Перспективы использования пропионовокислых бактерий в производстве молочных продуктов

Содержание

Введение…………………………………………………………………… 3

1.      Общие свойства пропионовокислых бактерий……………………...  4

2.      Применение пропионовокислых бактерий в производстве сыров… 6

Заключение……………………………………………………………......10

Список использованной литературы…………………………………….11

Введение

Формирование каждого вида сыра обусловливается качественным и количественным составом микрофлоры.

В формировании твёрдых сыров принимают участие ферменты молочнокислых стрептококков и палочек, а также пропионовокислых бактерий. Эти микроорганизмы обладают протеолитическими и липолитическими свойствами.

Пропионовокислые бактерии образуют витамин В, пропионовую кислоту, пропионат кальция и пролин, что способствует улучшению вкуса сыра.

Пропионовокислые бактерии относят к семейству Propionibacteriaceae, роду Propionibacterium, который включает две основные группы микроорганизмов, выделенных из различных молочных и пищевых продуктов.

1группа: Propionibacterium freudenreichii ssp. freudenreichii

2 группа: Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii.

Обычно местом обитания классических пропионовокислых бакте­рий считают молоко и молочные продукты, в частности сыры. Это не совсем верно, так как молоко при выходе из вымени не содержит пропионовокислых бактерий и заражается ими из различных объектов внешней среды. Работ по выявлению мест обитания пропионовокислых бактерий недостаточно, однако различными исследователями они были обнаружены в почве и силосе, а также в кишечном тракте живот­ных, в рубце млекопитающих.

Одним из источников обсеменения молока пропионовокислыми бактериями могут быть препараты молокосвертывающих энзимов, со­держащие от 4800 до 7800 клеток/мл этих микроорганизмов. При таком обсеменении препаратов молокосвертывающих энзимов с ними попадет в молоко 120-200 КОЕ/л – пропионовокислых бактерий.

Цель работы заключается в рассмотрении основных свойств пропионовокислых бактерий и выявлении их участия в производстве различных сыров.

1 Общие свойства пропионовокислых бактерий             

Морфологически пропионовокислые бактерии довольно трудно дифференцировать. Ниже приведены некоторые их характеристики:

1.                  грамм-позитивные;

2.                  неподвижные;

3.                  неспорообразующие плеоморфные формы;

4.                  диаметр от 0,5 до 0,8 rn;

5.                  длина от 1 до 5 m.

Форма может быть округлая, рас­тепленная или с ответвлениями. В микроскопическом препарате можно наблюдать одиночные и по­парно расположенные микроор­ганизмы или короткие V-образные или Y-образные цепочки.

Пропионовокислые бактерии являются хемоорганотрофами. В молоке пропионобактерии развиваются медленно и свёртывают его через 5-7 дней.

Большинство культур лучше растёт в анаэробных условиях. Все традиционные пропионо­вокислые бактерии вырабатывают каталазу. Для их развития требуются пантотенат, биотин и аминокисло­ты, присутствующие в молоке.

Следует отметить влияние уров­ня рН на ферментацию пропионо­вокислых бактерий, которые растут сразу после помещения сыра в ка­меру охлаждения.

Начальный уровень рН сыра ока­зывает действие на ферментацию пропионовокислых бактерий. Уро­вень кислотности влияет на скорость развития пропионовокислых бак­терий прямопропорционально: чем выше уровень рН, тем быстрее развивается пропионовокислая микрофлора. Рекомендуемая кис­лотность 5,35 + 0,05 по рН после солильного бассейна перед каме­рой созревания (теплой).

Оптимальная температура для роста 30 – 32 °С, хотя строго огра­ниченный рост и метаболизм наблю­даются и между 3 и 10 °С. В зависи­мости от скорости формирования глазков температура в период со­зревания в теплой камере состав­ляет 20 – 24 "С. Температура должна поддерживаться на постоянном уровне.

Пропионовокислые бактерии ин-гибируются хлоридом натрия в за­висимости от уровня рН. Быстрый рост пропионовокислых бактерий совершенно ингибируется при уров­не рН 5,2 и 7,0 и содержании 3 и 6 % NaCl. На практике хлорид натрия содержится в сыре в количестве ме­нее 1,7 ± 0,2 %. Далее сыр солят в со­лильных бассейнах, в сыродельных машинах соль не добавляется в сгу­сток, так как это может ингибировать формирование глазков.

