CC BY
26
УДК 637.146.2
Рожанська О.М., к.б.н., Боднарчук О.В. ([email protected]), к.т.н., Король О.В., Чорна Н.А., Югель Н.Ф., д.т.н. ©
Технолог1чний тститут молока та м 'яса НААН, м. Knie
КОНСТРУЮВАННЯ БАКТЕР1АЛЬНИХ КОМПОЗИЦ1Й ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА КИСЛОВЕРШКОВОГО МАСЛА
Видыено, гдентифжоеано та дослгджено осноет технолог1чш еластиеост1 штам1е лактокоюе i за ix участю створено бактер1альш композици, актиетсть розеитку яких у знежиреному молоц та вершках еизначено за температурних режимie, що застосоеуються у технологи кислоеершкоеого масла. Встаноелено оптимальн температури еирощуеання складоеих поЫеного матерiалу для закеашуеальних композицт, показано здаттсть остантх до актиеного продукуеання смако-ароматичних сполук.
Ключовi слова: мезофыьн молочноки^i бактерп, бактерiальнi композици, кислотшсть, чисельтсть клтин, еершки, кислоеершкоее масло, дiацетил, летю орга^чн кислоти, ефiри.
Кисловершкове масло (КВМ) характеризуемся притаманним саме йому багатим смако-ароматичним букетом, обумовленим певним сшввщношенням мiж такими продуктами життедiяльностi заквашувальних мiкроорганiзмiв, як: дiацетил, летю оргашчш кислоти, ефiри та спирти. Наявшсть цих метаболтв молочнокислих бактерш у КВМ мае не аби яке значения i для тдвищення його функщонально! щнност порiвняно i3 шшими видами масла, i для забезпечення натуральност та подовження термшв придатност для споживання [1-3].
Проте у практищ вiтчизняного маслоробства частка кисловершкового масла е надзвичайно мала i представлена лише марками "President" (група "Лакталк") та "Премiум" (група "КОМО"), до того ж у його виробнищв доводиться використовувати лише шоземш заквашувальш препарати. Причиною непопулярностi КВМ серед виробниюв е не тшьки складний та тривалий процес його виготовлення, але й назрiла необхщшсть модершзацп технологи зазначеного продукту, яка серед шшого передбачае i розробку конкурентноздатних вiтчизняних бактерiальних препаратiв.
Враховуючи органолептичнi характеристики КВМ, ключовими критерiями оцiнки перспективностi використання того чи шшого штаму як складово! бактерiальних заквасок е продукуванням ним молочно! кислоти у кiлькостi, достатнiй для забезпечення бажаного рiвня титровано! кислотност у плазмi, та/або активний синтез смако-ароматичних сполук [4].
Тому пошук та вiдбiр штамiв молочнокислих мiкроорганiзмiв за цими властивостями та конструювання на 1хшй основi заквашувальних культур для
© Рожанська О.М., Боднарчук О.В., Король О.В., Чорна Н.А., Югель Н.Ф., 2011
372
застосування у виробництвi кисловершкового масла е надзвичайно актуальним питанням та потребуе нагального вирiшення.
Метою роботи було створити за участю селекцiонованих штамiв лактокоюв бактерiальнi композици, здатнi до активного функщонування у вершках за умов, визначених технологiею даного продукту, i надання останньому необхiдних промислово-цiнних якостей.
Матер1али та методи дослщжень.
1дентифжацш дослiджуваних штамiв проводили за ix морфологiчними, культуральними та фiзiолого-бiоxiмiчними властивостями згiдно визначника Берджi. Лiполiтичну актившсть визначали дифузiйним методом лунок з використанням iндикаторного середовища з твшом 80 [5]. Загальну кiлькiсть молочнокислих бактерш та ароматутворювальних лактококiв визначали стандартним методом виаву десятикратних розведень згщно з ГОСТ 10444.1189. Титровану кислотнiсть кисломолочних згусткiв та сквашених вершкiв визначали за ГОСТ 3624-92. Активну кислотнiсть (рН) - потенщометрично. Здатнiсть до продукуваня смако-ароматичних речовин монокультурами молочнокислих бактерш та ix композицiями у знежиреному молощ та вершках оцiнювали за кшькютю дiацетилу - за методом Залашко та Макаршо^ летких органiчниx кислот - тсля дистиляци з водяною парою та ефiрiв - за допомогою лужного гiдролiзу [6].
