обработку, т.е. стерилизацию. Затем молоко охлаждают до температуры (37-38)^oC и вносят не менее 5% бифидозакваски путем передавливания из ферментера углекислым газом. Перемешивание заквашенного молока проводится в течение 40-50 минут. Продолжительность сквашивания 4-6 часов.

По достижении в сквашенном продукте pH 5,5 в рубашку резервуара-культиватора подается ледяная вода. Охлажденный до температуры (10 ± 2)^oC продукт асептически, путем передавливания очищенным воздухом через биофильтр, при медленном перемешивании (6-8 об/мин) подается на фасовку в полистироловые стаканчики весом по 150 г. Готовый продукт, расфасованный при соблюдении правил асептики, может храниться до 10 суток при температуре (2 - 4)^oC.

Таким образом, производство кисломолочного продукта (кисломолочного бифидумбактерина), закваски для него в анаэробных условиях позволяет производить продукт с числом живых клеток бифидобактерий не менее 10⁹ КОЕ/ мл. Применение предзакваски и бифидозакваски для сквашивания кисломолочного бифидумбактерина обеспечивает интенсивное сквашивание молока, стабильность производственно-ценных свойств, высокую антимикробную активность к вредной микрофлоре молока и к возбудителям желудочно-кишечных заболеваний. Сквашивание продукта бифидозакваской на молочной основе не требует введения ростостимулирующих добавок для развития клеток бифидобактерий (крахмала, бульонной культуры на питательной основе).

Бульонная культура бифидобактерий, выращенная на основе "Эпидермат-О", может использоваться как пищевая добавка при дисбактериозах кишечника.

Пример 1. Для производства 1000 кг кисломолочного продукта на основе бифидобактерий готовят 0,53 л питательной среды на питательной основе "Эпидермат-О" следующего состава из расчета на 1 л среды:
Сухая питательная основа "Эпидермат-О" - 30 г
Лактоза - 10 г
Натрий хлористый - 5 г
Агар - агар - 1 г
Дистиллированная вода - До 1 л
Приготовленную питательную среду разливают в 2 стерильные пробирки или флаконы по 30 мл и специальный заквасочник емкостью 1500 мл. Стерилизацию питательной среды проводят при температуре (112 ± 2)^oC в течение 20 минут автоклавированием. После охлаждения питательной среды до температуры 37-38^oC в две пробирки с питательной средой вносят содержимое ампулы со штаммом бифидобактерий вида Bifidobakterium longum В 379 M, тщательно перемешивают. Полученную суспензию инкубируют в термостате при температуре 37- 38^oC в течение 18 часов. Выращенную таким образом бульонную культуру бифидобактерий первой генерации из одной пробирки (30 мл) переносят в заквасочник с 470 мл питательной среды и далее проводят выращивание в термостате при температуре 37-38^oC в течение 16 часов. Вторую пробирку (30 мл) с бульонной культурой первой генерации допускается хранить до 2 суток при температуре 4-6^oC для производства предзакваски следующих партий.

Бульонная культура бифидобактерий второй генерации (в заквасочнике) используется для заквашивания молока, т.е. приготовление предзакваски.

Молоко коровье, заготовляемое по ГОСТ 13264-70 не ниже 1-го сорта, соответствующее третьей группе термоустойчивости по ГОСТ 25228 - 82, очищенное и нормализованное до 3,2% жирности или обезжиренное в количестве 1,8 кг, стерилизуют автоклавированием при температуре (121 ± 2)^oC, что соответствует давлению 0,1 МПа. Молоко стерилизуют в бачках сифонного типа в течение 20 минут, охлаждают до температуры 37-38^oC и с помощью углекислого газа передавливают в стерильный ферментер (культиватор) с последующим внесением бульонной культуры бифидобактерий второй генерации из заквасочника. Заквашенную смесь выращивают в ферментере при температуре 37-38^oС в течение 8 часов. Молоко для бифидозакваски в количестве 45,7 кг готовится аналогичным способом, как и для предзакваски. Охлажденное до температуры 37-38^oC стерильное молоко асептически передавливают углекислым газом в ферментер с последующим внесением 2,3 кг предзакваски. Заквашенную смесь перемешивают в течение 2 часов, периодически барботируют углекислым газом при скорости мешалки 10 об/ мин. Выращенную бифидозакваску при температуре 37-38^oC в течение 10 часов используют для предзакваски кисломолочного бифидумбактерина.

