Реакция среды

Физически действующим началом в кислых и щелочных субстратах является не просто наличие в них кислоты или щелочи, а концентра­ция гидроксильных и водородных ионов, рН среды может изменять активность ферментов, что в свою очередь ведет к изменению био­химической активности микроорганизмов и направления вызывае­мых ими биохимических превращений в среде. Различные микроорганизмы, встречающиеся в кисломолочных про­дуктах, по-разному относятся к реакции окружающей их среды. Молочнокислые стрептококки более чувствительны к низким рН, чем палочки. Для более активных кислотообразователей, как прави­ло, характерна большая устойчивость к высокой активной кислот­ности среды. Этим объясняются и различные пределы кислотообра-зования в молоке у разных групп молочнокислых бактерий. У гомоферментативных молочнокислых бактерий рН среды не влия­ет на характер продуктов брожения. Основным продуктом брожения является молочная кислота. При развитии гетероферментативных молочнокислых бактерии реакция среды существенно влияет на вы­ход продуктов брожения. В более кислых средах преимущественно образуется молочная кпслота, в менее кислых — уксусная и молоч­ная. А. К. Максимовой (1954) установлена зависимость между кис­лотностью плазмы масла и содержанием в нем диацетила. Наиболь­шее количество диацетила образуется при рН 5,2—4.6. Для большинства плесеней и дрожжей благоприятна кислая реак­ция среды, характерная для кисломолочных продуктов. С другой стороны, гнилостные бактерии весьма чувствительны к кислой реак­ции среды, поэтому они не развиваются при производстве кисломо­лочных продуктов. Условия для развития гнилостных бактерий могут возникнуть только в том случае, если по какпм-лиоо причинам замедлен молочнокислый процесс при производстве продукта или если продукты, например творог и сметану, хранят длительное вре­мя, в результате чего на поверхности их развиваются плесени и дрожжи, нейтрализующие кислоту.

Реакция среды влияет и на активность бактериофага. По данным Д. А. Яковлева (1962), бактериофаг молочнокислого стрептококка вызывает лизис только в кислой среде при рН ниже 6,5. Важное значение имеет реакция среды и для проявления действия антибиотических веществ, вырабатываемых молочнокислыми бак­териями. М. С. Полонская (1952) установила, что антибиотическая активность ацидофильных бактерий усиливается при низких рН. Эта же закономерность наблюдается и для антибиотических веществ, вы­рабатываемых другими молочнокислыми бактериями.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ СРЕДЫ

Развитие микроорганизмов и их биохимическая деятельность тесно связаны с окислительно-восстановительными условиями в среде, ко­торые зависят от соотношения в ней окисленных и восстановленных веществ. В биологических системах — культурах микроорганизмов — окисле­ние и восстановление служат источниками энергии для всех процес­сов, протекающих в клетке.

При развитии любого микроорганизма окислительно-восстанови­тельный потенциал падает, т. е. восстановительные свойства среды усиливаются (И. Л. Работнова, 1957). И. Л. Работнова рассматри­вает это явление как приспособление, обеспечивающее лучшие усло­вия для развития культуры. При добавлении редуцирующих веществ, предохраняющих клетку от чрезмерного окисления, сокращается продолжительность lag-фазы и ускоряется размножение аэробов. И. Л. Работнова с сотрудниками (1957) установила, что падение окислительно-восстановительного потенциала обусловлено не только поглощением культурой растворенного кислорода, но и образовани­ем редуцирующих веществ. Некоторые микроорганизмы выделяют редуцирующие вещества в среду, у других восстановительными свойствами обладают только живые клетки. При производстве кисломолочных продуктов окислительно-восстано­вительные условия среды могут меняться под влиянием таких фак­торов, как аэрация (перемешивание), добавление редуцирующих веществ (например, аскорбиновой кислоты), и в результате жизне­деятельности самих микроорганизмов.

Для микроорганизмов, у которых нет необходимых систем фермен­тов для использования кислорода в качестве акцептора водорода, такими акцепторами могут служить аскорбиновая кислота, цпстешт, глютатион, метиленовый голубой и резазурин. Метиленовый голубой и резазурин применяют для установления наличия активного процесса обмена веществ микроорганизмов в молоке. Чем больше в мо­локе микроорганизмов и интенсивнее обмен веществ, тем быстрее падает окислительно-восстановительный потенциал и быстрее вос­станавливаются метиленовый голубой или резазурин. Процесс вос­становления этих веществ сопровождается их обесцвечиванием или изменением цвета, что легко установить при визуальном наблюде­нии за пробами.

Резазурин по сравнению с метиленовым голубым восстанавливается при более высоком окислительно-восстановительном потенциале. Следовательно, на его восстановление и получение результата о ко­личестве и активности микроорганизмов требуется меньше времени. Молоко как сырое, так и пастеризованное обладает определенной восстановительной способностью, уровень которой колеблется в за­висимости от периода лактации, состояния здоровья животного и т. д. Молочнокислые бактерии относятся к факультативным анаэробам. Некоторые виды, например Str. lactis, в процессе жизнедеятельности используют свободный кислород в незначительной степени или сов­сем его не используют. Однако они могут развиваться и в присутст­вии кислорода. У ароматообразующнх стрептококков отмечена обрат­ная зависимость между редуцирующей способностью и образовани­ем диацетила и ацетоина. Она может меняться у одного и того же штамма под влиянием условий культивирования (С. Н. Анантарамаиах, 1970).

