CC BY
15
УДК 637.332
Пас1чнюк С.Л., астрант ([email protected]) Рожанська О.М., к.б.н. ©
Технолог1чний ¡нститут молока та м яса УААН, м. Knie
КРИТЕРП В1ДБОРУ ШТАМ1В STREPTOCOCCUS THERMOPHILUS ДЛЯ РОТАЦП ЗАКВАШУВАЛЬНО1 КУЛЬТУРИ ДЛЯ РЯЖАНКИ
Одтею з умов ефективног роботи тдприемств молочног галуз1 е можливкть застосування у технолог1чному процес ротацтних заквашувальних композицт, що дозволяе шляхом гх перюдичного використання уникнути значних економгчних втрат через бактерюфагов1 ураження заквасок. Замша штам1в у складг виробничих бактер1альних композицт вважаеться обтрунтованою лише у раз1 максимальног вгдповгдностг основних бюлог1чних властивостей ротацтних культур виробничим штамам, регламентованим за ТУ, що гарантуеяюсть готового продукту.
Застосовано таю традицтт технолог1чш критерп вгдбору штам1в S. thermophilus як: молокозгортальна активтсть, кислотоутворювальна здаттсть, ефективна вязтсть кисломолочних згусттв. Як мжробюлоггчний критерт вгдбору культур, що продукують екзополкахариди, рекомендовано проводити вим1рювання величини полкахаридног капсули. Дослгджено можливкть використання показнитв ß-галактозидазног активност1 як бюхгмгчний критерт вгдбору штам1в, що ¡нтенсивно нагромаджують бюмасу у виробничих поживних середовищах.
Ключовi слова. бактер1альна композищя, виробниче поживне середовище, ефективна в'язюсть, нагромадження бюмаси, ротац1я, S. thermophilus, технолог1чш властивост1.
Вступ. Наявшсть на тдприемствах молочно! промисловосп заквашувальних препарата рiзних виробниюв або ротацшних модифжацш конкретно! закваски ктотно ускладнюе можливкть !х ураження бактерюфагами за тривалого постшного виробництва певного ферментованого молочного продукту. Створенню ротацшних варiантiв, регламентованих НД заквашувальних бактерiальних композицш, передуе дуже вщповщальна дослщницька робота з вщбору штамiв, максимально близьких за сво!ми властивостями до вихщних культур, щоб зберегти технолопчш, мжробюлопчш та органолептичш показники готового продукту.
Короткостроковий термш виготовлення високоякюно! ряжанки забезпечуеться використанням штамiв S. thermophilus з високою молокозгортальною актившстю для ферментаци молочно! основи [4]. Важливою характеристикою цих культур е також помiрна здатшсть до нагромадження оргашчних кислот та продукцiя рiзних типiв екзополiсахаридiв
© Паачнюк е.Л., Рожанська О.М., 2009
73
для надання продукту необхщних органолептичних показниюв [6, 7]. Враховуючи це, як традицшш критери оцшки перспективних штамiв S. thermophilus для залучення !х до складу ротацшних заквашувальних композицiй використано показники молокозгортально! активностi, кислотоутворювально! здатностi, урожайност культур у виробничому поживному середовищ^ Дослiджено можливiсть використання як критерив вiдбору також ß-галактозидазну актившсть та показники iнтенсивностi бiосинтезу екзополiсаxаридiв, причому останнi визначали за ефективною вязюстю кисломолочних згусткiв i величиною полкахаридних капсул.
Метою дано! роботи був вiдбiр штамiв S. thermophillus з колекцп виробничих культур Т1ММ УААН для здiйснення ротацiйниx замш у складi закваски для ряжанки, регламентовано! за ТУ У 46.39. ГО 277-99.
Матер1али i методи
Объектами дослiджень були 19 музейних культур S. thermophilus, вилучених iз рiзниx некомерцiйниx молочних продуктiв.
Молокозгортальну актиетсть (МЗА) штамiв термофiльного стрептококу, !х кислотоутеорюеальну здаттсть та чисельтсть клтин за вирощування у молощ та виробничому поживному середовищi визначали ГОСТованими та загальновживаними методами [1, 2, 5]. Актиетсть ß-галактозидази визначали колориметрично за реакщею зi специфiчним субстратом [8].
Ефектиену еязтсть кисломолочних згустюв, утворених ферментацiею стерильного знежиреного молока дослщжуваними штамами S. thermophilus, визначали на ротацшному вiскозиметрi "RHEOTEST II" з вимiрювальною системою цилшдр-цилшдр (S/S3), при цьому числовi значення вязкост згустку виражали коефщентом В (мПа*с), який дорiвнюе значенню ефективно! вязкост за колово! швидкост 1м/с [1].
