СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКВАСКИ Российский патент 2003 года по МПК A23C9/12 A23C9/127 

Изобретение относится к биотехнологии и молочной промышленности, в частности к способу получения закваски, и может быть использовано для производства сброженных напитков диетического питания.

В современной биотехнологии все чаще используются консорциумы (симбиозы) микроорганизмов, свойства которых отличаются от свойств однородных культур. Для кефирных грибков с многокомпонентной микрофлорой особое значение имеют условия культивирования.

Известен способ приготовления закваски на основе кефирных грибков. Для этого в обезжиренное пастеризованное молоко при температуре 18-20^oС вносят кефирные грибки, выдерживают до образования сгустка, перемешивают и отделяют грибки (Инструкция по приготовлению и применению заквасок для кисломолочных продуктов на предприятиях молочной промышленности. - М., 1978. С. 47).

Недостатком способа является то, что условия культивирования кефирных грибков обеспечивают развитие прежде всего молочнокислой микрофлоры грибков, а клетки дрожжей проявляют невысокую активность, в процессе пересадок (особенно в условиях производства) теряются, что снижает качество готового продукта, кефир приобретает ярко выраженный кисломолочный вкус, без освежающего эффекта.

Известен способ получения закваски, предусматривающий пастеризацию молока, введение кефирных грибков, сквашивание, перемешивание смеси с одновременной его аэрацией путем подачи воздуха в культивируемую смесь (SU 217200, кл. А 23 С 9/127, 26.04.1968).

Наиболее близким способом получения закваски к предлагаемому изобретению является способ получения кефирной закваски, предусматривающий введение кефирных грибков в пастеризованное охлажденное молоко, сквашивание полученной смеси до достижения кислотности 75-80^oТ, аэрацию путем трехкратного встряхивания 45-50 мин до достижения кислотности 90-95^oТ и отделение грибков (А.С. 1622086; А 23 С 9/12, бюл. 3, опубл. 23.01.91).

Указанные выше способы получения кефирной закваски с использованием механического воздействия позволяют получить в среде качественно измененный консорциум микроорганизмов, симбиотически связанных между собой. Условия культивирования обеспечивают превалирование ароматобразующей микрофлоры и увеличение дрожжевых клеток, количество которых составляет 10⁵. Однако недостатком является то, что закваску, приготовленную вышеприведенными способами, невозможно использовать для получения сброженных напитков из-за невысокого титра дрожжевых клеток.

Задачей изобретения является получение закваски для производства сброженных напитков диетического питания на основе молока, молочной сыворотки лактозосбраживающими дрожжами.

Технический результат изобретения состоит в повышении количества дрожжевых клеток в закваске.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения закваски, предусматривающем введение кефирных грибков в пастеризованное охлажденное молоко, сквашивание полученной смеси, аэрацию с последующим отделением грибков, согласно изобретению аэрацию смеси проводят путем нагнетания воздуха в смесь, находящуюся в покое.

Отличительными признаками заявляемого способа являются новые условия культивирования кефирных грибков, а именно проведение процесса аэрации путем нагнетания воздуха в смесь, находящуюся в покое. Эти условия привели к неожиданному эффекту: произошло активное развитие лактозосбраживающих дрожжей, а процесс роста лакто- и ароматобразующих бактерий микробной системы кефирных грибков подавляется. Эффективность такого влияния возможна благодаря лабильности метаболизма дрожжей в зависимости от присутствия молекулярного кислорода воздуха. Результаты экспериментальных исследований микрокартины закваски кефирных грибков представлены на фигурах, где на фиг.1 показана микрофлора микробных ассоциаций кефирных грибков, сформированных в условиях аэробиоза (по изобретению), на фиг.2 - микрофлора микробных ассоциаций кефирных грибков, сформированных в условиях механического воздействия (прототип), на фиг.3 - микрофлора грибков, сформированных в стандартных условиях.

