CC BY
92
СЫРЬЕ и МАТЕРИАЛЫ
для ПРОИЗВОДСТВА НАПИТКОВ
ТЕМА НОМЕРА
УдК 663.479.1; 576.852.22/.24; 637.344
использование молочной сыворотки при разведении чистых культур
молочнокислых бактерий для производства кваса
К. В. Кобелев, канд. техн. наук; О. А. Борисенко; А. В. Бойков
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности
Процесс сбраживания квасного сусла — комбинированное спиртовое и молочнокислое брожение. Под влиянием дрожжей и молочнокислых бактерий протекают химические процессы, вследствие которых накапливаются продукты, придающие необходимые вкусовые качества квасу. Сбраживание дрожжами необходимо для насыщения кваса диоксидом углерода, а молочнокислые бактерии обеспечивают необходимую кислотность напитка.
В качестве квасных бактерий используют чистые культуры Вв1аЬае1впит р расы 11 и 13, обладающие хорошо выраженной способностью к кислотоо-бразованию [1]. При совместном применении эти две расы молочнокислых бактерий придают хороший вкус готовому продукту.
Молочнокислые бактерии сбраживают углеводы с образованием молочной
Таблица 1
Концентрация сыворотки, % Кислотность, см3 гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 кваса
исходная через 24 ч через 48 ч
0,05 1,40 1,89 2,68
0,1 1,40 2,40 3,48
1 1,44 3,05 5,07
2 1,48 4,19 6,43
Контроль 1,40 1,77 2,27
Таблица 2
Концентрация Количество дрожжевых клеток, млн/см3
сыворотки, % начальное через сутки разница
0,01 2,92 27,88 24,96
0,02 2,40 25,08 22,68
0,05 4,28 26,48 22,20
0,1 3,40 24,76 21,36
1,0 3,2 25,22 22,02
Контроль 3,16 24,52 21,36
и уксусной кислот, диоксидом углерода и этилового спирта. Они обладают биосинтетической недостаточностью, не способны синтезировать органические формы азота, поэтому нуждаются в присутствии таких продуктов в сбраживаемой среде [2]. Молочнокислые бактерии требовательны к составу питательных сред и не развиваются на субстратах из минеральных солей, глюкозы и смеси аминокислот, так как нуждаются в сложных источниках азота, требуют полного комплекса аминокислот, входящих в натуральные белки. Состав квасного сусла беден для успешного размножения молочнокислых бактерий, поэтому на производстве обычно имеет место недостаточное накопление биомассы молочнокислых бактерий и, вследствие этого, недостаточное накопление в квасе кислотности. Для выращивания молочнокислых бактерий среда обитания должна содержать аминокислоты и витамины, которые бактериальные клетки не способны вырабатывать самостоятельно. Чтобы усовершенствовать технологию приготовления кваса, необходимо подобрать питательные добавки, которые дадут возможность улучшить состав квасного сусла и получить хорошее размножение молочнокислых бактерий в процессе разведения чистой культуры в заводских условиях.
Наиболее богаты аминокислотами молоко и молочные продукты. Молочная сыворотка — вторичное полноценное молочное сырье — отход производства творога и сыра [3]. Многие годы молочная сыворотка считалась проблемным продуктом, не имеющим коммерческой стоимости. В последнее время молочную сыворотку начали использовать в кондитерской, хлебо-
16 ПИВО и НАПИТКИ
5 • 2014
сЫрьЕ и мАтЕрИАлЫ для проИзводствАнАпИтков
булочной, мясной, масложировой, косметической, фармацевтической промышленности и в спортивном питании [4]. В молочной сыворотке содержится 50% сухих веществ молока, включающих до 250 различных соединений, в том числе азотистые вещества, молочный жир, минеральные соли, лактоза, витамины, ферменты и органические кислоты. Состав и свойства молочной сыворотки обусловлены видом получаемой продукции (творог, сыр, казеин и т. д.), особенностями технологии ее получения и аппаратурным оформлением процесса [3]. Различные виды молочной сыворотки отличаются содержанием лактозы, белков, пептидов, аминокислот и витаминов [5]. В молочную сыворотку переходят практически все соли и микроэлементы молока, а также водорастворимые витамины, причем в подсырной сыворотке их значительно больше, чем в творожной [6].
Сухая молочная сыворотка — тонкодисперсный порошок белого или свет-ложелтого цвета, сладкого, солоноватого или кисловатого вкуса без посторонних привкусов и запахов [7]. Небольшое количество комочков в порошке легко рассыпается при механическом воздействии. В подсырной сыворотке содержится не менее 12% белка, в творожной и казеиновой — не менее 11%.