Оцiнку капсулоутеорюеальног здатност1 здшснювали шляхом мiкроскопування забарвлених за методом Гшса фiксованиx бактерiальниx препарата штамiв S. thermophilus, а вимiрювання величини !х капсул проводили за допомогою програмного забезпечення Motic 2000 (верая 1.3).
Як контрольнi варiанти використовували штами S. thermophilus ВКПМ В-7773 (381), ВКПМ В-4464 (2120) та ВКПМ В-7774 (2138), як е складовими юнуючо! закваски для виробництва ряжанки.
Результати дослщження
Результати вiдбору штамiв термофiльниx стрептококiв за основними технолопчними критерiями представлено в табл. 1, до яко! включено лише 42% дослщжених культур, яю утворюють кисломолочнi згустки на рiвнi контрольних культур, отже за своею молокозгортальною активнiстю придатнi для промислового застосування.
Проте за критерiем кислотоутворення цi штами значно вiдрiзняються один вiд одного, i величини титровно! кислотностi утворених ними дозрших згусткiв варiювали в межах вщ 60 до 1000Т. Для проведення подальших дослiджень вiдiбрано помiрнi та сильнi кислотоутворювачi, вилучивши з числа
74
перспективних штами 3i слабкою кислотоутворювальною здатшстю: 2183, 2188 та 2190.
Таблиця 1.
ТехнолоНчш властивосл штампв S. thermophilus_
Штами Коефщент В, мПа*с МЗА, год Титровна • 0гт кислотшсть, Т
ВКПМ В-4464 35,46±2,16 5 85±1,3
ВКПМ В-7773 139,15±31,58 5 88±3,2
ВКПМ В-7774 61,64±13,69 5 80±1,3
2168 44,16±0,35 5,5 100±5,6
2178 16,00±1,56 5,5 76±2,5
2183 40,39±3,13 5,5 60±3,4
2185 74,43±0,33 5 87±2,6
2188 53,59±0,54 5 61±3,2
2190 44,88±10,39 5,5 63±1,3
2192 171,57±34,67 5 91±3,2
2193 147,19±12,37 5 90±3,1
Здатшсть S. thermophilus впливати на реолопчну поведiнку продуктiв ферментаци за рахунок продукци екзополiсахаридiв е строго штамоспецифiчною характеристикою, яка варiюе у дуже широких межах. Величина коефщенту В дослщжуваних штамiв знаходиться у дiапазонi вiд 16 мПа с до 171 мПа с для штам1в 2178 та 2192, вщповщно (рис. 1).
250
£ 200 с
ш" 150
I 100
0
2178 ВКПМ 2183 2188 2190 2188 ВКПМ 2185 ВКПМ 2193 2192 В-4464 В-7774 В-7773
Штам
Рис. 1. Розподш штам1в S. thermophilus за показником ефектнвноУ в'язкосп кисломолочних згустк1в: I - контрольш штами; - дослщжуваш штами
Отже, за трьома використаними традицшними критерiями вщбору найперспективнiшими для проведення ротацiйних замш у складi заквашувально! композици для ряжанки е штами S. thermophilus 2185, 2192 та 2193.
В результат дослщження капсулоутворювально! здатностi виявилось, що упродовж 4,5-5 год. вирощування у знежиреному молоцi усi дослщжуваш штами S. thermophilus утворюють капсули, товщина яких коливаеться вiд 8 мкм (у S. thermophilus В-7774) до 18 мкм ( S. thermophilus В-7247). Крiм того, було
■ ■■I Ли
75
встановлено наявн1сть статистично достовiрних прямих кореляцшних взаемозвязк1в мiж розмiром капсули та вязк1стю кисломолочних згусткiв, утворюваних виробничими та ротацшними штамами термофiльних стрептококiв у молощ (значення коефiцieнту кореляци Спiрмена е вiрогiдним та мае позитивне значення 0,64). Це дозволяе використовувати визначену методом мжроскопи величину капсул як додатковий мжробюлопчний критерш вiдбору штамiв термофiльних стрептококiв для самостiйного використання у складi заквашувальних препаратiв або для !х ротаци.