Принудительная аэрация среды с целью создания аэробиоза в системе, находящейся в покое, способствовала изменению микрокартины закваски кефирных грибков (см. фиг.1). Очевидно, это результат воздействия молекулярного кислорода воздуха, который является питательным компонентом для аэробных микроорганизмов и специфическим биологическим действием клеток дрожжей на других симбионтов. И особое значение имеет то, что смесь при аэрации находится в состоянии покоя: происходит медленное "спокойное" насыщение смеси воздухом. При этом микрокартина закваски представлена клетками дрожжей типичной формы, которые значительно превалируют, расположены в виде скоплений, клетки кокковой формы встречаются редко, в основном поодиночно.

Одновременно механически воздействуя на систему молоко: грибки при достижении рН 4,8-4,0, создавая условия аэробиоза (по прототипу), мы предложили микробному сообществу кефирных грибков своего рода "мягкую стрессовую ситуацию", ответная реакция была незамедлительной, о чем свидетельствует микрокартина закваски кефирных грибков, представленная на фиг.2. Произошли изменения фенотипического характера, морфологические изменения клеток дрожжей, форма которых не совсем типична - продолговатые, слегка вытянутые клетки, хорошо ориентированные в пространстве, не видно скоплений дрожжевых клеток. Присутствуют представители ароматобразующей микрофлоры, ацетобактерии, которые благоприятно развиваются в симбиозе под влиянием механического воздействия.

Как видно из фигур, микрокартина микробных сообществ кефирных грибков, полученных в условиях механического воздействия (фиг.2) и в условиях принудительного нагнетания воздуха в смесь, находящуюся в покое (см. фиг.1), существенно отличается от микрокартины (см. фиг.3) микробного сообщества кефирных грибков, полученного при использовании общепринятых режимов культивирования (см. Технологическая инструкция по приготовлению и применению заквасок для кисломолочных продуктов. M., 1992, 1971).

Микрокартины сформированных в условиях культивирования микробных ассоциаций кефирных грибков убедительно свидетельствуют о том, что произошли заметные изменения в системе молоко: кефирные грибки. Вероятно, это связано с изменением окислительно-восстановительных условий среды, на которую оказывалось воздействие. Результаты исследования окислительно-восстановительного потенциала (Eh) представлены в табл. 1.

Изучали окислительно-восстановительный потенциал в системе молоко: кефирные грибки при достижении рН 4,8-4,0, которая развивалась в условиях:
- общепринятых режимов культивирования (контроль);
- механического воздействия (опыт 1);
- принудительного нагнетания воздуха в смесь, находящуюся в покое (опыт 2);
полученные результаты свидетельствуют о том (см. табл. 1), что произошло падение Eh опытных проб по сравнению с контролем, при этом отмечены различия в величине Eh между опытными пробами. Неожиданно обнаружено резкое падение Eh в закваске, полученной в результате механического воздействия. Вероятно, в коллоидной системе молоко: кефирные грибки при рН 4,8-4,0 механические силы оказали влияние на равномерное распределение продуктов обмена, на частоту столкновения молекул, которая по аналогии с энергией активации химической реакции определяет скорость многих процессов, происходящих в системе, в частности разрывов концевых связей аминокислот, образование веществ SH-группой и т. д. соединения с SH-группой не только снижают величину Eh, но они также активизируют взаимосвязь между микроорганизмом и средой. При падении Eh усиливаются восстановительные свойства среды, что очень благоприятно для лактобактерий - анаэробов. Гармоничность развития симбиоза в закваске, полученной в условиях механического воздействия, объясняется, очевидно, развитием аэробных микроорганизмов, которые обладают специфическими системами, понижающими окислительно-восстановительный потенциал. В системе наблюдается увеличение восстановительных форм соединений, тем самым усиливается рост клеток и интенсивнее идут метаболические процессы, что в целом способствует значительному изменению качественного микробного фона закваски кефирных грибков (см. фиг.2).

А использование принудительного нагнетания воздуха в систему молоко: кефирные грибки при рН 4,8-4,0 без механического воздействия неожиданно привело к активному развитию лактозосбраживающих дрожжей (см. фиг.1) и подавлению роста лакто- и ароматобразующей микрофлоры кефирных грибков. Дрожжевые клетки благодаря характерной для них лабильности метаболизма, вероятно, в зависимости от присутствия молекулярного кислорода воздуха частично стали получать энергию для роста в результате аэробного дыхания. Повышенный по сравнению с анаэробными условиями культивирования выход энергии при аэробном дыхании обеспечивает высокую скорость роста дрожжей и образование большей биомассы (см. Стейнер и др. Мир микробов. М.: Мир, 1973. Т. 3. ; Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. М.: Мир, 1982). Таким образом, принудительное нагнетание воздуха в систему молоко: кефирные грибки, находящуюся в покое, позволяет получить качественно новую и стабильную микробную ассоциацию кефирных грибков (см. фиг. 1), содержащую, в основном, лактозосбраживающие дрожжи.

Данные влияния процесса аэрации на качество закваски приведены в табл. 2 и табл. 3.

Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что в закваске, приготовленной предлагаемым способом, качественный состав консорциума микроорганизмов отличается от состава закваски, полученной с применением известного способа. Титр дрожжевых клеток составляет 10⁸-10⁹, количество лактобактерий - 10³, ароматобразующих микроорганизмов - 10², уксуснокислых - 10³. Существенное изменение качественного состава консорциума микроорганизмов при обработке закваски аэрацией путем нагнетания воздуха в смесь, находящуюся в покое, было подтверждено исследованием витамин-синтезирующей способности микрофлоры закваски (см. табл. 3).

Результаты, приведенные в табл. 3, свидетельствуют о том, что закваска, полученная предлагаемым способом, характеризуется накоплением витаминов группы B₁, аскорбиновой кислоты, высоко содержание витаминов группы В и С, хотя отмечается их некоторое снижение.

Таким образом, именно новые условия культивирования кефирных грибков: проведение процесса аэрации путем нагнетания воздуха в смесь, находящуюся в покое, способствовали достижению технического результата, заключающегося в повышении количества дрожжевых клеток в закваске.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию изобретению "Новизна".

При изучении других известных технических решений признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не были выявлены. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Молоко пастеризуют при температуре 90-95^oC, охлаждают и вводят кефирные грибки. Полученную смесь сквашивают до достижения кислотности 75-80^oТ, затем проводят аэрацию путем нагнетания воздуха в смесь, находящуюся в покое. Чтобы исключить интенсивное воздействие на систему молоко : кефирные грибки, нагнетание воздуха в смесь осуществляют компрессором, применяемым в аквариумистике, при постоянном давлении (703 мм водяного столба) и равномерной подаче воздуха. После аэрации грибковую закваску оставляют на созревание, затем отделяют грибки.

Предлагаемый способ характеризуется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Молоко пастеризуют при температуре 90^oС, охлаждают до 20^oС, вводят кефирные грибки. Полученную смесь сквашивают до достижения кислотности 75^oТ, проводят трехкратное нагнетание воздуха в смесь, находящуюся в покое, в течение 15 мин на каждом этапе, с выдержкой между аэрациями 50 мин. Затем проводят созревание грибковой закваски при температуре 3^oС в течение 12 часов, после этого грибки отделяют от смеси. В готовой закваске количество дрожжевых клеток составляет 10⁸.

Пример 2. Молоко пастеризуют при температуре 95^oС, охлаждают до 20^oС, вводят кефирные грибки. Полученную смесь сквашивают до достижения кислотности 80^oТ, проводят трехкратное нагнетание воздуха в смесь, находящуюся в покое, в течение 15 мин на каждом этапе с выдержкой между аэрацией 50 мин. Затем проводят созревание грибковой закваски при температуре 8^oС в течение 12 часов, после этого грибки отделяют от смеси. В готовой закваске количество дрожжевых клеток составляет 10⁹.

Изобретение относится к биотехнологии и молочной промышленности и может быть использовано для производства сброженных напитков диетического питания. Способ предусматривает введение кефирных грибков в молоко, сквашивание, трехкратную аэрацию при постоянном давлении и равномерной подаче воздуха в смесь, находящуюся в покое. Способ позволяет повысить количество дрожжевых клеток. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

1. Способ получения закваски, включающий введение кефирных грибков в пастеризованное охлажденное молоко, сквашивание полученной смеси, трехкратную аэрацию с последующим отделением грибков, отличающийся тем, что аэрацию проводят при постоянном давлении и равномерной подаче воздуха в смесь, находящуюся в покое. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для аэрации смеси используют аквариумный компрессор.