СУХАЯ БАКТЕРИАЛЬНАЯ ЗАКВАСКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК C12N1/20 A23C9/12 C12R1/46 

Настоящая группа изобретений относится к биотехнологии, в частности, принадлежит к закваскам и способам производства заквасочных препаратов, предназначенных для получения кисломолочных продуктов массового и лечебно-профилактического назначения.

Ферментирование молока обычно осуществляют путем введения в молоко бактериальной культуры, обычно называемой стартерной культурой или закваской. Обычно упомянутая закваска содержит анаэробные или микроаэрофильные бактерии, принадлежащие к группе грамположительных, которые сбраживают сахара в их соответствующие кислоты. Образующаяся при этом кислота представляет собой главным образом молочную кислоту, образующуюся из лактозы.

Обычно указанные закваски содержат мезофильные организмы, имеющие оптимальную температуру роста от 25 до 35°С, и/или организмы, называемые термофильными, имеющие оптимальную температуру роста от 35 до 45°С. Наиболее широко в заквасках используют организмы, принадлежащие к видам Lactococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Bifidobacterium и Brevibacterium.

Специфические организмы, принадлежащие к группе мезофильных, включают Lactococcus lactis subsp.lactis, Lactococcus lactis subsp.cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp mesenteroides, Leuconostoc mesenteroides subsp lactis, причем данный перечень не является исчерпывающим. К бактериям термофильного типа относятся, помимо прочего, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, Lactobacillus bulgaricus и Lactobacillus acidophilus.

Указанные закваски используют в форме концентратов или в сухой форме, то есть в форме порошка, например, лиофилизированного или тонкоизмельченного, в жидком или в замороженном виде (см. Н.С. Королева "Техническая микробиология цельномолочных продуктов", М., Пищевая промышленность, 1975).

Концентрированные или порошкообразные закваски обеспечивают двойное преимущество, заключающееся в сохранении жизнеспособности культур в течение длительного промежутка времени и, особенно, в их пригодности для прямого (непосредственного) введения закваски в перерабатываемое молоко. В отличие от "полупрямого" внесения закваски при прямом внесении нет необходимости в каком-либо предварительном культивировании перед использованием. Концентрирование закваски применяется для получения высокой степени содержания жизнеспособных микроорганизмов в 1 г заквасочной культуры.

Из "Уровня техники" известна закваска для кисломолочных продуктов, состоящая из бактерий Bifidobacterium bifidum, B. longum, B. adolescentis, Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. casei, Lactococcus lactis, L. cremoris, L.diacetylactis, Streptococcus thermophilus, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бактерии Lactobacillus bulgaricus, L. helveticus, Escherichia coli M-17, Propionibacterium thechnicum, Pshermanii, при этом бактерии взяты в объемном соотношении 1:1 (см. патент РФ №2290435, кл. МПК C12N 1/20, опубл. 27.12.2006).

Недостатки известной закваски заключаются в том, что она имеет небольшие сроки хранения, кроме того, содержание активных живых клеток не достаточно высокое в связи с тем, что процесс сушки проведен при усредненных режимах.

Из "Уровня техники" известен способ приготовления сухих бактериальных заквасок для кисломолочных продуктов, включающий раздельное культивирование исходных бактерий на стерилизованном молоке с проверкой и отбором по активности сквашивания молока, органолептическим показателям, смешивание перед внесением в защитную среду в соотношении 1:3-1:4, сушку (см. А.С. СССР №857261, Кл. МПК C12N 1/00, опубл. 23.08.1981).

Недостатки известного способа заключаются в том, что проведение процесса сушки при усредненных режимах приводит к гибели и тех и других видов культур ввиду их различной термоустойчивости, в результате содержание активных живых клеток падает, что увеличивает время ферментирования молока.

Задачей настоящей группы изобретений является устранение вышеуказанных недостатков.

Обобщенный технический результат заключается в увеличении срока хранения закваски, в высоком содержании активных живых клеток в закваске, сокращении времени ферментирования молока. Технический результат обеспечивается тем, что сухая бактериальная закваска для производства кисломолочных продуктов включает штаммы бактерий Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10403 и Streptococcus theimophilus ВКПМ В-10707.