У робой використовували вершки з м.ч. жиру 35 %, пастеризоваш за температури (92±2)°С. Дозрiвання вершкiв проводили за л^ньою теxнологiею за наступних температурних умов:
4 год. витримки при 21 °С + 4 год. при 13 °С + 6 год. при 8 °С
Результати дослщжень. Пiсля ретельного аналiзу основних теxнологiчниx, бiоxiмiчниx та органолептичних показниюв 54 штамiв лактококiв з колекци виробничих культур Т1ММ та видшених з некомерцiйниx кисломолочних продуктсв було вiдiбрано 13 представникiв роду Lactococcus, яю належать до пiдвидiв lactis, cremoris та diacetilactis (L. dl ). На цьому етапi вщбору перевага насамперед надавалася культурам з високими показниками молокозсщально].' активностi та енерги кислотоутворення у молоцi. Обов'язковою умовою була також ]_'хня фагорезистентшсть.
Як вiдомо, при виробництвi КВМ застосовують диференцiйованi температурнi режими пщготування вершкiв до збивання, якi вщповщають сезоннiй специфiцi xiмiчного складу молочного жиру. Зазвичай, визрiвання вершкiв вщбуваеться за низьких температур, якi сприяють лiпшiй його кристалiзацii, i е важливим чинником забезпечення яюсно].' консистенцп готового продукту. У зв'язку з цим ще одним критерiем вщбору культур була ]_'хня здатнiсть до психрофши, тобто iнтенсивного росту i високо].' бiоxiмiчноi активностi за температури набагато нижчо].' за оптимальну (30°С) для цих видiв молочнокислих бактерш, але обумовленою сферою ix майбутнього практичного застосування. Встановлено, що ввдбраш культури утворювали молочнi згустки у вщновленому знежиреному молоцi через 18 год. вирощування за температури 21 °С при використаннi 5 % i навiть 3 % поавного матерiалу.
Вщомо, що гщрол^ичне розщеплення молочного жиру може призвести до зпркнення продукту. Хоча бактери, якi здiйснюють молочнокисле бродшня, характеризуються низьким рiвнем лшол^ично! активност^ проте вони можуть посилювати актившсть лiпази нативно! мiкрофлори вершкiв, що залишилася пiсля !х пастеризаци. Встановлено, що ус включенi до подальшо! роботи штами не виявляють лшол^ично! активностi, про що свiдчила вщсутшсть зон лiзису твiну 80 на сьому добу !х вирощування чашковим методом за температур 25 °С та 30 °С.
За участю вiдiбраних за вказаними критерiями штамiв лактококiв шляхом довiльного !х об'еднання було створено 9 трикомпонентних заквашувальних композицiй iз рiзним спiввiдношенням мiж кислото- та ароматутворювачами в шокулять Усi варiанти було проаналiзовано за актившстю !х розвитку та утворення смако-ароматичних речовин у вершках при внесенш у кiлькостi 3 % i вирощування за лiтньою технолопею виготовлення масла. Контролем слугували вершки, пщдаш лише фiзичному дозрiванню (табл. 1).
Таблиця 1.
Характеристика бактерiальних композицш для виробництва
кисловершкового масла
Заквашу вальш композици Прирют чисельносп клггин у дозрших вершках, раз1в Вм1ст д1ацетилу, мг/100 г Вм1ст летких оргашчних кислот, мкекв/100 г
МКБ Ь. diacetilactis
1 5,25 14 0,23 166,50
2 10,69 20,99 0,37 200,50
3 12,33 27,67 0,34 283,05
5 24,15 18,32 0,42 316,35
5а 25,76 44,44 0,52 383,03
7 15, 00 43,05 0,45 283,05
8 42,46 30,69 0,47 333,21
8а 24,72 12,74 0,53 249,75
10 14,86 7,14 0,5 227,77
Контроль 0,09 73,26
Як свщчать данi, представленi у табл. 1, рiзниця у чисельност клiтин Ь. diacetilactis у сквашених вершках, в залежностi вiд складу заквасок коливалась у межах 13,6%, а показниюв загально! чисельностi - менше 6%, що можна пояснити кращою пристосовашстю використаних штамiв кислотоутворювальних лактококiв до розвитку у вершках за обраних температур, нiж L. diacetilactis.
