В статье приведена характеристика обезжиренного молока и подсырной молочной сыворотки, как среды для развития заквасочной микрофлоры. Практическим путем оценен потенциал нарастания биомассы кефирных грибков на этих питательных средах. Обоснованы оптимальные параметры накопления биомассы кефирных грибков на молочной сыворотке.
Ключевые слова: кефирные грибки, питательная среда, закваска, подсырная сыворотка, обезжиренное молоко
Современные подходы к решению проблемы сбалансированного питания являются одной из приоритетных задач в питании человека. Известно, что кефирные грибки представляют собой естественный симбиоз микроорганизмов, способный синтезировать и накапливать незаменимые аминокислоты в процессе культивирования. Традиционно кефирные грибки используются для производства кефира и детского питания. В их состав входят молочнокислые, уксусные бактерии и дрожжи [1].
Современные подходы к решению проблемы сбалансированного питания человека являются одной из приоритетных задач в питании человека. Одной из важнейших показателей пищевой ценности того или иного продукта питания — содержание усвояемого пищевого белка, основной функцией которого является снабжение организма человека необходимым количеством аминокислот. Известно, что кефирные грибки представляют собой естественный симбиоз микроорганизмов, способный синтезировать и накапливать незаменимые аминокислоты в процессе культивирования.
В практике, на молокоперерабатывающих предприятиях при приготовлении производственных закваски на кефирных грибках в качестве питательной среды используют обезжиренное молоко. Для решения задачи получения активной и стабильной производственной закваски на основе кефирных грибков необходимо иметь питательную среду, способную обеспечить интенсивный рост, размножение и метаболизм. На основание вышеизложенного целью исследования ставилась задача сравнить характеристики обезжиренного молока и молочной сыворотки, как питательной среды для культивирования кефирных грибков [2].
Для приготовления производственной кефирной закваски нами использовалась пастеризованное обезжиренное молоко в соответствии с требованиями ГОСТ 31658-2012 по технологическим инструкциям с соблюдением санитарных норм и правил, утвержденных в установленном порядке.
Основными компонентами обезжиренного молока являются: вода, белки, углеводы, минеральные соли и молочный жир. Кроме основных компонентов в обезжиренное молоко переходят небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, органические кислоты и другие соединения, которые обнаружены в молоке [4].
Содержание сухих веществ в обезжиренном молоке зависит от содержания их в цельном молоке и может колебаться в довольно широких пределах — от 8,2 до 9,5 %. Основная доля в сухих веществах обезжиренного молока на лактозу и белки. Белки обезжиренного молока представляют две главные группы: казеин и сывороточные белки. Общее содержание белков может колебаться от 2,9 до 4,0 %. Аминокислотный состав обезжиренного молока представлен в таблице 1.
Таблица 1
Аминокислотный состав белков молока
|
Аминокислоты |
Содержание,% |
||||
|
Казеин |
β-Лактоглобулин |
α-Лактоглобулин |
Иммуноглобулины |
Альбумин сыворотки крови |
|
|
Незаменимые аминокислоты всего В том числе: валин изолейцин лейцин лизин метионин треонин триптофан фенилаланин |
44,6 7,2 6,1 9,2 8,2 2,3 4,9 1,7 5,0 |
52,6 5,8 6,8 15,1 11,7 3,2 5,2 1,3 3,5 |
52,5 4,7 6,8 11,5 11,5 1,0 5,5 7,0 4,5 |
46,7 9,6 3,1 9,1 7,2 1,1 10,1 2,7 3,8 |
47,4 12,3 2,6 12,3 6,3 0,8 5,8 0,7 6,6 |
|
Заменимые аминокислоты всего В том числе: аланин аргинин аспарагиновая кислота гистидин глицин глутаминовая кислота пролин серин тирозин цистеин+цистин |
66,64 3,0 4,1 7,1 3,1 2,7 22,4 11,3 6,3 6,3 0,34 |
58,8 6,9 2,7 11,4 1,6 1,4 19,1 5,1 3,6 3,6 3,4 |
59,1 2,1 1,2 18,7 2,9 3,2 12,9 1,5 4,8 5,4 6,4 |
30,3 — 3,5 9,4 2,1 — 12,3 — — — 3,0 |
65,4 6,2 5,9 10,9 4,0 1,8 16,5 4,8 4,2 5,1 6,0 |
Основным углеводом обезжиренного молока является лактоза (молочный сахар). Молочный сахар используют для своего питания молочнокислые бактерии, которые сбраживают его с образованием молочной кислоты.
