Пробиотических микроорганизмов

Цель работы: усвоить требования к заквасочной микрофлоре, обеспечивающей получение высококачественных кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами, а также практически ознакомиться с методами, характеризующими биотехнологические свойства культур.

Поскольку качество изготавливаемой в промышленности продукции в значительной мере определяется свойствами заквасок, чрезвычайно важным является проведение целенаправленного подбора штаммов в состав бактериальных заквасок.

Микроорганизмы в биотехнологических процессах выполняют следующие основные функции: изменяют физико-химические показатели исходного сырья; осуществляют биохимические превращения исходных компонентов в соединения, обусловливающие органолептические показатели кисломолочных продуктов; их пищевую, в том числе и биологическую, ценность; пробиотические свойства; ингибирование развития технически вредной и патогенной микрофлоры.

Штаммы, применяемые в биотехнологии продуктов, должны обладать определенным комплексом свойств.

К основным свойствам промышленно-ценных штаммов относят: способность хорошо развиваться на питательных средах и накапливать высокое количество клеток, активность сквашивания (способность образовывать сгусток на молоке за определенный период времени), энергию и предел кислотообразования, влагоудерживающую способность сгустка, устойчивость к бактериофагам, способность формировать требуемые органолептические показатели.

Лечебное воздействие микроорганизмов определяется следующими свойствами:

− устойчивость к веществам, присутствующим в желудочно-кишечном тракте (фенолу, желчи и др.);

− нетоксичность;

− антагонистическая активность по отношению к патогенным и условно-патогенным бактериям;

− продуцирование витаминов, ферментов и др.;

− устойчивость к антибиотикам;

− адгезивная способность.

Образование продуктов жизнедеятельности микроорганизмов зависит от рода, вида и свойств конкретного штамма бактерий, которые могут проявляться при благоприятных условиях культивирования.

Характеристика штаммов по отношению к веществам, содержащимся в желудочно-кишечном тракте человека, обусловливает косвенно их способность сохранять жизнеспособность (приживаемость) в организме человека.

Весьма важной характеристикой при подборе культур для кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами является их антибактериальная активность – способность подавлять развитие болезнетворных микроорганизмов (Staphylococcus aureus, Shigella sonnei, Shigella flexneri, Salmodublin, E.coli, Proteus vulgaris, грибов рода Candida).

Антагонистическая активность микроорганизмов объясняется действием неспецифических и специфических факторов. К неспецифическим факторам относят: образование молочной, уксусной и других кислот; создание низкого окислительно-восстановительного потенциала за счет утилизации кислорода (что приводит к ингибированию развития аэробных микроорганизмов); конкуренцию за питательные вещества. К специфическим: образование антибиотиков, бактериоцинов (высокомолекулярных веществ с узким спектром антибактериального действия), жирных кислот с короткой цепью. Комплекс этих свойств и характеризует в целом способность заквасочных культур сообщать продуктам лечебные свойства, т. е. их терапевтическую эффективность.

В этой связи при подборе штаммов в состав заквасок для получения кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами необходимо отбирать культуры, обладающие вышеназванными свойствами.

Результаты многочисленных исследований в этом направлении позволили разработать принципы подбора штаммов для продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами с учетом современных позиций.

Для получения характеристики производственно-ценных свойств каждого исследуемого штамма микроорганизмов проводят определение их биотехнологических показателей.

К основным биотехнологическим свойствам закваски относят:

− количественный состав микрофлоры (КОЕ/г);

− энергию и предел кислотообразования;

− активность сквашивания при оптимальной температуре развития;

− органолептические показатели образуемого сгустка;

− антагонистическую активность;

− устойчивость к антибиотикам;

− влагоудерживающую способность сгустка.

При создании многокомпонентной закваски необходимо определять симбиотические свойства каждого штамма для выявления взаимоотношений с другими. В готовой составленной закваске определяют групповой состав микрофлоры по микроскопической картине препарата, полученного из свежеприготовленной испытуемой закваски.

Важными составляющими характеристиками бакзаквасок являются показатели − энергия и предел кислотообразования. Под энер-гией кислотообразования подразумевается скорость продуцирования кислоты, которая может быть измерена суммарным приростом титруемой кислотности в единицу времени. Более точную характеристику биохимического процесса (операции «сквашивание») можно получить, если параллельно с определением кислотности проводить количественный учет заквасочной микрофлоры. Однако методически это длительно и сложно, поэтому для практических целей используют способ, который характеризует интенсивность кислотообразования по продолжительности сквашивания, т. е. по промежутку времени от момента внесения бактериальной закваски до момента образования молочного сгустка (активность закваски). Этот показатель обратно пропорционален энергии кислотообразования. Чем больше энергия кислотообразования, тем меньше продолжительность сквашивания молока.

Другим важным свойством, характеризующим процесс мо-лочнокислого брожения с количественной стороны, служит показатель − предел кислотообразования. Он характеризуется величиной титруемой кислотности, достигаемой при культивировании микроорганизмов при оптимальной температуре их развития в течение трех суток. Этот показатель зависит, с одной стороны, от удельной скорости роста клеток микроорганизмов, а с другой – от их массовой долговечности.

Для пробиотиков наиболее важным показателем считается свойство ингибировать развитие болезнетворных микроорганизмов, которое оценивают по антагонистической активности.

Степень антагонизма пробиотиков по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам зависит от ряда факторов и прежде всего от рода, вида, подвида и даже свойств конкретного штамма бактерий, которые проявляются при оптимальных условиях развития.

Учеными был разработан ряд методик по определению анта-гонистической активности заквасочных культур, которые основаны на сравнительных исследованиях совместного культивирования заквасочных микроорганизмов и тест-культур патогенных и условно-патогенных бактерий.

В состав заквасок для производства кисломолочной продукции с пробиотическими свойствами следует выбирать штаммы, облада-ющие высокой антагонистической активностью, способные понижать содержание клеток болезнетворных бактерий в десятки тысяч − миллионы раз и до полной их гибели.

Настоящая лабораторная работа предполагает ознакомление с сущностью методов исследования биотехнологических свойств заквасочной микрофлоры, предназначенной для получения пробиоти-ческих кисломолочных продуктов.

Часть методов используется при отборе штаммов в состав подобных заквасок. Такие исследования проводятся в специальных лабораториях (фирмах), занимающихся получением и поставкой бакзаквасок на производство.

Другая часть методов используется для определения свойств микроорганизмов, ответственных за формирование требуемых показателей качества продукции (вкус, запах, консистенция, физико-химические, микробиологические). Эти методы применяются как при получении бакзаквасок, так и для контроля их качества на производстве.

Методики определения антагонистической активности штаммов микроорганизмов закваски основаны на искусственном инфицировании среды культивирования заквасочных микроорганизмов тест-культурами патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Следует особо отметить, что методики определения антагонистической активности применяются только в работе специальных лабораторий при отборе заквасочной микрофлоры, поскольку работа с болезнетворными микроорганизмами (тест-культурами патогенных и условно-патогенных бактерий) потенциально опасна.

Во ВНИМИ был разработан ряд методик с использованием твердых или жидких питательных сред. При этом может моделироваться попадание болезнетворных бактерий в сырье (т. е. на начальной стадии производства) или в готовый продукт.

Наиболее опасным является инфицирование сырья, поскольку в этом случае более благоприятные условия для развития болезнетворных бактерий. Поэтому инфицирование сырья может быть наиболее показательным.

Суть методики определения антагонистической активности при инфицировании сырья изложена в схеме (рис. 1).

Подготовка среды культивирования – пастеризация молока при температуре (95±2) °C в течение 30 мин

Охлаждение до температуры заквашивания, соответствующей виду закваски

Внесение во все образцы закваски в массе 2–3 % и испытуемых тест-культур, контрольные образцы – без закваски

Термостатирование образцов при температуре сквашивания и определение содержания микрофлоры тест-культур сразу после заквашивания и далее через 12, 24, 72 ч

Анализ полученных результатов (сопоставление содержания микроорганизмов тест-культур в контрольных и опытных образцах)

Рис.1. Методика определения антагонистической активности

заквасочной микрофлоры

Задание. Получить характеристику биотехнологических свойств бактериальных заквасок.

Необходимо исследовать следующие основные свойства заквасок:

− органолептическая оценка (внешний вид, вкус, запах, консистенция);

− предел кислотообразования;

− энергия кислотообразования;

− активность по продолжительности сквашивания;

− содержание заквасочной микрофлоры, групповой состав и бактериальная чистота по микроскопическому препарату;

− титруемая и активная кислотность;

− способность к ароматобразованию;