В качестве питательной добавки для квасных молочнокислых бактерий использовали сухую подсырную молочную сыворотку.
При приготовлении 10%-ного раствора сыворотки получается густая смесь и на дне сосуда остаются мелкие хлопья; 1,0%-ный раствор сыворотки не имеет осадка на дне сосуда и представляет из себя непрозрачную белую жидкость.
На чашки Петри с агаризованной питательной средой высевали 1,0%-ный раствор молочной сыворотки. Посев показал, что в 1 г сыворотки содержится 3,3105 бактериальных клеток.
В автоклаве 1,0%-ный и 10%-ный растворы сыворотки стерилизовали паром в течение 30 мин. Такой режим стерилизации оказался достаточным, поскольку после стерилизации в высевах растворов сыворотки на питательные среды жизнеспособные микроорганизмы не найдены.
В результате нагревания в автоклаве в 10%-ном растворе образуются крупные хлопья, которые выпадают в осадок, занимающий половину объема жидкости; 1,0%-ный раствор сыворотки после стерилизации остается белым
непрозрачным и имеет небольшой осадок на дне сосуда. Для приготовления более слабых растворов молочную сыворотку разводили стерильной водой.
Квасное сусло готовили из концентрата квасного сусла: в кипяченую воду с температурой 35 °С добавляли сначала ККС до концентрации сухих веществ (СВ) 2,0-2,2%, а затем 65%-ный сахарный сироп с таким расчетом, чтобы окончательная концентрация СВ в сусле составляла 6,8 %.
Сыворотку добавляли в сусло в количестве 0,05; 0,1; 1,0 и 2,0%. Добавление более низких концентраций сыворотки к бактериям не оказывало никакого влияния на их рост. Контролем служило квасное сусло без добавления молочной сыворотки.
Закваску чистой культуры молочнокислых бактерий во всех вариантах вносили в количестве 10% от объема сусла: 5% чистой культуры бактерий расы 11 и 5% чистой культуры бактерий расы 13. Процесс сбраживания проводили в течение 48 ч при температуре 30 °С. Кислотность кваса определяли титрованием раствором гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм3. Титруемая кислотность кваса до начала брожения, через 24 ч и через 48 ч сбраживания представлена в табл. 1.
Проведенные эксперименты показывают, что даже добавление минимального количества 0,05% молочной сыворотки в квасное сусло имеет следствием повышение активности размножения молочнокислых бактерий. Чем большее количество молочной сыворотки внесено в среду, тем активнее развиваются молочнокислые бактерии: 1,0% сыворотки стимулирует увеличение размножения молочнокислых бактерий в 1,5 раза по сравнению с контролем без сыворотки, 2,0% сыворотки в сусле имеет следствием увеличение количества молочнокислых бактерий в 2,8 раз. Кислотность 6,43, полученная при введении в сусло 2,0% сыворотки, оптимальна при приготовлении чистой культуры молочнокислых бактерий в процессе производства кваса.
Поскольку закваска состоит из смеси дрожжей и молочнокислых бактерий, важно было выяснить, как добавление молочной сыворотки может влиять на размножение квасных дрожжей [8]. При изучении влияния молочной сыворотки на дрожжи расы М были взяты концентрации сыворотки 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 1,0%. Исследование добавления молочной сыворотки более низких концентраций к дрожжам
основано на том, что при производстве ^ квасов брожения очень важно не допу- I ^ стить избыточного накопления спирта. I Ш Квасное сусло, в которое добавлена мо- Щ § лочная сыворотка, засевали культурой О квасных дрожжей расы М в количестве I около 3 млн в 1 см3. После инкубации ^ в течение суток при температуре § 30 °С делали высев на чашки Петри Ш с агаризованной питательной средой ^ и подсчитывали число выросших дрожжевых колоний.
Внесение в квасное сусло молочной сыворотки в количестве 0,01-1,0% не оказало влияния на размножение дрожжей, поскольку нарастание дрожжевой биомассы во всех вариантах было близко к контрольному варианту без добавления сыворотки (табл. 2).
Полученные данные показали, что добавление в квасное сусло молочной сыворотки не оказывает влияния на размножение дрожжевых клеток. Дрожжи в отличие от молочнокислых бактерий не нуждаются в дополнительных источниках питания и хорошо развиваются без добавления в квасное сусло молочной сыворотки.
По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что чистая культура квасных молочнокислых бактерий для успешного размножения и получения биомассы в производственных условиях нуждается в добавлении к квасному суслу подсырной молочной сыворотки, которая обеспечивает молочнокислые бактерии белковыми веществами, аминокислотами, витаминами и другими органическими веществами, необходимыми для их развития. Добавление 2,0% подсырной молочной сыворотки к квасному суслу позволяет достичь оптимальной кислотности разводки при раздельном способе разведения чистой культуры молочнокислых бактерий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кобелев, К В. Дрожжи и молочнокислые бактерии в производстве хлебного кваса / К. В. Кобелев, Т. И. Филимонова, О. А. Борисенко // Пиво и напитки. — 2011. — № 2. — С. 30-32.
2. Рябцова, С. А Сохранение жизнеспособности заквасочной микрофлоры / С. А. Рябцова, М. А. Брацихина, В. И. Ганина // Молочная промышленность. — 2010. — № 1. — С. 22-23.
3. Храмцов, А Г. Молочная сыворотка / АГ Храм-цов. — М.: Агропромиздат, 1990. — 136 с.
4. Шевелев, К Сыворотка — ценный продукт / К. Шевелев // Молочная промышленность. — 2005. — № 1. — С. 60-61.
5. Шуляк, Т. Л. Ферментация различных видов молочной сыворотки молочнокислыми бакте-
2015
ПИВО и НАПИТКИ
СЫРЬЕ и МАТЕРИАЛЫ для ПРОИЗВОДСТВАНАПИТКОВ3
0
1 <
S ш h
риями / Т. Л. Шуляк // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2005. — № 7. — С. 35—38. 6. Крусь, Г. Н. Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленно-
сти / Г. Н. Крусь, В. Г. Теняков, Ю. Ф. Фофанов. — М.: Агропромиздат, 1986. — 280 с. 7. ГОСТ Р 53492-2009. Сыворотка молочная сухая. Технические условия.
8. Кобелев, К В. Дрожжи-сахаромицеты в производстве хлебного кваса / К. В. Кобелев [и др.] // Пиво и напитки. — 2010. — № 4. — С. 34-35. &
Использование молочной сыворотки при разведении чистых культур молочнокислых бактерий для производства кваса
Ключевые слова
молочнокислые бактерии; молочная сыворотка; питательные добавки; размножение квасных дрожжей.
Реферат
Молочнокислые бактерии для квасного производства обладают биосинтетической недостаточностью и требуют присутствия в питательной среде полного комплекса аминокислот. Состав квасного сусла беден, поэтому на производстве имеет место слабое размножение молочнокислых бактерий и вследствие этого недостаточное накопление в квасе кислотности. В настоящем исследовании предлагается использовать для стимулирования размножения молочнокислых бактерий в качестве питательных добавок подсырную молочную сыворотку, в которой содержится до 250 различных соединений, в том числе аминокислоты. Исследовали влияние различных концентраций молочной сыворотки на размножение бактерий. Установлено, что оптимальной добавкой к суслу является 2% подсырной молочной сыворотки. Такая добавка дает возможность увеличить количество молочнокислых бактерий в квасном сусле в 2,8 раз. На размножение квасных дрожжей сыворотка влияния не оказывала.
Авторы
Кобелев Константин Викторович, канд. техн. наук; Борисенко Ольга Алексеевна; Бойков Алексей Викторович
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, kobelev@vniinapitkov.ru
The Use of Milk Whey in the Breeding of Pure Cultures of Lactic Acid Bacteria for the Production of Kvass
Key words
lactic acid bacteria; milk whey; nutrient supplements; reproduction of yeast kvass.
Abstract
Lactic acid bacteria for kvass production have biosynthetic failure and require the presence of full complex of amino acids in the nutrient medium. The composition of kvass wort is poor, therefore weak reproduction of lactic acid bacteria and insufficient accumulation acidity has a place in the production. This study proposes to use milk whey to stimulate the growth of lactic acid bacteria. Milk whey is a nutritional supplement that contains up to 250 different compounds and amino acids. The influence of different concentration of milk whey at the reproduction of bacteria was inrestigated. 2% milk whey in the wort is the optimal supplement. This supplement helps to increase the number of lactic bacteria in wort at 2.8 times. Milk whey does not have any impact at the reproduction of kvass yeast.
Authors
Kobelev Konstantin Viktorovich, Candidate of Technical Science; Borisenko Olga Alekseevna; BoikovAleksey Viktorovich
All-Russian Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industries, 7 Rossolimo St., Moscow, 119021, Russia, kobelev@vniinapitkov.ru
18 ПИВО и НАПИТКИ
2015