Встановлено, що найвищий р1вень д1ацетилу (0,45-0,53 мг/100 г) продукують за обраних умов бактер1альш композици №№ 7, 8, 5а та 8а, хоча частка ароматоутворювальних лактокоюв при заквашуванш ними становила 33 %. Найактившшою щодо утворення летких орган1чних кислот виявилася композищя №8, яка продукувала Тх близько 333,21 мкекв/100 г. Проте остаточним критер1ем оц1нки перспективност1 використання досл1джуваних бактер1альних композиц1й для виготовлення КВМ слугували органолептичш якост1 сквашених ними вершк1в. Кр1м вар1ант1в №5, 5а, 8, 8а та 10, як мали характерний смак 1 аромат КВМ, ус1 шш1 композици надавали вершкам типового сметанного присмаку. В результат! за комплексом мжробюлопчних, бюх1м1чних та органолептичних характеристик до подальших досл1джень залучено бактер1альш композици №5а та 8, до складу яких входять штами Ь. ¡аеИз 1160,1161 1 1162, Ь.егетопз 1232 та Ь. ШаееШаеНз 1353.
Важливим моментом будь-якот бютехнологи е спос1б п1дготування пос1вного матер1алу, зокрема визначення оптимально'' температури вирощування кожного штаму, який входить до складу заквасок, щоб забезпечити максимальну кшьюсть кл1тин при заквашуванн1 сировини. З використанням 5% шокуляту досл1джували упродовж 24 год. вирощування активнють росту заквашувальних культур, залучених до композицш 5а та 8, у стерильному знежиреному молощ за р1зних температур.
Рис. 1. Вплив температури вирощування на ркт складових заквашувальних композицш для кисловершкового масла
З представлених на рис. 1 результат1в видно, що 3 кислотоутворювальш штами Ь. ¡аеИз краще ростуть при 25 0С, що й тдтверджуе тхню л1пшу ст1йк1сть до температурних режим1в виготовлення КВМ. А Ь.егетопз 1232 та Ь. ШаееШаеНз 1353 слщ нарощувати за температури 30 0С, бо при зниженн1 температури культивування вони нагромаджують у 1,1 та 1,6 раза менше кл1тин, вщповщно.
25/1
И
□ 25°С
1_е. 1_е. 1_е. 1_е. сг Ье.
1ас.1160 1ае. 1161 1ае.1162 1232 сПае.1353
Штами молочнокислих бактерш
Оскшьки yci складовi обох заквасок е диплококами з дiаметром кл^ин вiд 3 до 6 unit (встановлено за збшьшення у 1000 pa3iB у св^ловому мiкроскопi) i довжиною ланцюжкiв 17-32 unit, а у агарi i3 гiдролiзованим молоком утворюють однотиповi, подiбнi до човникiв, колони довжиною 1,5-2,5 мм, контролювати наявшсть !х у виготовленому кисловершковому ма^ або у сухих бактерiальних концентратах за морфолопею або культуральними властивостями за винятком L. diacetilactis, який вирощують на селективному середовищ^ неможливо. Тому необхiдним було проведення дослщжень, якi б довели сумiснiсть штамiв за спiльного вирощування у рiзних поживних середовищах. Спiвiснування складових бактерiальних композицiй № 5 а та 8 визначали за активнiстю продукування ними молочно! кислоти у пастеризованому молощ та вершках як у монокультур^ так i попарних сполученнях за рiвного спiввiдношення мiж штамами, дотримуючи тривалiсть вирощування i температурнi умови, як передбаченi лiтньою технологiею виготовлення КВМ (табл. 2).
Таблиця 2
Кшьккть утвореноУ молочноУ кислоти складовими заквасок № _5а та 8 за вирощування у рйннх молочних основах, %_
Штами i сполучення Рют у пастеризованому знежиреному молощ Рют у пастеризованих вершках
за 210С за 130С за 80С за 210С за 130С за 80С
монокультури
L.lactis 1160 0,41 0,50 0,56 0,32 0,36 0,45
L.lactis 1161 0,56 0,63 0,72 0,32 0,45 0,49
L.lactis 1162 0,40 0,49 0,52 0,34 0,44 0,50
L.cremoris 1232 0,39 0,62 0,63 0,32 0,36 0,52
L. dl. 1353 0,45 0,59 0,63 0,27 0,50 0,56
сполучення
1160+1353 0,54 0,68 0,68 0,39 0,51 0,59
1161+1353 0,47 0,68 0,70 0,42 0,56 0,57
1162 +1353 0,43 0,56 0,56 0,41 0,52 0,56
1232 +1353 0,38 0,50 0,56 0,36 0,50 0,54
1232 +1160 0,39 0,59 0,65 0,40 0,45 0,50
1161+1162 0,45 0,62 0,70 0,36 0,46 0,52
Як свщчать представленi у табл. 2 даш, як монокультури - компоненти дослщжуваних заквасок, так i !х попарнi сполучення активнiше нагромаджують молочну кислоту у знежиреному пастеризованому молощ, шж у пастеризованих вершках, причому на кiнець вирощування штамова специфiчнiсть щодо кислотоутворення рiзкiше виявлялась саме у молощ. Рiзниця мiж кшькютю молочно! кислоти, нагромаджено! активними i слабкими кислотоутворювачами становила 28,6%, а у вершках зменшувалась до 24,4%. У сполученнях щ коливання складали 25 i 18%, вiдповiдно. Слщ також вiдмiтити, що за цим показником вдалими е поеднання бшьшост дослiджених штамiв (крiм сполучення L. lactis 1162 та L.cremoris 1232 iз L. diacetilactis 1353), в яких
вони або стимулюють бiохiмiчну актившсть один одного, або вона знаходиться на рiвнi актившшого кислотоутворювача.