Гомоферментативные молочнокислые палочки более анаэробны. Осо­бенно чувствительны они к кислороду в момент выделения из есте­ственных субстратов, вследствие чего часто затрудняется получение поверхностных колоний этих микроорганизмов на плотных питатель­ных средах. Редуцирующая активность у разных видов молочнокис­лых палочек неодинакова и находится в обратной зависимости от содержания в клетках флавопротеина .

Кислород почти не оказывает вредного воздействия на развиваю­щиеся микроорганизмы, у которых протекает активный обмен ве­ществ. У покоящихся культур чувствительность к кислороду резко возрастает. С повышением окислительно-восстановительного потен­циала, что происходит при проникновении кислорода в клетку, инактивируются некоторые ферментные системы и снижается жизне­деятельность культуры. В результате удаления кислорода из культур значительно сохраня­ется их жизнеспособность, что используют, высушивая культуры в замороженном состоянии под вакуумом и храня их в атмосфере азота. Рекомендуется также хранить жидкие культуры в лакмусо­вом молоке с мелом в герметически закупоренных сосудах (Дж. Дэвис, 1963).

Для плесеней требуется кислород, так как их мицелий в основном развивается в воздушной среде и только часть его погружается в пи­тательный субстрат. Как правило, они развиваются на поверхности кисломолочных продуктов.

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА МОЛОКА

Осенью и особенно весной (март — апрель) часто наблюдается за­медление или полная задержка сквашивания молока, изменение ха­рактера сычужного и кислотного свертывания, нарушение способ­ности к газообразованию и ароматообразованию у ароматообразующих бактерий. Вследствие этого ухудшается качество заквасок и готовой продукции, а иногда и развиваются различные пороки. Такое резкое нарушение биохимической деятельности молочнокис­лых бактерий обусловлено изменениями биологических свойств мо­лока, вызванных изменением рационов питания и периодом лакта­ции животных. На развитие молочнокислых бактерий в весеннем и осеннем молоке влияет, по-видимому, комплекс факторов. По дан­ным Т. Тихомировой (1961), весной изменяется аминокислотный состав молока — почти в 5 раз снижается количество необходимых для развития молочнокислых бактерий аминокислот (аргинина, ва-лина с метионином и лейцина с фенилаланином) и примерно в 2 ра­за снижается общее количество свободных аминокислот. Работой Э. Е. Грудзинской и Н. С. Королевой (1970) не установлено столь резких колебаний в аминокислотном спектре молока, полученного в разное время года. Однако отмечено, что весной в пробах молока не содержалось таких важных аминокислот, как валин, фенилала-нин и лейцин. В весеннее время молоко характеризуется также по­ниженным содержанием в нем факторов роста — биотина (Р. Дави­дов и Л. Круглова, 1957), никотиновой кислоты (М. Б. Тевелевич, 1961) и др. Окислительно-восстановительные процессы протекают значительно слабее. Минеральный состав молока в весеннее время также меняется в сторону, неблагоприятную для развития молочно­кислых бактерий: содержание марганца снижается, а меди повышается, в молоке отсутствует ко­бальт (А. П. Корнильцева, 1965).

Весной культуры Str. lactis резко снижают свою энергию кислото-образования и протеолитическую активность (М. Б. Тевелевич, 1961). По данным Т. Тихомировой (1961), весной молочнокислая микрофлора продуцировала молочную кислоту в 3 раза меньше, чем зимой. И. И. Климовский и Г. А. Калинина, изучая сезонное влия­ние состава молока на Str. lactis, установили резкое падение числен­ности бактерий и снижение кислотности в апрельском молоке по сравнению с июньским.

Еще более чувствительны к сезонным изменениям биологических свойств молока ароматообразующие стрептококки типа Leuc. citro-vorum и Leuc. dextranicum, которые весной теряют способность к сбраживанию Сахаров и снижают продуцирование летучих жирных кислот (М. Р. Гибшман, 1960).

Т. Гелслоот и Ф. Хассинг (1962) отметили, что ароматоооралующне стрептококки типа Leuc. citrovorum более чувствительны к сезонным изменениям состава молока, чем Str. diacetilactis. При добавлении к молоку небольшого количества марганца влияние сезонных колебаний на развитие этих культур устранялось, однако, как было ука­зано выше, это отрицательно влияло на образование аромата. Весной крайне затрудняется поддержание коллекции чистых куль­тур, которые часто теряют способность к свертыванию и резко ме­няют некоторые свойства, например, приобретают тягучесть. Потеря активности кислотообразования наблюдается не только у мо­лочнокислых стрептококков, но и у палочек. У некоторых штаммов так и не удается восстановить эту способность даже путем пересе­вов большого количества посевного материала (до 1 мл) и длитель­ной выдержки в термостате.

Т. Тихомирова пришла к выводу, что, несмотря на низкое содержа­ние свободных аминокислот в весеннем молоке, потребление их есте­ственной микрофлорой значительно ослаблено. Возможно, что в ве­сенний период это обусловлено биологической неполноценностью молока, влияющей на нормальный обмен веществ микроорганизмов. Установлено, что во все периоды года в молоке содержатся вещества, подавляющие развитие молочнокислых бактерий. При принятых в промышленности режимах пастеризации эти вещества сохраняют­ся, а при стерилизации разрушаются. Поэтому активность культур и чувствительность их к сезонным изменениям нельзя устанавливать на стерилизованном молоке. Факторы роста, имеющиеся в молоке, летом и осенью позволяют молочнокислым бактериям развиваться в присутствии ингибиторов. Зимой и весной из-за недостатка факто­ров роста труднее преодолевать угнетающее действие ингибиторов. