Главная \ 1. Закваски пробиотические \ Закваски домашние \ Особенности ферментирования

Активизация пробиотических микроорганизмов

СПОСОБНОСТЬ ФЕРМЕНТИРОВАТЬ БЕЗ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА

Об использовании пробиотиков в качестве заквасочных культур

Многие потребители спрашивают, в чем отличие кисломолочных биопродуктов, приготовленных на наших промышленных заквасках пропионовокислых бактерий и бифидобактерий («Пропионикс» и «Бифивит») или на их домашних аналогах - биоконцентратах «Пропионикс» («Селенпропионикс», «Йодпропионикс») и «КБЖ» от других к/м биопродуктов, произведенных на заквасках с использованием тех же пробиотических культур, например таких, как «Бифидок» (с биифидобактериями) или «Тонус» и «Эвита» (с пропионовыми бактериями).

Ответ прост, разработанный способ активизации пробиотических микроорганизмов в наших бактериальных концентратах особым ферментом, β-галактозидазой, значительно повышает их биохимическую активность и позволяет исключить использование молочнокислых бактерий, как источника ростовых факторов для развития пропионовокислых бактерий или бифидобактерий в молоке, что в свою очередь обеспечивает максимальное обогащение готового продукта всеми наиполезнейшими метаболитами пробиотических бактерий (витаминами, ферментами, антимутагенными веществами и т.д.).

Предпосылки для разработки инновационного способа активизации бифидобактерий и пропионовокислых бактерий

Известно, что чистые культуры пропионовокислых бактерий обладают слабой кислотообразующей способностью, требуют для своего развития анаэробных условий культивирования и не ферментируют молоко. Пропионовокислые бактерии нуждаются в сопутствующих микроорганизмах, способных обогатить среду доступным для них азотистым питанием. В связи с этим в мировой практике при выработке различных кисломолочных продуктов в качестве закваски используют пропионовокислые бактерии в комбинации с молочнокислыми. Молочнокислые бактерии в процессе своей жизнедеятельности образуют лактат, который является источником брожения для пропионовокислых бактерий.

Что касается бифидобактерий, то в молоке они тоже развиваются медленно, так как коровье молоко не является естественной средой их обитания. Одной из причин плохого роста бифидобактерий в молоке служит растворенный в нем кислород. Кроме того, они обладают очень низкой β-галактозидазной активностью, и у них не обнаружено протеаз, гидролизующих казеин. Причиной замедленного роста бифидобактерий может быть также их низкая фосфатазная активность.

Активизация бифидобактерий

Теоретическое обоснование механизма стимулирующего действия β-галактозидазы на рост бифидобактерий в молоке представлено в монографии (Хамагаева И.С. Научные основы биотехнологии кисломолочных продуктов для детского и диетического питания. Монография.- Улан-Удэ, Из-во ВСГТУ, 2005, 279 с.).

И.С. Хамагаевой установлено, что кислотообразующую способность бифидобактерий можно повысить путем обработки молока ферментным препаратом дрожжевой β-галактозидазы Sacch. fragilis (Прим.: Saccharomyces fragilis - вид дрожжевых грибков рода сахаромицетов). О биотехнологической активности бифидобактерий судили по титруемой и активной кислотности, по количеству жизнеспособных леток.

Отметим, что ранее проведенные исследования позволили теоретически обосновать механизм стимулирующего действия β-галактозидазы на развитие бифидобактерий. Установлено, что активизированная культура бифидобактерий III регенерации, приобретая собственную β-галактозидазную активность, способна накапливать интермедиаты, необходимые для метаболических нужд клетки, и расти в молоке без стимуляторов роста (Хамагаева И.С. Автореферат докт. диссерт., М., 1989).

Иными словами, автором было показано, что большой стимулирующий эффект наблюдается на культурах с низкой кислотообразующей способностью, таких как бифидобактерии. Установлено, что активизация роста бифидобактерий связана с повышением собственной β-галактозидазной активности бактерий, в результате чего бифидобактерии приобретают способность накапливать из лактозы необходимые для своего роста соединения: глюкозу и олигосахариды.