Технический результат также обеспечивается тем, что способ получения сухой бактериальной закваски для производства кисломолочных продуктов включает раздельное культивирование штаммов Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10707, ферментацию каждого штамма, концентрирование полученной жидкой биомассы каждого штамма, смешивание каждого штамма с защитной средой, раздельное высушивание и смешивание полученных биомасс, включающих Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10707, в соотношении - 3:7.

В соответствии с частными случаями выполнения способ имеет следующие особенности.

Ферментацию каждого отдельного штамма осуществляют при рН 6,0-6,2. Защитная среда содержит соли, сахарозу, желатозу, обезжиренное молоко. Получаемая сухая бактериальная закваска для производства кисломолочных продуктов включает стрептококки - Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ВКПМ-10707.

При этом все штаммы прошли национальное патентное депонирование во ФГУП ГосНИИгенетика - ВКПМ. Штаммы имеют следующую характеристику.

Регистрационный номер коллекции ВКПМ: В-10403

Название штамма: Streptococcus thermophilus КД7 41 №2

Происхождение штамма: выделен из самоквасной сметаны

Культурально-морфологические признаки штамма:

Колонии - круглые белые размером 0,5-1 мм. Клетки - неподвижные грамположительные кокки, расположенные в виде длинных цепочек.

Область промышленного применения штамма:

Используется в составе заквасок для получения кисломолочных продуктов.

Продуцент молочной кислоты.

Условия культивирование штамма: обезжиренное молоко, 41°С.

Сведения о безопасности штамма:

Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 относится к микроорганизмам, непатогенным для человека. Работа со штаммом Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 не требует специальных мер предосторожности.

Регистрационный номер коллекции ВКПМ: В-10707

Название штамма: Streptococcus thermophilus ЗЛ-047

Происхождение штамма: выделен из кислой клубники.

Культурально-морфологические признаки штамма:

Колонии - белые размером 0,5 мм. С неровными краями. Клетки - неподвижные грамположительные диплококки и длинные извитые цепочки.

Область промышленного применения штамма:

Используется в составе заквасок для получения кисломолочных продуктов.

Продуцент молочной кислоты.

Условия культивирование штамма: обезжиренное молоко, 41°С.

Сведения о безопасности штамма:

Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707 относится к микроорганизмам, непатогенным для человека. Работа со штаммом Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707 не требует специальных мер предосторожности.

Способ получения сухой бактериальной закваски для производства кисломолочных продуктов включает раздельное культивирование штаммов Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707. При этом средой для накопления бактериальных клеток служит коровье обезжиренное молоко. Среду разливают в колбы, стерилизуют и засевают микроорганизмами. Каждый штамм культивируют отдельно при температуре 41°С. По мере раздельного культивирования проверяют активность сквашивания обезжиренного молока, характер сгустка, органолептические показатели, микроскопию и другие производственно ценные свойства.

Полученным инокулятом засевают ферментер. Наращивание клеток стрептококков ведут в ферментере при температуре 41°С, на протяжении 8-9 ч при автоматическом поддерживании рН на уровне 6,0-6,2. Далее осуществляют концентрирование полученной жидкой биомассы каждого штамма. Отделение клеток от среды осуществляют в конце логарифмической фазы роста, когда в культуральной жидкости (в 1 см³) содержатся сотни миллионов - единицы миллиардов активных клеток.

Определение КОЕ осуществляется буквально в режиме online времени флуоресцентным и спектрофотометрическим измерением бактериальной суспензии на автоматизированной станции freedom evo. Для остановки процесса ферментации штаммов в стабильной фазе роста используется экспресс-методика контроля не только живых (КОЕ) микроорганизмов, но и общей концентрации бактериальных клеток во время культивирования. Данный метод позволяет оперативно отслеживать соотношение живых и мертвых клеток и своевременно останавливать процесс культивирования, обеспечивая получение бактериальной суспензии всегда в одинаково активной фазе роста.

Бактериальную массу из культуральной жидкости выделяют на бактофуге. Для этой цели можно использовать центрифугу, молокоочиститель или ультрафильтрационную установку. Концентрирование биомассы протекает максимально быстро, что позволяет сохранить ее высокую активность и не допустить перехода бактерий в фазу отмирания.

Затем осуществляют смешивание каждого штамма с защитной средой в соотношении 1:2-1:4. Защитная среда для термофильного стрептококка включает обезжиренное молоко около 20% и водный раствор около 80%, содержащий раствор сахарозы - 5%, желатозы - 5%, лимоннокислого натрия - 2,2% и глутамата натрия - 1,2% (криопротекторов). Желатоза представляет собой желатин после стерилизации под давлением 0,15 МПа в течение 2,5-3,0 ч. После стерилизации желатин теряет способность образовывать гель.

Далее осуществляют раздельное высушивание. Для этого полученные суспензии клеток разливают на лотки слоем 1-1,5 см. Суспензии высушивают в установке для сублимационной сушки сначала при низкой отрицательной температуре - 35-45°С, досушивание - при положительной температуре 40-45°С. Продолжительность сушки суспензий на лотках 6-12 часов. Данный вид сушки является на сегодняшний день самым щадящим для бактериальных препаратов.

Сухие бактериальные концентраты, высушенные на лотках, размельчают и смешивают. Полученная смесь имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Сухой бактериальный концентрат Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 30% Сухой бактериальный концентрат Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707 70%

Полученная смесь содержит от 150 до 300 млрд клеток в 1 г. Массовая доля влаги в ней не превышает 5%. Наличие посторонней непатогенной микрофлоры составляет не более 500 клеток в 1 г.

Продолжительность свертывания молока при внесении одной порции закваски на 1 дм³ молока при оптимальной температуре составляет не более 4 ч. Срок хранения закваски при температуре 12°С составляет 18 месяцев со дня выработки.

Пример использования закваски.

В 1 литр кипяченного молока при температуре 40-43°С добавляют порцию сухой закваски, полученной вышеописанным способом и содержащей Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707. Емкость с заквашенным молоком оставляют в теплом месте на 4 часа. Затем продукт перемешивают и помещают в холодильник на 3-4 часа для приобретения определенного уровня плотности, вязкости за счет продуцирования ЭПС (экзополисахаридов) штаммами закваски.

Полученный кисломолочный продукт имеет однородную консистенцию, обладает приятным вкусом, содержит живые микроорганизмы, сохранившие способность размножаться в пищеварительном тракте, способные сбраживать углеводороды с образованием кислот, которые подавляют рост гнилостных и условно патогенных микроорганизмов, повышает общую резистентность организма.

Заявленная группа изобретений относится к биотехнологии. Способ получения сухой бактериальной закваски для производства кисломолочных продуктов предусматривает раздельное культивирование штаммов Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707. Проводят ферментацию каждого штамма с получением жидкой биомассы. Проводят концентрирование полученной жидкой биомассы каждого штамма, смешивание каждого штамма с защитной средой в соотношении 1:2-1:4 с последующим раздельным высушиванием и смешиванием полученных биомасс Streptococcus thermophilus КД7 41 №2 ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ЗЛ-047 ВКПМ В-10707 в соотношении - 3:7 с получением сухой бактериальной закваски. Изобретение позволяет увеличить срок хранения закваски, в высоком содержании активных живых клеток в закваске и сократить время ферментирования молока. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Сухая бактериальная закваска для производства кисломолочных продуктов, включающая штаммы бактерий Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10707.

2. Способ получения сухой бактериальной закваски для производства кисломолочных продуктов по п. 1, включающий раздельное культивирование штаммов Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10707, ферментацию каждого штамма, концентрирование полученной жидкой биомассы каждого штамма, смешивание каждого штамма с защитной средой, раздельное высушивание и смешивание полученных биомасс, включающих Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10403 и Streptococcus thermophilus ВКПМ В-10707 в соотношении - 3:7.

3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что ферментацию каждого отдельного штамма осуществляют при рН 6,0-6,2.

4. Способ по п. 3, характеризующийся тем, что защитная среда содержит соли, сахарозу, желатозу, обезжиренное молоко.