CC BY
33
УДК 637.146.33
Боднарчук О.В., к.т.н. ©
1нститут продоволъчихресурав, НААН
ДОСЛЩЖЕННЯ ФЕРМЕНТАТИВН01 АКТИВНОСТ1 ЗАКВАШУВАЛЬНИХ КУЛЬТУР ДЛЯ КИСЛОВЕРШКОВОГО МАСЛА
Дослгджено pieenb зброджування вуглеводгв, змту eMicmy галактозы та Р-галактозидазног aKmuenocmi у молоц1 заквашувалъними композищями та ixniMU складниками для виробництва кисловершкового масла.
Ключое1 слова: лактоза, галактоза, fi-галактозидазна актившстъ, заквашувалът кулътури
Виробництво кисловершкового масла (КВМ) способом внесения закваски на стади формування структури продукту виробляють i3 несквашених вершюв шляхом додавання закваски молочнокислих бактерш у пласт масла або в масляне зерно на стади його обробки в такш кщькост1, щоб вщразу забезпечити необхщну кислотшсть плазми масла з бажаним смаком та запахом. Для того, щоб масло мало таю особливоси, теля виготовлення його збер1гають 2-3 доби за температури 8-10°С з метою завершения кристал1заци глщерид1в та остаточного формування смако-ароматичних характеристик продукту [1].
Для пщвищення активное^ кислотоутворення та ур1зномаштнення смако-ароматичного букету, як правило, залучають до складу закваски штами молочнокислих паличок вид1в L. helveticus, L. acidophilus, L. bulgaricus, L. plantarum у комбшаци з ароматоутворювальними лактококами L. diacetilactis [2]. Продукування ними молочно! кислоти та д1ацетилу не тшьки впливае на формування органолептичних показниюв, а й iHri6ye розвиток патогенно! та умовно-патогенно! мжрофлори. Це мае велике значения з позицш безпеки продукту та тривалост1 його збер1гання [3-4].
Проте ефектившеть заквашувальних препарат1в у виробництв1 кисловершкового масла залежить не тщьки вщ i'xHix бюлопчних властивостей. Значну роль вщкрають також умови розвитку бактер1альних культур.
Одним ¿з головних фактор1в, що впливае на розвиток, ферментативну актившеть та особливост1 функцюнування бактер1альних культур пщ час виробництва продукту, е температура.
Пщ час ферментування заквашувальна мжрофлора використовуе як енергетичний субстрат 20-30% лактози молока, яю надал1 трансформуються у сполуки - глюкозу i галактозу, необхщш для розвитку культур. Лактобактери, володшчи достатньо високою Р-галактозидазною актившетю, розпочинають утил1зацш вуглевод1в з моменту внесения закваски в пласт масла та на початку його визр1вання. Саме вщ активное^ Р-галактозидази залежить штенсившсть
© Боднарчук О.В., 2012
246
засвоення лактози бактер1ями, та, вщповщно, nepe6iry бюх!м!чних процеЫв, яю впливають на формування яккних властивостей продукту.
Отож, штенсивнють nepe6iry цих процеав залежить вщ активност! даного ферменту за таких специф1чних умов.
Однак матер1али наукових дослщжень В.В. Маловою з цього питания вказують на значш розб1жност1 за цим иоказником у межах одного виду м1крооргашзм1в [7].
Оскшьки температура е одним i3 нашстотшших фактор1в впливу на функцюнування заквашувальних культур у будь-якому середовищ! чи продукт!, вивчення р1вня активност! даного ферменту заквашувально! мжрофлори з науково! точки зору е цшним для оцшки !хньо! ферментативно! активност! за температурних умов, яю складаються пщ час виготовлення кисловершкового масла.
Отже, дослщження поведшки розвитку бактер1альних композицш та i'xHboi метабол1тично! активност! у модельних системах за умов, яю ¿м1тують визр1вання св1жого масла, е доцшьним i викликае науковий та практичний штерес.
Метою роботи було дослщження поведшки розвитку та ферментативно! активное^ лактофлори бактер1альних композицш та И складових, що використовуються у виробництв! кисловершкового масла.
Матер1али та методи дослщжень. У робот1 використовували новостворен! заквашувальш композици для кисловершкового масла, що вносяться на стади дозр1вання продукту. Мгкрофлора цих бактер1альних культур представлена штамами мезофшьних ароматоутворювальних лактокоюв та термофшьних м!крооргашзм!в вид1в: Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetilactis 1353 i 13202, Streptococccus thermophilus 21132 та 21135 та Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus 3509. Актившсть Р-галактозидази бактер1альних композицш для кисловершкового масла та !хшх компонешгв визначали теля сквашування ними стерильного знежиреного молока та дозр1вання утворених згустмв за температури 10 °С.
Актившсть Р-галактозидази визначали за реакщею 3i специф1чним хромогенним субстратом - о-штрофенш-Р-В-галактотранозидом. За одиницю ферментативно! активност! приймали таку кшьккть ферменту, яка катал1зуе гщрол1з 1.0 мкМ його з утворенням забарвленого о-штрофенолу при рН 4,6 од i 30 °С за 1 хв [8]. Для анал1зування вуглеводного складу ферментованого молока застосовували метод високоефективно! рщинно! хроматограф!! на хроматограф! LC-5 ("Shimadzu"). К!льк!сть життездатних кл!тин молочнокисло! м!крофлори визначали зг!дно з ГОСТ 10444.11-89.
Результати дослщжень. Було проведено анал!з р!вня споживання лактози штамами мезофшьних та термоф!льних молочнокислих бактер!й за !хнього культивування у знежиреному молоц! та дозр!вання згустюв впродовж 7 д!б. Отриман! дан!, представлен! на рис. 1, евщчать, що процес молочнокислого брод!ння вщбуваеться най!нтенсивн!ше за ферментування молока окремими штамами термоф!льних молочнокислих м!кроорган!зм!в, особливо лактобацил
247
виду L. bulgaricus. Р1вень утил1заци лактози цим штамом за 7 д1б збер1гання за температури 10оС складав до 41,5 %.
«
о ю и
ч
и
^
и
'3
ей
(Я
'¡3 к
£
45 40 35 30 ^ 25 20 15 10 5 0
□ 1 день
□ 3 днш
□ 7 днш
г» п
1353
1320(2)
21232
21135
3509
Заквашувальш культури
Рис. 1, Утил1защя вуглевод1в заквашувальними культурами у молощ
Штами термофшьних стрептокок1в S. thermophilus 21132 та, особливо, & thermophilus 21135 дещо поступалися за здатшетю до розщеплення молочного цукру I спроможш утил1зувати у молощ до 33% та 35% лактози вщповщно. Показники р1вня утил1заци лактози лактобактер1ями узгоджувалися з опублжованими даними [7].
Вщомо, що мезофшьш ароматоутворювальш лактококи володшть низькою Р-галактозидазною актившетю та пасившше розщеплюють молочний цукор. Обидва штами Ь diacetilactis 1353 та 13202, яю залучеш до складу заквашувальних композицш, за 7 д1б гщрол1зували лише 8,6%-9,2% молочного цукру. Водночас, спостер1гаючи за динамшою зброджування лактози молочнокислими бактер1ями у молощ, було пом1чено поступове И споживання.
Слщ зазначити, що у бшьшост1 з проанал1зованих культур було зафжсовано нашнтенсившше розщеплення лактози впродовж перших 5 д1б.
Анал1з змши вмюту галактози показав (рис. 2), що ароматоутворювальш мжрооргашзми Ь diacetilactis здатш засвоювати цей вуглевод на 25% вщ початку сквашування ними молока аж до збер1гання кисломолочних згустюв за низько! температури.
Так, у кисломолочних згустках з моменту сквашування до 1хнього збер1гання впродовж 7 д1б вмкт галактози знижувався вщповщно вщ 0,75 до 0,56 мг/см3 та вщ 0,69 до 0,44 мг/см3. Решта штам1в молочнокислих бактерш И продукували у кшькостях вщ 5,1 мг/г до 6,3 мг/ см3.
Поступове нагромадження цього моносахариду е результатом специф1чно! ферментативно! активное^ термофшьно! лактофлори.
1нтенсившсть збродження молочного цукру лактобактер1ями визначаеться р1внем 1хньо! Р-галактозидазно! активности Тому актившеть цього ферменту е додатковим критер1ем для ощнки поведшки заквашувально!
248
мкрофлори пщ час дозр1вання масла. Це, зрештою, може дати ястшу картину стосовно прогнозування штенсивност1 иеребку бюх1м1чних ироцеЫв та якост1 виробленого масла.
7
С
и
.¡3 И
□ 1 день
□ 3 днш
□ 7 днш
ста дэ
1353 1320(2) 21232 21135 3509 Заквашувальм культури
Рис. 2. Змша вмкту галактози у молощ
Результати отриманих дослщжень, ирошюстроваш на рис. 3, вказують, що характер ферментативно! активное^ бактер1альних комиозицш №3 та №7 I 1хшх окремих складових, ктотно р1зниться. Встановлено поступове зростання активност1 Р-галактозидази. Мезофшьт лактококи виду Ь diacetilactis демонстрували невисоку активтеть цього ферменту у молощ вщразу теля його сквашування та виродовж зберкання, иор1вняно з термофшьними молочнокислими мкрооргатзмами. Причому значения Р-галактозидазно!
культур знаходилися у вузькому д1аиазош вщ 110 до
активност1 цих 180 о.а./см3хв.