Минеральные соли обезжиренного молока представлены солями кальция, магния, калия, железа, натрия. Общее количество солей составляет 0,6...0,8 %. В молоке они находятся в виде солей фосфорной и лимонной кислот. В обезжиренное молоко полностью переходят водорастворимые витамины и частично — жирорастворимые.
Для сравнительной характеристики, как питательной среды для культивирования кефирных грибков в данном исследование использовалась подсырная сыворотка в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53438-2009 по технологическим инструкциям с соблюдением санитарных норм и правил, утвержденных в установленном порядке.
Подсырная сыворотка — ценное пищевое сырье, включающее все компоненты молока. В подсырную сыворотку переходит около 50 % сухих веществ молока, в том числе 88-94 % молочного сахара, 20-25 % белковых веществ, 6-12 % молочного сыра, 59-65 % минеральных веществ.
Состав углеводов молочной сыворотки аналогичен углеводному составу молока: моносахариды (глюкоза, галактоза и др.), их производные, дисахарид — лактоза и более сложные олигосахариды. Основным углеводом сыворотки является лактоза, моносахариды присутствуют в ней в меньшем количестве, олигосахариды — в виде следов.
Сывороточные белки, которые являются важным компонентом сыворотки, оптимально сбалансированы по аминокислотному набору, особенно серосодержащих аминокислот — цистина, метионина, что создает хорошие возможности для регенерации белков печени, гемоглабина и белков плазмы крови [6, 8]. Аминокислотный состав белков исследуемой подсырной сыворотки представлен в таблице 2.
Массовая доля основных компонентов подсырной сыворотки, в сравнении обезжиренным молоком (в %), приведены в таблице 3 [5].
Сравнение обезжиренного молока и подсырной сыворотки, как питательных сред, производилось путем культивирования биомассы кефирных грибков при одинаковых условиях. Температура культивирования составляла 20°С, время — 36 часов, при соотношении массы кефирных грибков к культуральной среде 1:20. Изменение прироста биомассы кефирных грибков в зависимости от питательной среды представлены на рисунке 1.
Из графика видно, что наибольший прирост биомассы кефирных грибков наблюдался спустя 24 часа после начала эксперимента. Подсырная сыворотка оказалась более благоприятной средой для развития кефирных грибков, чем обезжиренное молоко.
Таблица 2
Аминокислотный состав белков подсырной молочной сыворотки
|
Аминокислота |
Массовая доля,% |
||||
|
казеин |
Β-лактоглобулин |
α- лактоальбумин |
Иммуноглобулин |
альбумин сыворотки крови |
|
|
Незаменимые аминокислоты В том числе: лизин фенилаланин лейцин изолейцин метионин валин гистидин аргинин треонин |
50,1 8,2 5 9,2 6,1 2,3 7,2 3,1 4,1 4,9 |
54,9 11,7 3,5 15,1 6,1 3,2 5,8 1,6 2,7 5,2 |
49,6 11,5 4,5 11,5 6,8 1 4,7 2,9 1,2 5,5 |
49,6 7,2 3,8 9,1 3,1 1,1 9,6 2,1 3,5 10,1 |
56,8 6,3 6,6 12,3 2,6 0,8 12,3 4 5,9 6 |
|
Заменимые аминокислоты В том числе: аланин пролин глицин серин глютаминовая кислота аспарагиновая кислота |
52,8 3 11,3 2,7 6,3 22,4 7,1 |
51,5 6,9 5,1 2,7 6,3 19,1 11,4 |
33,9 2,1 1,5 3,2 4,8 12,9 9,4 |
21,7 — — — — 12,3 9,4 |
44,4 6,2 4,8 1,8 4,2 16,5 10,9 |
Таблица 3
Содержание основных компонентов в молочном сырье
|
Наименование показателя |
Обезжиренное молоко |
Подсырная сыворотка |
|
Сухих веществ, всего В том числе: молочный жир белки (азотистые вещества) лактозы минеральных веществ |
8,80 0,05 3,2 4,80 0,75 |
6,30 0,21 0,83 4,72 0,61 |
Наибольшая активность микроорганизмов проявлялась в промежутке времени между 12 и 24 часами после начала культивирования. Максимальный прирост биомассы кефирных грибков на подсырной сыворотке составил 11 %, в то время как на обезжиренном молоке — 10 % [3,7].
Лабораторные исследования по изучению влияния изменения температур на прирост биомассы кефирных грибков были проведены в условиях лаборатории кафедры технологии, хранения и переработки животноводческой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ имени И.Т. Трубилина».
Рис. 1. Изменение прироста биомассы кефирных грибков в зависимости от питательной среды
В соответствии с рекомендациями ОСТ 10-02-02-4-87 «Кефирные грибки. Технические условия» целесообразно использование соотношения масса кефирных грибков к культуральной среде 1:20. Культивирование кефирных грибков на подсырной сыворотке проводилось при различных температурных режимах, в интервале от 20 до 30 °С. На рисунке 2 представлены изменения прироста биомассы кефирных грибков в зависимости от температуры и времени культивирования.
Рис. 2. Изменения прироста биомассы кефирных грибков в зависимости от температуры и времени культивирования
Из графика видно, что наибольший прирост биомассы кефирных грибков наблюдается при температуре 20°С. Интенсивный рост микроорганизмов происходил через 12 часов после начала культивирования и достигнул пика биомассы спустя 24 часа после начала эксперимента. При дальнейшем продолжении эксперимента наблюдалось угнетение роста биомассы кефирных грибков. Возможно, это связано с повышением кислотности и уменьшением питательного потанцевала сыворотки, так как в процессе жизнедеятельности кефирные грибки сбраживают лактозу с образованием молочной, уксусной и других кислот, что и является ингибирующим фактором для развития микрофлоры.
Таким образом, подсырная молочная сыворотка является перспективным источником незаменимых аминокислот, и значительного количества питательных веществ, которые могут служит благоприятной питательной средой для нарастания биомассы кефирных грибков [4, 8].
Литература:
- Воронова, Н.С. Совершенствование технологии получения белковых изолятов из подсолнечного жмыха и их использование для повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий [Текст]: дис… канд. техн, наук / Н.С. Воронова. — Краснодар: КубГТУ, 2011. — 133с.
- Безверхая, Н. С. Влияние ферментативной модификации подсолнечных белковых изолятов на их аминокислотный состав и биологическую ценность / Н. С. Безверхая, А.Н. Бердина, Н. В. Ильчишина // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2010. — № 27. — С. 187-190.
- Воронова, Н. С. Модифицированные белковые изоляты из подсолнечного жмыха / Н. С. Воронова. — Саарбрюккен: Palmarium Academic Pudlishing, 2014. — 109 с.
- Воронова, Н. С. Разработка технологии функционального напитка на основе молочной сыворотки с овощными наполнителями / Н.С. Воронова, Д.В. Овчаров // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2014. — № 104. — С. 953-969.
- Воронова, Н. С. Обогащение мучных кондитерских изделий модифицированным белковым изолятом из подсолнечного жмыха / Н. С. Воронова, Д. В. Овчаров // Молодой ученый. — 2015. № 5-1 (85). — С. 29-32.
- Огнева, О. А. Разработка рецептур и технологии фруктовых желейных десертов / О. А. Огнева, Е. В. Николаенко // Молодой ученый. — 2015. № 5-1 (85). — С. 32-35.
- Огнева, О. А. Влияние плодовых и овощных наполнителей на динамику сквашивания молока пробиотическими культурами / О. А. Огнева, М.А. Кожухова, Т.И. Левченко // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья Материалы III Международной научно-практической конференции, посвященной 20-летнему юбилею ГНУ КНИИХП Россельхозакадемии. ГНУ КНИИХП Россельхозакадемии, ООО «Издательский дом — Юг». — 2013. — С. 136-139.