Для яюсного тдготування посiвного матерiалу велике значення мае не тшьки температура культивування складових заквашувальних культур, а й вибiр адекватного 1хшм ростовим потребам поживного середовища, у зв'язку з чим розглядалась доцiльнiсть вирощування iнокуляту у вершках на пiдставi бiохiмiчноl активност бактерiальних композицiй в процесi ферментування пастеризованого знежиреного молока та вершюв за температури 25 °С, максимально наближено! до початково! при визрiваннi вершкiв. Кiлькiсть посiвного матерiалу у цьому дослiдi становила 3%. Результати представлено на рис. 2.
0,6
о
о 0,5
, 0,4
Н 0,3 <и Я й
'(5 0,2
н о
0,1
и
Молоко
Вершки
а)
о о
и и
¡2 'о,
и 30
н о
'Й
т
80 70 60 50 40
20 10
н о ч
о
к и
380 370 360
д и 350 ^ о
1 °
340
& м
о £ 330
У! и
и
н
<ц
ч н о
И
320
310
300
Молоко
Вершки
б)
Молоко
Вершки
0
0
Рис. 2. Вплив складу поживного середовища на синтез заквасками для КВМ: а) д1ацетилу, б) летких оргашчних кислот, в) еф1р1в
377
Представлеш на рис. 2 результати бiохiмiчних дослщжень свщчать про специфiчний вщгук рiзних бактерiальних композицiй на склад ферментовано! ними сировини. Так, нагромадження дiацетилу закваскою №5а не залежало вщ складу використаного поживного середовища, а от кшьюсть синтезованих ефiрiв i особливо летких органiчних кислот у вершках була пом^но нижчою, шж у знежиреному молоцi. Функцiонування у цих умовах бактерiально! композищ! №8 являе собою повну протилежнiсть, оскшьки кiлькiсть летких кислот i ефiрiв у сквашених нею вершках збшьшувалась у 1,1 i 1,3 разiв, вiдповiдно, але продукування дiацетилу уповшьнювалось. Загалом цi данi слiд розщнювати як оптимiстичний прогноз стосовно смако-ароматичних характеристик масла, виробленого за участю даних бактерiальних композицiй.
Важливим аргументом на користь використання знежиреного молока для приготування iнокуляту е також визначена у цьому експеримент молокозсщальна активнiсть заквашувальних композицiй в межах 10 год. та вища ростова актившсть в ньому. У заквасках №5а та №8, виготовлених у знежиреному молощ, загальна чисельнiсть кл^ин молочнокислих бактерiй була вiдповiдно у 22 та 10 разiв бшьшою, а кiлькiсть клiтин Ь. diacetilactis 1353 перевищувала !х чисельнiсть у сквашених вершках у 5,5 та 1,8 раза.
1нтенсившший розвиток у знежиреному молощ молочнокисло! мжрофлори обумовлений вдалим сшввщношенням в ньому поживних речовин. Висока масова частка жиру у вершках, обмежений вмют бшюв, азотистих сполук, вуглеводно! фракцi! та стимуляторiв росту робить !х менш сприятливим середовищем для росту, розвитку та життедiяльностi молочнокисло! мiкрофлори. Отож, можна вважати доведеною доцiльнiсть нарощування посiвного матерiалу для виробництва заквашувальних культур для кисловершкового масла у знежиреному молощ.
Додатковим доказом перспективност сконструйованих бактерiальних композицiй може стати активний розвиток цих заквасок за температурних режимiв дозрiвання вершкiв, визначених технолопею кисловершкового масла (табл. 3).
Таблиця 3.