Таким образом, на основании проведенных экспериментов изучено влияние ферментного препарата β-галактозидазы на рост бифидобактерий в молоке и разработан способ их культивирования.

См. подробнее:

Активизация пропионовокислых бактерий

Из литературного обзора известно, что пропионовокислые бактерии и бифидобактерии относятся к одной группе т.н. коринеформных бактерий. Пропионовокислые бактерии имеют ясно выраженную склонность к образованию утолщений и веточек на концах клеток, как и бифидобактерии, у которых способность к бифуркации резко выражена. Так как наряду с этим Bifidobacterium bifidum образует, кроме молочной кислоты, значительные количества летучих кислот (до 30-40% уксусной), то профессор микробиолог С. Орла-Йенсен (Sigurd Orla-Jensen, 1870-1949) высказывает вполне обоснованное предположение, что Bifidobacterium bifidum является связующим звеном между типичными молочнокислыми палочками и пропионовокислыми бактериями. Вследствие чего была выдвинута гипотеза о возможности активизации пропионовокислых бактерий в молоке с помощью ферментного препарата β-галактозидазы.

Проведенные исследования показали, что обработка молока β-галактозидазой повышает биохимическую активность пропионовокислых бактерий и они образуют в молоке сгусток. Стимулирующее действие ферментного препарата выражается в повышении кислотообразующей способности, количества жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий и интенсификации процесса сквашивания.

Обращает на себя внимание тот факт, что в последующих генерациях пропионовокислые бактерии развиваются с одинаковой активностью, и она практически приближается к активности молочнокислых бактерий.

Результаты исследований показывают, что активизированные культуры пропионовокислых бактерий второй и третьей генерации характеризуются высокой биохимической активностью и содержат большое количество жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий -10¹⁰ в 1 см³.

При дальнейших пересевах активизированных β-галактозидазой культур пропионовокислых бактерий на стерильное обезжиренное молоко было обнаружено, что они хорошо растут в молоке без стимулятора роста (β-галактозидазы).

Этот факт, по-видимому, можно объяснить повышением собственной β-галактозидазной активности пропионовокислых бактерий (как и в случае с бифидобактериями), в результате чего последние приобретают способность накапливать из лактозы необходимые для своего роста соединения: глюкозу и олигосахариды, которые ускоряют пути катаболизма и анаболизма. Причем β-галактозидазная активность пропионовокислых бактерий сохраняется на достаточно высоком уровне при последующих пересевах.

Таким образом, на основании проведенных экспериментов изучено влияние ферментного препарата β-галактозидазы на рост пропионовокислых бактерий в молоке и разработан способ их культивирования.

См. также: Способ получения бактериального концентрата пропионовокислых бактерий

Подробные сведения о стимулирующем действии β-галактозидазы на биохимическую активность пропионовокислых бактерий в молоке можно узнать из монографии «Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий», в которой особое внимание также уделено изучению антимутагенной активности и витаминообразующей способности этих микроорганизмов.

СРАВНЕНИЕ КИСЛОМОЛОЧНЫХ БИОПРОДУКТОВ НА ЗАКВАСКАХ С ПРОПИОНОВОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ

По материалам из описания изобретения к патенту РФ 2195127(Способ получения кисломолочного продукта "Целебный")

Среди современных способов обогащения кисломолочных продуктов витаминами можно выделить микробный синтез, так как последние исследования врачей и микробиологов подтвердили, что наиболее эффективно использование витаминов в коферментной (связанной с белком микробной клетки) легкоусвояемой форме.

