15.5. Приготовление заквасок в специальных лабораториях

В специальных научно-производственных лабораториях выделяют штаммы молочнокислых микроорганизмов, изучают их свойства, селекционируют, составляют и получают закваски, которые направляют на предприятия молочной промышленности, где вырабатывают производственные закваски.

В цехах по производству заквасок готовят сухой и жидкий бактериальные концентраты, маточные закваски в виде сухих и жидких заквасок, а также получают натуральные и сухие кефирные грибки (зерна).

Сухой бактериальный концентрат в нашей стране вырабатывают трех видов: мезофильных молочнокислых стрептококков, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных молочнокислых палочек. Жидкий бактериальный концентрат готовят из мезофильных молочнокислых стрептококков.

Процесс приготовления сухого бактериального концентрата включает следующие основные этапы: выращивание заквасочных микроорганизмов, бактофугирование полученной культуры, высушивание суспензии клеток, фасование бакконцентрата.

Средой для выращивания молочнокислых бактерий является молочная сыворотка с добавлением кукурузного экстракта (или аминокислотно-микроэлементно-витаминного комплекса), буферных солей и стимуляторов роста. В качестве буферных солей используют цитрат натрия или ацетат натрия. Стимуляторами роста молочнокислых бактерий являются сульфат марганца, аскорбиновая кислота и др.

Молочнокислые бактерии различаются по потребности в стимуляторах роста, в связи с этим предложены различные питательные среды для выращивания мезофильных, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных палочек.

В таблице 27 представлены рецептуры питательных сред (на 1000 дм³) для наращивания клеток молочнокислых бактерий различных видов.

При приготовлении среды в сыворотке устанавливают рН 4,5-4,6 (оптимальную для выделения белков), нагревают ее до 95 °С и выдерживают 60 мин для более полного выделения белков. После этого сыворотку осветляют путем сепарирования.

В осветленную сыворотку добавляют компоненты среды согласно рецептуре, устанавливают оптимальную рН, стерилизуют при 0,05 МПа (112 °С) в течение 60 мин и охлаждают до температуры, оптимальной для роста микроорганизмов.

Стерилизация и охлаждение питательной среды, а также наращивание клеток молочнокислых бактерий осуществляются в ферментере, имеющем мешалку, в котором автоматически регулируются температура и рН на заданном уровне.

В подготовленную стерильную среду, охлажденную до оптимальной температуры развития того или иного вида молочнокислых бактерий, подают закваску в количестве 5-8 % (на сывороточной среде) или 3-5 % (на обезжиренном молоке).

Наращивание клеток мезофильных молочнокислых стрептококков ведут в ферментере при температуре 30 °С в течение 10-12 ч, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных палочек -при 40 °С на протяжении 8-9 ч при автоматическом поддерживании рН. При этом рН культуральной жидкости достигает для стрептококков 6,5-6,8, для ацидофильных палочек 5,7-6,0.

После окончания выращивания культуру охлаждают до 3-8°С и направляют на бактофугирование для получения бактериальной массы.

Отделение клеток от среды осуществляют в конце логарифмической фазы роста, когда в культуральной жидкости (в 1 см³) содержатся сотни миллионов - единицы миллиардов активных клеток. Бактериальную массу из культуральной жидкости выделяют на бактофуге. Для этой цели можно использовать центрифугу и молокоочиститель.

Таблица 27 ‑ Рецептуры питательных сред для молочнокислых бактерий

Компонент среды	Единица измерения	Количество для:	Характеристика компонента
		мезофильных стрептококков	термофильных стрептококков	ацидофильных палочек
Сыворотка	дм3	250	500	170	Осветленная
Кукурузный экстракт *	кг	10	20	10	Разведенный водой в соотношении 1:6 и стерилизованный при 0,1 МПа 20 мин
Аминокислотно-микроэлементно-витаминный комплекс	дм3	5	-	-	-
Марганец сернокислый	г	165	165	165	-
Натрий лимоннокислый трехзамещенный	кг	10	25	-	40%-ный водный раствор, стерилизованный при 0,1 МПа 10-12 мин
Уксуснокислый натрий	кг	-	-	15	Тоже
Обезжиренное молоко	дм3	10	10	10	Стерилизованное при 0,1 МПа 5-7 мин
Сахароза	кг	-	25	-	20%-ный водный раствор, стерилизованный при 0,05 МПа 15-20 мин
Аскорбиновая кислота	г	-	10	-	1%-ный водный раствор, стерилизованный при 0,05 МПа 2-3 мин
Апилак	г	-	2	-	Водный раствор
Пепсин	г	1,5	-	-	Растворенный в 100 см3 стерильного физиологичес­кого раствора
Гидролизат казеина	дм3	3,0	-	-	Стерилизованный при 0,05 МПа 30-35 мин
Вода	дм3	650	100	680	Водопроводная

* ‑ Кукурузный экстракт можно заменять аминокислотно-микроэлементно-витаминным комплексом

Бактериальная масса после бактофугирования содержит сотни миллиардов клеток в 1 см³; выход бакмассы составляет 0,5-0,8 %. Полученную бактериальную массу смешивают с защитной средой в соотношении 1 : 2 - 1 : 4. В состав защитной среды для мезофильных молочнокислых, стрептококков входят: обезжиренное молоко с содержанием 16 % сухих веществ, 30 и 70 % водного раствора, содержащего сахарозу (5%), желатозу (5%), цитрата натрия (5%), глутамата натрия (2%). В состав защитной среды для ацидофильной палочки вместо цитрата натрия вносят 5 % уксуснокислого натрия. Защитная среда для термофильного стрептококка включает 20 % обезжиренного молока и 80 % водного раствора, содержащего по 2,2 % сахарозы, желатозы, лимоннокислого натрия и 1,2 % глутамата натрия.

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.

Полученную суспензию клеток молочнокислых бактерий высушивают. Для этого ее разливают на лотки слоем 6-8 мм или фасуют по 2 см во флаконы. Суспензию высушивают в установке для сублимационной сушки сначала при низкой отрицательной температуре -35-(-45)°С, досушивание — при положительной температуре (40-45 °С). Продолжительность сушки суспензии на лотках 6-12 ч, во флаконах 24-42 ч. Сухой бактериальный концентрат, высушенный на лотках, размельчают и фасуют во флаконы порциями по 1-1,5 г.

Концентрат содержит от 150 до 300 млрд клеток в 1 г. Массовая доля влаги в нем не должна превышать 3,5 %. Допускается наличие посторонней непатогенной микрофлоры не более 10 клеток в 1 г.

Продолжительность свертывания молока при внесении' одной порции концентрата на 1 л молока при оптимальной температуре составляет: у мезофильных стрептококков 4,0-5,5 ч, у термофильных молочнокислых стрептококков 3,0-4,5, а у ацидофильных палочек 2,5-3,5 ч.

Срок хранения концентрата при температуре 3-10 °С 8 мес. со дня выработки.

Жидкий бактериальный концентрат мезофильных молочнокислых стрептококков так же как и сухой, применяется при производстве творога и сметаны. Его готовят так же, как и сухой. Приготовление отличается лишь исключением двух операций: замораживания и сушки. Концентрат разливают во флаконы по 5±0,5 см³ (полпорции) и по 10 ± 0,5 см³ (порция), укупоривают, охлаждают до температуры +8-(-5) °С и хранят не более двух месяцев со дня выработки. Жидкий бактериальный концентрат содержит не менее 150 млрд. клеток в 1 см³. Допускается содержание посторонней непатогенной микрофлоры не более 20 клеток в 1 см³.

Сухие закваски приготовляют на основе бактериальной массы (из бактериального концентрата) или высушиванием комбинаций культур бактерий в защитной среде. Сухие закваски, приготовленные на основе бактериальной массы, по составу микрофлоры идентичны сухому бактериальному концентрату и отличаются от него лишь по количеству клеток молочнокислых бактерий. Они содержат примерно в 100 раз меньше бактериальных клеток, чем бактериальный концентрат, из-за большего разведения бактериальной массы защитной средой.

Для приготовления сухой закваски из комбинации культур в стерильное обезжиренное молоко вносят комбинированную закваску в количестве 0,5-1 % и выдерживают при оптимальной температуре до образования сгустка.

Выращенную комбинацию культур в количестве 30 % вносят в защитную среду - водный раствор, содержащий сахарозу (10 %), трехзамещенный лимоннокислый натрий (5 %), глутамат натрия (2,5 %) и желатозу (5 %). Смесь перемешивают, фасуют во флаконы по 1 см³ (одна порция), замораживают и высушивают при сублимационной сушке. Режим замораживания и сушки заквасок аналогичен режимам получения сухого бактериального концентрата. Сухую закваску можно хранить не более 8 мес. при температуре 3-8 °С. Сухая закваска имеет вид порошка или таблеток. Цвет белый или кремовый.

Продолжительность свертывания молока (при внесении одной порции закваски для творога и сметаны на 2-2,5 л, остальных заквасок на 100 см³ молока) составляет для закваски из бактериальной массы 5-9 ч, для закваски из комбинации культур 16- 18 ч.

Количество молочнокислых бактерий в 1 г сухой закваски составляет 10⁷-10⁸. Количество посторонних микроорганизмов допускается 1-2 клетки в 1 г, бактерии группы кишечных палочек не должны обнаруживаться в 1 г закваски.

Жидкие закваски готовят на стерильном обезжиренном или цельном молоке. Молоко стерилизуют в течение 10-15 мин при температуре 121°С, охлаждают до (37±1) °С и для проверки на стерильность термостатируют при этой температуре в течение двух суток. Перед заквашиванием молоко контролируют микроскопированием окрашенного препарата. При просмотре не менее чем в 10 полях зрения микроскопа должны отсутствовать вегетативные клетки и споры.

После этого в молоко вносят комбинацию культур и выдерживают его при оптимальной температуре развития до образования сгустка. Закваску фасуют в стеклянные флаконы по 20, 50 и 100 см³, флаконы укупоривают и маркируют (этикетируют). Жидкие закваски имеют срок годности: 10 сут. при 3-8 °С и 5 сут при комнатной температуре хранения.

Закваска имеет жидкую консистенцию с небольшой крупкой, реже - сметанообразную. Допускается отделение сыворотки. Вкус и запах закваски кисломолочные, характерные для соответствующего вида, освежающие, без посторонних привкусов и запахов. Цвет белый с кремовым оттенком по всей массе. Допускается буроватый оттенок. Кислотность 80-100 °Т. При микроскопии мазков из закваски должны отсутствовать инволюционные формы и посторонние микроорганизмы.

При производстве закваски и бактериального концентрата бактериальные клетки могут наращивать численность в периодическом режиме или в условиях непрерывного (проточного) культивирования.

При периодическом выращивании (в изолированной емкости) действующие на микроорганизмы многочисленные факторы меняются по ходу развития культуры. Вначале микроорганизмы размножаются в условиях избытка питательных веществ. Одновременно с этим в среде накапливаются продукты обмена. Они тормозят деятельность ферментов, участвующих в синтезе компонентов клеток. В соответствии с происходящими в среде изменениями культура сама претерпевает ряд закономерных морфо-биохимических изменений. Так, например, клетки, образовавшиеся в начале культивирования, отличаются от клеток, выросших позднее. Это ведет к гетерогенности культуры.

Наращивание клеток в условиях непрерывного культивирования предусматривает постоянный приток питательной среды и одновременное удаление продуктов жизнедеятельности. В результате этого микроорганизмы приобретают способность к продуктивному незатухающему во времени росту, что дает возможность получить закваску и бактериальный концентрат более активные, а также увеличить выход продукции с существующего оборудования.

Кефирные грибки (зерна) представляют естественную симбиотическую закваску для кефира. В них входят молочнокислые стрептококки, палочки, дрожжи и уксуснокислые бактерии (рисунок 46).

Процесс получения натуральных кефирных грибков включает подготовку молока, культивирование кефирных грибков, отделение, фасование, укупоривание, маркирование и хранение. Для культивирования кефирных грибков используют обезжиренное молоко, пастеризованное при температуре 92-95 °С в течение 20-30 мин, в которое помещают грибки в соотношении 1:20. Выращивание проводят при температуре 18-22 °С. Ежедневно молоко меняют, т. е. грибки заливают свежими порциями питательной среды. Молоко, в котором культивировались кефирные грибки, представляет собой уже культуральную кефирную закваску, содержащую ту же микрофлору, что и кефирный грибок.

По мере роста грибков 1-2 раза в неделю их отделяют от закваски, фасуют порциями в стерильные флаконы, заливают обезжиренным молоком или сывороткой. Срок хранения кефирных грибков составляет 10 дней при температуре 8-10 °С.

Рисунок 46 ‑ Кефирные грибки (зерна)

Рисунок 47 ‑ Микроскопическая картина грибковой кефирной закваски

Сухие кефирные грибки получают из натуральных (живых) кефирных грибков путем высушивания в защитной среде, состоящей из молочной сыворотки с добавлением 0,5 % сахара и 0,01 % аскорбиновой кислоты.

Отделенные от культуральной закваски грибки помещают в защитную среду в соотношении 1:20 и выдерживают в ней 5-6 ч при температуре 20-22 °С для наращивания дрожжей, которые являются наиболее чувствительными к замораживанию и высушиванию. После этого грибки отделяют от защитной среды, укладывают на стерильные лотки слоем 8 мм, закрывают стерильной марлей и помещают в морозильный шкаф при температуре — 20-25 °С на 1,5-2 ч. Грибки сушат в установке сублимационной сушки. Температура в начале сушки 15-20 °С, конечная температура досушивания 30-35 °С. Продолжительность сушки 8-10 ч.

Сухие кефирные грибки фасуют порциями по 10, 20, 50, 100 г в пакеты из полиэтилен-целлофана и запаивают. Срок хранения кефирных грибков 3 мес. при температуре не выше 8 °С. Сухие кефирные грибки содержат не более 4,5 % влаги.

Продолжительность сквашивания молока при соотношении грибка и молока 1:40 и температуре 18-22 °С для натуральных грибков составляет 16-18 ч, для сухих — 24-28 ч. Кислотность сгустка 90-110 °Т. В микроскопическом препарате наблюдаются диплококки, короткие цепочки, единичные палочки и клетки дрожжей (рисунок 47).