о к
О
1-1 т
л к
а и
Е
<й
(3 •р
о о к и
800 700 600 500 400 300 200 100 0
1353 1320(2) 21232 21135 3509 эк№3 зк№7 Заквашувальш культури
Рис. 3. Змша Р-галактозидазно*1 активное™ заквашувальних комиозицш та
и складових у молощ
249
Слщ вщзначити, що молочнокислим паличкам була притаманна висока актившеть Р-галактозидази, тод1 як для термофшьних стрептокоюв вона була значно стримашшою.
Варто уваги i те, що у термофшьних стрептокоюв вона бшьше проявлялася у nepmi 3 доби збер1гання сквашеного молока. Актившеть Р-галактозидази на цьому пром1жку часу коливалася в межах 660-680 о.а./см3'хв. Проте надал1 щ культури ïï втрачали i наприюнщ експериментальних дослщжень р1вень Р-галактозидазно! активное^ становив вщ 180 до 270 о.а./см3'хв. Разом з тим, стр1мке зростання Р-галактозидазно! активносп вщ 740 до 800 о.а./см3'хв було в1дм1чено у бактер1альних композищях наприюнщ збер1гання.
U,i результати дослщжень ствпадають з л1тературними даними, яю евщчать про те, що за низьких температур лактазна актившеть лактобактерш не втрачаеться [6].
Отже, термофшьним мшрооргашзмам та бактер1альним композищям, створених з ïxhîm використанням, були притаманш висока Р-галактозидазна актившеть, яка виражалася штенсивним розщепленням молочного цукру та вившьненням бшьшо! юлькоси галактози.
Паралельно з 61ох1м1чними дослщженнями було проанал1зовано розвиток заквашувальних культур у молощ теля сквашування молока та його збер^ання за температури 12 °С.
У результат! мжробюлопчного анал1зу було зафксовано, що чисельшсть окремих молочнокислих м1кроорган1зм1в та ïxhîx композицш поступово спадала у ферментованому ними молощ. Зокрема, теля 1 доби сквашування знежиреного молока до юнця збер1гання за температури 12 °С загальна чисельшсть лактобактерш знижувалася вщ 1,1-109 до 8,4-108 КУО/см3 у молощ. Чисельшсть роматоутворювальних лактокоюв змшювалися вщ 9,5-108 до 1,5106 КУО/см3.
Висновок.
Впродовж збер1гання молока, ферментованого окремими штамами лактобактерш та бактер1альними композищями, за низьких температур (10°С) знижуеться чисельшсть заквашувальних культур, проте не припиняеться 1хня метабол1тична актившеть, а саме: посилюеться 1хня Р-галактозидазна актившеть, що актив1зуе nepeôir бродшня, який супроводжуеться активним розщепленням молочного цукру та нагромадженням галактози. Це можна пояснити вившьненням ферменту теля автол1зису кл1тин лактобактерш.
Л1тература
1. ШершневаВ. Производство кислосливочного масла [Текст] / Шершнева В. - М.: Пищепромиздат, 1957г. — 62с.
2. Лаузакас В. Закваска для масла с молочнокислыми палочками [Текст] / Лаузакас В. — Тр. Лит. фил. ВНИИМСа. - 1974. — ч. IX — с. 179.
3. R. Lanciotti. Evaluation of diacetyl antimicrobial activity against Escherichia coli, Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus [Text] / R. Lanciotti, F.
250
Patrignani, F. Bagnolini, M. E. Guerzoni and F. Gardini // Food Microbiology. — 2003. — Vol. 20, №5 — P. 537-543.
4. James M. Jay. Antimicrobial properties of diacetyl // Applied and Environmental Microbiology — 1982 — Vol. 44, No 3 — P. 525-532.
5. Данилов М.Б. Активность Р-галактозидазы микроорганизмов, используемых в производстве молочних продуктов [Текст] / Данилов М.Б. // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2001. — № 7. — С. 30-31.
6. Gilliland S.E. Influence of Storage at Freezing and Subsequent Refrigeration on P-Galactosidase Activity of Lactobacillus acidophilus compounds [Text] / // Gilliland S.E., Lara R.C. // Applied and Environmental Microbiology. — 1988. — Vol. 54, № 4. — P. 898-902.
7. Малова B.B. Дослщження Р-галактозидазно! активное^ заквашувальних культур промислово цшних штам1в молочнокислих та б1фщобактерш [Текст] Малова В.В., Шульга Н.М., Югель Н.Ф. Матер1али IX М1жнар. наук.-техн. конф. "Нов1 технологи та техшчш ршення в харчовш та переробнш промисловост1: сьогодення i перспективи". - Ч 1. - К.: НУХТ. - 2003. - С. 6465.
8. Henmat S. Survival of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium bifidum in Ice cream for Use a Probioti food [Text] / Henmat S., Momaham D. // Journal of Dairy Science. — 1992. — vol. 75. — P. 1415-1422.
Summary
The level of fermentation of carbohydrates, change of content of galactose and level of fi-galactosidase activity is investigational in milk by starter compositions and their constituents for the production of sour cream butter.
Рецензент - д.с.-г.н., професор Щсарик О.Й.
251