Нормализованное молоко в количестве 964 кг стерилизуют в резервуаре-культиваторе при температуре(112 ± 2)^oC в течение 1 часа при включенной мешалке 20 об/мин, охлаждают до температуры 37-38^oC и вносят 48 кг бифидозакваски путем передавливания из ферментера углекислым газом. Перемешивание заквашенного молока проводят в течение 40 минут. По достижении pH 5,5 в сквашенном продукте через 5 часов в систему термостатирования (рубашку резервуара - культиватора) подают и охлаждают до температуры (10 ± 2)^oC.

Охлажденный продукт из резервуара асептически путем передавливания очищенным воздухом подают на фасовку в полистироловые стаканчики объемом по 150 г.

Число живых клеток бифидобактерий составило 4 • 10¹⁰ КОЕ/г. Посторонняя микрофлора не обнаружена.

По органолептическим, физико - химическим и микробиологическим показателям кисломолочный продукт - бифидумбактерин - соответствует показателям, указанным в табл. 3.

Пример 2. Для производства 1000 кг кисломолочного бифидумбактерина готовят 0,59 л питательной среды на питательной основе "Эпидермат О" такого же состава, как и в примере 1.

Приготовленную питательную среду разливают в четыре пробирки или флаконы по 30 мл и специальный заквасочник емкостью 1500 мл. Стерилизацию среды проводят аналогичным способом, как в примере 1,
После охлаждения питательной среды до температуры 37-38^oC в две пробирки с питательной средой вносят содержимое ампулы со штаммом бифидобактерий вида Bifidobakterium bifidum, а в две другие пробирки с питательной средой вносят содержимое ампулы со штаммом бифидобактерий вида Bifidobakterium bifidum ЛВА-3, содержимое пробирок тщательно перемешивают. Полученную суспензию инкубируют в термостате при температуре 37-38^oC в течение 18 часов. Выращенную бульонную культуру бифидобактерий первой генерации : одна пробирка (30 мл) со штаммов вида В bifidum 791, другая пробирка (30 мм) со штаммом вида В bifidum ЛВА-3 переносят в заквасочник с 440 мл стерильной питательной средой и помещают в термостат при температуре 37-38^oC на 16 часов. Выращенную бульонную культуру второй генерации используют для приготовления предзакваски. Две другие пробирки первой генерации, содержащие штаммы вида В bifidum 791 и В. bifidum ЛВА-3, помещают в холодильник при температуре 4-6^oC и используются в течение 2 суток для приготовления закваски следующих партий. Приготовление предзакваски и бифидозакваски проводится аналогичным способом, указанным в примере 1.

Процесс выращивания бифидобактерий в молоке протекает в течение 4 часов. По достижении pH 5,5 продукт охлаждают до температуры (10 ± 2)^oC и фасуют в полистироловые стаканчики объемом по 150 г.

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям кисломолочный продукт соответствует табл.4.

Изобретение может быть использовано в молочной промышленности, в биотехнологии и в медицинской промышленности. Для получения кисломолочного продукта в качестве закваски используют предзакваску, изготовленную на стерильном молоке с добавлением бульонной культуры бифидобактерий второй генерации и бифидозакваску на стерильном молоке в анаэробных условия. Заквашивание молока производят без предварительно диоксигенации (насыщения углекислым газом). Сквашивание молока проводят при оптимальной температуре развития используемых штаммов бифидобактерий 37 - 38^oС в течение 4 - 6 ч. Бульонная культура бифидобактерий первой генерации может сохраняться путем перевивок в питательную среду, а бульонная культура бифидобактерий, выращенная на питательной основе "Эпидермат-О" второй генерации, может быть использована как пищевая добавка при дисбактериозах кишечника. Способ позволяет улучшить органолептические, физико-химические, синергетические свойства продукта. 4 з. п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ производства кисломолочного продукта, включающий приготовление питательной среды, стерилизацию ее, охлаждение до температуры заквашивания, выращивание бульонной культуры бифидобактерий I, II генерации и приготовление закваски, подготовку исходного сырья - молока, стерилизацию его, охлаждение, заквашивание молока приготовленной бифидозакваской, сквашивание в анаэробных условиях, охлаждение и фасовку готового продукта, отличающийся тем, что для приготовления закваски используют предзакваску на стерилизованном молоке с добавлением 30% бульонной культуры бифидобактерий II генерации и бифидозакваску на стерилизованном молоке с добавлением 5% предзакваски, заквашивание молока бифидозакваской осуществляют без предварительной диоксигенации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сквашивание осуществляют при температуре 37 - 38^oC в течение 4 - 6 ч. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что бульонную культуру бифидобактерий II генерации, выращенную на питательной среде "Эпидермат-О", используют в качестве пищевой добавки. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что бульонную культуру бифидобактерий I генерации сохраняют путем перевивок в питательную среду. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовый продукт расфасовывают очищенным воздухом асептически, герметично в полистироловые стаканчики.