В результат подальших дослiджень бiнарних сполучень за критерiем !х сумiсностi за спшьного вирощування у молоцi було встановлено, що поеднання контрольних штамiв термофшьного стрептококу iз вiдiбраними ротацiйними у бшьшосп випадкiв призводить до стимуляци ф1зюлог1чно! активностi композицiй, зокрема, синтезу ЕПС i продукци органiчних кислот, що покращуе технологiчнi властивостi продукта ферментаци. Це дозволяе припустити вщсутшсть взаемного пригнiчування мiж складовими композицш i опрацювати варiанти повноцiнних триштамових заквасок для ряжанки.
Ротацiйнi варiанти виробничо! бактерiально! композици створювали шляхом вилучення контрольного штаму & thermophilus ВКПМ В-4464, який у монокультурi утворюе кисломолочний згусток iз найпршими показниками ефективно! вязкост1, i його замши на будь-яку з ротацшних культур за збереження встановленого НД рiвного спiввiдношення мiж усiма складовими композици.
Таблиця 2.
Технолопчш властнвосл заквашувальних композицiй для ряжанки
Р1ст у знежиреному молоц1 Р1ст у виробничому середовищ1
Склад Коеф1ц1ент В, мПа*с Титровна Ог-т кислотн1сть, Т Нагромадження клггин в1дносно Загальне падш-ня активно! кис-
композицш 1НОКУЛЯТУ, разlв лотност1, од. рН
В-4464+В-
7773+ 96,77±3,66 81,66±3,2 16,14 4,99
В-7774 (К)
В-7773+В-
7774+ 64,67±3,50 89,33±2,84 17,48 4,32
2185
В-7773+В-
7774+ 122,31±4,35 85,00±4,07 28,18 4,48
2192
В-7773+В-
7774+ 93,49±7,82 76,33±8,49 54,70 4,61
2193
Основнi характеристики складених бактерiальних композицiй в процес1 !х культивування упродовж 5,5 год у молощ та 9 год у виробничому поживному середовищi (ВПС) за ТУ У 46.39 ГО 277-99 порiвнювали iз кнуючою виробничою заквашувальною культурою (табл. 2), з яко! видно, що замша штаму S. thermophilus В-4464 у складi бактерiального препарату для
76
виробництва ряжанки на культури термофшьного стрептококу 2192 i 2193 з колекци виробничих штамiв Т1ММ е доцшьною i обгрунтованою, оскiльки за активнiстю росту у молощ та у середовищi для нагромадження бiомаси запропонованi ротацiйнi композици або дуже близькi, або навт покращують технологiчнi характеристики вихщно! комбшаци. Обидва запропонованi для ротацп штами е фагостiйкими i задепонованi у Депозитари 1МВ НАН Украши тд номерами 1МВ В-7247 (2192) та 1МВ В-7248 (2193).
Зазначенi критери вiдбору перспективних для ротаци штамiв &. thermophilus дозволяють певною мiрою моделювати поведiнку заквашувально! культури на етат И розвитку у молочнш основi, а за iнтенсивнiстю нагромадження бактерiальних клiтин у виробничому середовищi можна прогнозувати активнiсть росту складених бактерiальних композицiй на етапi нагромадження бюмаси у промислових умовах.
Крiм цього, для проведення порiвняльноl ощнки найбiльш фiзiологiчно активних штамiв &. thermophilus, нами була зроблена спроба використати для цього як критерш вщбору ротацiйних культур !х Р-галактозидазну активнiсть у виробничому поживному середовищi (1) та його варiантах 2 i 3, до яких додатково вносили 1% обрату та 1% глюкози, вщповщно.
Точкою вiдлiку у цих дослщах була Р-галактозидазна актившсть монокультур, що входять до складу бактерiальних композицiй, яку вони виявили через 16 год вирощування у стерильному знежиреному молоцi за використання 1% поЫвного матерiалу (табл. 3).
Таблиця 3.
Р-галактозидазна актившсть монокультур S. 1кегторМиш у знежиреному
молощ
Штами актившсть, од./см3хв
& гНегторНШив 381 (ВКПМ В-7773) 238
& гкегторИШив 2138 (ВКПМ В-7774) 214
& гНегторНШив 2185 (1МВ В-7249) 301
& гНегторНШив 2192 (1МВ В-7247) 132
& гНегторНШив 2193 (1МВ В-7248) 137
Як свщчать даш табл. 3, з трьох вдабраних для ротаци виробничо! закваски штамiв термофiльних стрептококiв лише &. thermophilus 2185 ютотно перевищуе активнiсть розщеплення лактози контрольних культур. У вихщному виробничому поживному середовищi Р-галактозидазна активнiсть
запропонованих композицш залежала вiд часу !х вирощування (табл. 4).