Все традиционные пропионово­кислые микроорганизмы в процессе метаболизма (обмена веществ) в со­стоянии расщеплять глицерин, фрук­тозу, глюкозу и галактозу до молоч­ной кислоты. Конечными продук­тами их метаболизма являются пропионовая и уксусная кислота, С02 и небольшое количество сукцината [4].

2 Применение пропионовокислых бактерий в производстве сыров

Пропионовокислые бактерии принимают участие в формировании специфических органолептических показателей сыров с высокими и средними температурами II нагревания. P. freudenreichii subsp. Shermanii используется в производстве сыров без созревания, в частности сыра Коттедж, для предотвращения развития плесневых грибов и психротрофных бактерий

После окончания молочнокислого брожения лактозы в созревающем сыре наступает стадия пропионовокислого брожения, сопровождающаяся сбраживанием молочной кислоты в уксусную и пропионовую кислоты. Эти кислоты придают сырам острый вкус, а образующийся диоксид углерода формирует рисунок сыра (глазки) [3].

Производство твердых сычужных сыров с высокой температурой  второго нагревания основано на использовании двух групп микроорганизмов — лактобактерий и про­пионовокислых бактерий. Последние раз­виваются во второй стадии созревания сы­ров, и интенсивность этого развития зависит от ряда факторов, в том числе от температуры. И недостаточное, и чрезмер­ное развитие пропионовокислых бактерий в сырной массе нежелательно, так как ве­дет к снижению качества сыров. Во избе­жание избыточного пропионовокислого брожения и связанного с этим повышен­ного газообразования общепринято в за­кваски для данной группы сыров включать только такие штаммы ПКБ, которые не способны развиваться при температуре 12–14 °С. Их интенсивное развитие проис­ходит во время помещения сыров в теплую камеру (20-22 °С).

Однако технология производства  сыра «Катунский» с высокой температурой второго нагревания не предусматривает помещения сыров в теплую камеру. Следовательно, для того, чтобы в этом сыре пропионово-кислое брожение проходило на уровне, обеспечивающем получение продукта с выраженным вкусом и достаточно разви­тым рисунком, необходимо применять штаммы пропионовокислых бактерий, способные развиваться при пониженных температурах.

При отборе психротрофных штаммов пропионовокислых бактерий для сыра «Катунский» необходимо учи­тывать не столько интенсивность их роста при пониженной темпера­туре, сколько газообразующую спо­собность [2].

Штамм Propionibacterium freuden­reichii связан с формированием типичного  сладковатого  вкуса вследствие образования свободного пролина, который получается в ре­зультате протеолиза казеина при воз­действии фермента пролиламинопептидазы.

В настоящее время компания DANISCO производит и успешно применяет в производстве сыров типа «Эмменталь» («Швейцарский») комбинированную культуру BIO PROFIT. В ее состав входят следу­ющие виды микроорганизмов: Lactobacillus rhamnosus и Propioni­bacterium freudenreichii ssp. Shermanii.

Данная композиция обладает следующими свойствами: культу­ра с очень медленным и низким уровнем кислотообразования, формирует молочную кислоту L (+)-типа, уксусную и пропионовую кислоты и небольшое коли­чество диацетила. Кроме того, BIO PROFIT предотвращает рост нежелательной микрофлоры (дрожжи, плесени, гетероферментативные микроорганизмы) биологическим путем. Эффект зависит от ви­дов и штаммов микроорганизмов и от степени обсеменения продукта.

Для стимулирования роста про­пионовокислой микрофлоры и пре­дотвращения позднего газообразо­вания целесообразно применять некоторые виды ароматобразующих культур [4].

Рост пропионовокислых бактерий в сырах во время их созревания в прохладных камерах вызывает самокол, что, очевидно, связано с недос­таточной пластичностью сырной массы при низких температурах. В связи с этим в производстве крупных сыров следует использовать только штаммы пропионовокислых бактерий, неспособные фермен­тировать лактаты в прохладных камерах для созревания. Следует отме­тить, что P. shermanii могут образовывать С02 при 7° С не только из лактатов, но и из свободных аминокислот.

Протеолитическая активность пропионовокислых бактерий значи­тельно меньше протеолитической активности микрофлоры закваски , тем не менее они образуют пептидазы, вызывающие освобождения; пролина, который участвует в формировании характерного для крупных сыров сладковатого вкуса. Недостаточный протеолиз обусловливает формирование слабовыраженного сырного вкуса и излишне плотной консистенции, иногда – неравномерного рисунка, излишний протеолиз приводит к образованию перезрелого, слишком острого вкуса и крошливой консистенции. При образовании в круп­ах сырах большого количества низкомолекулярных продуктов протеолиза и слишком интенсивного развития пропионовокислых бактерий количество образуемого С02 увеличивается за счет декарбоксилирования, что приводит к формированию излишне развитого рисунка, образованию трещин и снижению стойкости в хранении сыра.

Многие авторы считают, что излишнее развитие пропионовокислых бактерий может вызвать пороки в крупных сырах. Так, во вспученном сыре Сбринц с крошливой консистенцией, самоколом, повышенным рН были обнаружены пропионовокислые бактерии в количестве 108-109 КОЕ/г. Кроме них, в дефектных сырах было 4,6∙108 КОЕ/г Е. faecalis и 9,8∙10 КОЕ/г L. fermentum против 3,6∙10 и 3∙10 КОЕ/г в сырах без пороков. Таким образом, энтерококки стимулируют рост пропионовокислых бактерий, которые вместе с L. fermentum вызывают порчу сыров.

Пропионовокислые бактерии обладают более высокой липолитической активностью, чем молочнокислые бактерии, применяемые в производстве крупных сыров, однако среди них имеются виды и штаммы с высокой и низкой липолитической активностью.

Излишний протеолиз в сырах, в частности повышенная активность лейцинаминопептидазы, интенсифицирует развитие пропионовокислых бактерий и может привести к позднему вспу­чиванию сыра. Вспученные сыры Грюйер отличаются от доброка­чественных более интенсивным развитием пропионовокислых бактерий, более глубоким протеолизом, более высоким содержанием воды и пони­женным содержанием соли. При этом остается неясным, сами ли пропионовокислые бактерии являются виновниками порчи сыра, или их излишне активное развитие коррелирует с развитием других бактерий и даже стимулирует их рост, в результате которого происходит порча сыра. Виновниками порчи могут быть, например, маслянокислые бактерии, ус­ловия для развития которых могут создавать пропионовокислые бактери, снижая рН сыра. Маслянокислые бактерии, в отличие от пропионовокис­лых, кроме С02 образуют водород, который плохо растворим в сырной массе и может вызвать вспучивание сыров на фоне высокого давления СО; даже при небольших концентрациях. Вспучивание сыров могут также вы­звать гетероферментативные лактобациллы, цитратсбраживающие мезофильные лактобациллы, в частности L. plantarum [1].

Развитие пропионовокислых бактерий в сырах с низкой температу­рой II нагревания до уровня более 10 г вызовет в нем появление не­свойственного вкуса, что расценивается как порок.

Заключение

Рассмотрение общих и биохимических свойств пропионовокислых бактерий позволяет сделать вывод, что данные микроорганизмы – представители необходимой  мик­рофлоры для производства большинства сыров с высокими и средними температурами II нагревания, ответственные за формирование в них специфического слегка сладковатого вкуса и крупного рисунка, обра­зуемых в результате сбраживания части лактатов до пропионовой ки­слоты и С02 и расщепления казеина с образованием большого количе­ства пролина, обладающего сладковатым вкусом.

В сырах обычно обнаруживается P. freudenreichii. От других видов классических пропионовокислых бактерий он отличается более узким спектром ферментируемых углеводов и повышенной термоустойчивостью.

Селекцию пропионовокислых бактерий следует вести, по устойчи­вости к концентрации соли, применяемой при выработке сыра, отсутст­вию газообразования при низких температурах. Очень важно, чтобы молочнокислые бактерии в заквасках для крупных сыров не ингибировали рост пропионовокислых бактерий.