Для краткости изложения не будем рассматривать все научные выкладки и исследования по данной тематике, остановимся лишь на сравнительном анализе известных способов получения кисломолочных биопродуктов на заквасках с пропионовокислыми бактериями со способом получения биопродукта «Целебный» (патент РФ № 2195127) на закваске ПКБ «Пропионикс»:

«ЭВИТА»

Известен способ производства кисломолочного продукта "Эвита", предусматривающий нормализацию по жиру, гомогенизацию, пастеризацию при температуре (91-94)^oС в течение 2-8 мин или при (85-87)^oС 10-15 мин, охлаждение до температуры заквашивания (34-36)^oС, введение закваски, содержащей продуценты витаминов группы В в количестве 5%. Сквашивание при температуре (31-35)^oС 4-6 ч до кислотности (60-65)^oТ. При осуществлении предложенного способа после выдержки при температуре с последующим охлаждением и перемешиванием показатель rН(2)=18. В этом случае происходит активное развитие анаэробных компонентов в закваске (пaт. RU 2035155, МПК А 23 С 9/12, бюл. 14, опубл. 20.05.95). Однако технология не позволяет достаточно полно использовать возможности закваски. Так, например, количество витамина B12 в готовом продукте незначительно, кроме того, относительно велика (!) доля клеток молочнокислых бактерий, что снижает лечебные свойства продукта.

«ТОНУС»

Наиболее близким к заявляемому является способ производства кисломолочного продукта "Тонус", предусматривающий нормализацию, гомогенизацию, пастеризацию при (90-94)^oC с выдержкой 2-8 мин, или при (85-87)^oС 10-15 мин, охлаждение до температуры заквашивания (32-34)^oС, внесение (3-5)% симбиотической закваски, состоящей из пропионовокислых бактерий, молочнокислых мезофильных ароматобразующих стрептококков и уксуснокислых бактерий в соотношении 3:0,75:1,5, сквашивание до (68- 76)^oТ, охлаждение в покое в течение (2-3) ч, перемешивание и доохлаждение до (4-8)^oС (Грудзинская Э.Е. Новый кисломолочный продукт ββ Мол. и мясн. пром-ть, 1988, 6, с.27-28). Однако недостатком этого способа является невысокое содержание витамина В12 в продукте, т.к. молочнокислые бактерии используют для своей жизнедеятельности витамин. Поэтому снижаются лечебно-профилактические свойства и биологическая ценность готового продукта.

НЕДОСТАТКИ

Общим недостатком всех известных способов является то, что пропионовокислые бактерии культивируют совместно с молочнокислыми бактериями, что значительно усложняет технологию и при этом недостаточно полно используются возможности закваски пропионовокислых бактерий. Анализ технического уровня по данной проблеме свидетельствует о том, что пропионовокислые бактерии обладают слабой кислотообразующей способностью, требуют создания анаэробных условий культивирования и в чистой культуре не развиваются в молоке.

Поэтому пропионовокислые бактерии используют в сыроделии и при изготовлении кисломолочных продуктов только в сочетании с молочнокислыми бактериями. Молочнокислые бактерии образуют в процессе своей жизнедеятельности лактат, который является источником брожения для пропионовокислых бактерий. Исследование физиолого- биохимических свойств пропионовокислых бактерий при их культивировании в молоке в литературе не обнаружено. Продукты с использованием одних пропионовокислых бактерий отсутствуют.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ.

КИСЛОМОЛОЧНЫЙ БИОПРОДУКТ «ЦЕЛЕБНЫЙ»

Технической задачей, которая была поставлена при создании изобретения, является разработка способа производства кисломолочного продукта с использованием закваски пропионовокислых бактерий, активно ферментирующих молоко без добавления ростовых веществ и других молочнокислых бактерий. Технический результат, обеспечиваемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в повышении биохимической активности пропионовокислых бактерий и увеличении содержания витамина В12.

См. сравнительные характеристики к/м продуктов в таблице.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе приготовления кисломолочного продукта в качестве инокулята используют закваску пропионовокислых бактерий P.shermanii, обладающую высокой биохимической активностью и ферментирующую молоко без добавления стимуляторов роста.