Розвиток заквашувальних мiкрооргашзмiв в процеС сквашування
вершкчв за лiтньою технолопею виготовлення масла
БК Чисельшсть, КУО/см3 Поч. титр Р1ст чисельносл клггин вщносно початкового титру, раз1в Змши чи-сельносп клгтин при 8оС/13оС, раз1в
21оС 13оС 8оС
5а загальна 6,74 6,46 6,46 1,95 < 3,31
Ь. dl. 6,23 4,68 24,55 8,32 < 2,95
8 загальна 6,58 2,09 14,79 37,15 > 2,51
Ь. dl. 6,26 3,55 15,49 20,42 > 1,31
Наведет у табл. 3 дат свщчать, що i кислото-, i ароматутворювальш штами лактококiв, що входять до складу бактерiальноl композицi! № 8 лшше
витримують pi3Ki змши температури культивування, осюльки навт на кiнець процесу сквашування вершюв чисельнiсть клiтин, хоча i не дуже, але продовжувала зростати. Заквашувальна композицiя, №5 а, хоча i втрачала деяку кiлькiсть клiтин на останнш фазi визрiвання вершкiв, проте И потенцiал щодо синтезу дiацетилу та ефiрiв вищий, нiж у закваски №8.
Таким чином, за сукупшстю мшробюлопчних та бiохiмiчних показникiв найлшшими варiантами визнано заквашувальнi композици №5а та №8. Проведене дегустування зразюв кисловершкового масла, вироблених з 1хшм використанням, пiдтвердило високi органолептичнi якост готового продукту. Вiдiбранi композици можна розглядати як ротацшш варiанти i на 1х основi опрацьовувати технологи бактерiальних препаратiв прямого внесення для виробництва кисловершкового масла.
Висновки.
1. Ввдбрано до складу бактерiальних композицш для виготовлення кисловершкового масла 13 шташв L. lactis, L. cremoris та L. diacetilactis за критерiями фагостшкоси, здатностi до активного росту у знежиреному молощ i вершках за температури, нижчо! за оптимальну, та вiдсутностi лшол^ично! активностi.
2. Створено 9 трикомпонентних бактерiальних композицш та дослщжено активнiсть 1х розвитку у вершках за рiзних температурних режимiв сквашування, iнтенсивнiсть продукування ними ароматичних сполук та органолептичнi характеристики вироблених зразюв масла i визнано за комплексом одержаних даних кращими варiантами заквасок для КВМ бактерiальнi композици № 5 а та 8.
3. Встановлено, що нарощування поавного матерiалу для нагромадження бiомаси розроблюваних заквашувальних культур № 5 а та № 8 слщ проводити за таких режимiв: температура культивування для штамiв L. lactis - 25 оС, L. cremoris та L. diacetilactis - 30 оС; як поживне середовище для усiх складових композицiй використовувати стерильне знежирене молоко.
4. Доведено за критерiями ростово! та кислотоутворювально! активностей заквашувальних композицш № 5а та 8 вщсутшсть взаемного пригнiчення мiж lхнiми складовими за спiльного вирощування у пастеризованому молоцi та вершках.
Лггература
1.Вышемирский Ф. А., Топникова Е. В., Павлова Т. А., Перфильев Г. Д., Матевосян Л. С. Исследования технологии кислосливочного масла // Сыроделие и маслоделие. - 2008. - №5. - С.45-46.
2. Mallia S., Escher F., Schlichtherle-Cerny H. Aroma-active compounds of butter: a review // European Food Research and Technology - 2008. - Vol. 226. - Р. 315-325.
3.Macciola V., Candella G., Leonardis A.. Rapid gas-chromatographic method for the determination of diacetyl in milk, fermented milk and butter // Food control - 2008. - Vol. 19, № 9. - Р. 873 - 878.
4. Samarzija D., Lukac Havranek J., Antunac N., Sikora S. Characteristics and Role of Mesophilic Lactic Cultures D. // Characteristics and Role of Mesophilic
Lactic Cultures Agriculturae Conspectus Scientificus - 2001. - Vol. 6, №2 - 2001. -Р. 113-120
5. Уманский М.С., Боровкова Ю. А. Липолитическая активность молочнокислых и пропионовокислых бактерий // Молочная промышленность. -1998. - №4. - С. 20-23.
6. Инихов Г.С., Брио Н.П. Методы анализа молока и молочных продуктов. - М.:»Пищев.пром.». - 1971. - С.132-133.
Summary
Selected, identified and investigated properties of mezofillic lactic acid bacteria and it is created starter composition on their basis, investigated activity of their development in fat free milk and creams at different temperature conditions which are used in the sour-cream butter making. Defined temperature for cultivation of inoculation for the starter compositions. Confirmed that the created starter compositions is capable for the active synthesis of taste and aromatic compounds.
Стаття надшшла доредакцИ 16.05.2011