77
Таблиця 4.
ß-галактозидазна актнвшсть ротацшних композиций у ВПС 1 залежно ввд _термину вирощування__
Композищя 0 год. росту 10 год. росту 16 год. росту
В-7773+В-7774+ 2192 12 508 956
В-7773+В-7774+ 2193 11 529 773
З табл. 5 видно, що БК 2 позитивно вщгукувались на додавання до вихщного середовища знежиреного молока та глюкози, через що И урожайшсть у цих варiантах середовищ була вищою.
Таблиця 5.
Основш показники росту ротацiйннх композицш у рйних за складом ВПС
Композищя Показник ВПС 1 ВПС 2 ВПС 3
В-7773+ Р1ст чисельносп клггин, раз1в 21,68 17,5 22,49
В-7774+ 2192 ß-галактоз. акт. ,од./см3. хв 508 563 524
(БК 1)
В-7773+ Р1ст чисельносп клггин, раз1в 16,67 25,64 21,78
В-7774+ 2193 ß-галактоз. акт. ,од./см3. хв 529 575 505
(БК 2)
Проте, зв'язку мiж показниками галактозидазно! активностi та штенсившстю нагромадження бiомаси ротацiйними бактерiальними композицiями не виявлено.
Висновки
1. Визначено, що з 19 дослщжених музейних культур термофшьних стрептококiв з колекци Т1ММ УААН за традицшними технологiчними критерiями вiдбору визнано придатними для використання у складi заквашувально! композици для виробництва ряжанки S. thermophilus 1МВ В-7247 та 1МВ В-7248.
2. Встановлено доцiльнiсть використання як мiкробiологiчного критерiю вщбору штамiв S. thermophilus, придатних для ротаци виробничо! закваски, визначення розмiрiв капсульних екзополiсахаридiв.
3. Дослiджено, що визначання ß-галактозидазно! активностi не може слугувати додатковим критерieм вiдбору перспективних для промислового використання штамiв термофшьних стрептокоюв через вiдсутнiсть прямого взаемозв'язку мiж цим параметром та штенсившстю нагромадження бюмаси у виробничому поживному середовища
78
Л^ература
1. ГОСТ 3624-92. Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности.
2.ГОСТ 10444.11-89. Продукты пищевые. Методы определения молочнокислых микроорганизмов.
3. Касьянова Н.О. Скорченко Т.А. Дослщження реолопчних властивостей кисломолочних десерта з натуральними соками//Молочна промисловкть. - № 1(10). - 2004. - С. 20-23.
4. ТУ У 46.39. ГО 277-99. Концентрат бактерiальний для ряжанки. Техшчш умови.
5.Сборник инструкций по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов. - М. -1985. - 101 с.
6. Broadbent J. R., McMahon D. J., Welker D. L. et al. Biochemistry, genetics, and applications of exopolysaccharide production in Streptococcus thermophilus: A review/Journal of dairy science. - 2003. - № 86. - Р. 407-423.
7. Escalante A., Wacher-Rodarte C., Garcia-Garibay M., and Farres A. Enzymes involved in carbohydrate metabolism and their role on exopolysaccharide production in Streptococcus thermophilus //Journal of applied microbiology. - 1998. -№ 84. Р. 108-114.
8. Hekman S., McMahon D.J. Survival of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium bifidum in ice cream for use as probiotic food // Journal of dairy science. - 1992. - № 75 . - P. 1415-1422
Summary
The possibility to apply rotational compositions of starter cultures in technological process is one of the main conditions, providing for efficient functioning of dairy enterprises, which allows to avoid considerable economic losses along ofphage infection of starter cultures.
But substitution of strains, which are included as compound of industrial bacterial compositions is considered to be reasonable only in case of maximal similarity of the main biological properties between rotational and specified industrial strains, that can ensure the correspondent quality of the finished product.
In this paper we demonstrate the results of development of such common technological criteria for selection of S. thermophilus strains, as: milk-clotting ability, acid forming activity, apparent viscosity offermented milk coagulum, activity of growth in industrial nutrient medium, and also we recommend to measure the size of polysaccharide capsules and use this characteristic as microbiological criterion for selection of exopolysaccharide-producing cultures. Furthermore, we investigated the possibility of applying of fi-galactosidase activity as biochemical criterion for selection of strains, which can intensively accumulate biomass in industrial nutrient media.
Стаття надшшла до редакцИ 14.03.2009
79