Показатель	«Тонус»	«Целебный»
Кислотность, ⁰Т	70-85	75-90
Количество клеток молочнокислых бактерий к.о.е. в 1 см³	10⁸	--
Количество клеток пропионовокислых бактерий, к.о.е. в 1 см³	10⁹	10⁹
Витамин В₁₂, г/л	0,00001	1,2

Использование активизированной β-галактозидазой закваски пропионовокислых бактерий, обладающей высокой биохимической активностью, дает возможность впервые исключить использование молочнокислых бактерий, как источника ростовых факторов для развития пропионовокислых бактерий в молоке, обогащая при этом продукт витаминами группы В. Готовый продукт имеет однородную нежную консистенцию, приятный специфический кисломолочный вкус, содержит высокое количество жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий 10⁹ к.о.е. в 1 см³ и большое количество витамина В₁₂ - 1200 мкг/мл. В описании к изобретению говорится о значительном увеличении содержания витамина В12, однако это относится и к другим метаболитам пропионовокислых бактерий: ферментам, аминокислотам, экзополисахаридам, антимутагенным веществам, органическим кислотам и т.д.

на заметку

КОМБИНИРОВАННЫЕ ЗАКВАСКИ ПРОБИОТИЧЕСКИХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Описанные выше свойства заквасок, состоящих из монокультур пробиотических микроорганизмов имеют несомненные преимущества в плане их использования для производства конкретно бифидо- или пропионовокисло-содержащих кисломолочных напитков. Однако в ряде случаев комбинированные закваски могут иметь более эффективные биотехнологические и пробиотические свойства. Так, если гомоферментативные молочнокислые бактерии из-за отстутстия симбиотических отношений с пробиотиками не очень подходят для совместного культивирования, то симбиоз бифидобактерий и пропионовокислых бактерий может отлично повысить биотехнологический потенциал такой комбинированной закваски.

Создание симбиоза пробиотических микроорганизмов связано прежде всего с рядом его несомненных преимуществ. Симбиоз культур имеет более широкий спектр трансформируемых веществ и более технологичен в практическом использовании. При грамотном комбинировании компонентов концентрированной закваски можно добиться такого технического результата, при котором будут повышены не только пробиотические свойства готового продукта (увеличено количество клеток пробиотических микроорганизмов), но и будет обеспечена высокая ферментативная активность заквасочных культур.

О производстве биопродукта на комбинированной закваске см. в п.4. раздела о домашних заквасках (в конце страницы) или более подробно по ссылке тут:

Способ получения замороженной концентрированной закваски на основе симбиоза пробиотических бактерий (патент РФ № 2372782)

СИМБИОТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ

Многие могут заметить, а как же производить качественно другие кисломолочные продукты, с пробиотическими свойствами, где определенные культуры молочнокислых бактерий или дрожжевых микроорганизмов для последних являются определяющей характеристикой продукта (его типа): кефир, сметана, мягкий сыр, творог? Т.е. как будут сочетаться пробиотические микроорганизмы и сливочный стрептококк из сметаны, или грибки из кефирной закваски вместе с пропионовыми?

Во-первых здесь речь уже не идет о кисломолочном бифидопродукте или пропионовокислом, ради чьих одноименных культур они производятся.
Во-вторых, речь идет о повышении лечебно-профилактических свойств (без ухудшения исходных потребительских свойств) новых продуктов за счет добавления пробиотиков.
А в третьих, здесь используются симбиотические свойства, которые предварительно исследуются. Известно, что микроорганизмы могут находиться как в антагонистических, так и в симбиотических взаимоотношениях.

Например, при таком совместном культивировании может снизиться содержание витамина В12, но увеличиться рост клеток и синтез других полезных веществ. Для тех кто готов понять эту сторону технологии, предлагаем ознакомииться с материалом о способе получения уникального кефирного продукта "Пропионикс кефирный".

См. дополнительно:

Будьте здоровы!

Перейти к ссылкам к основным разделам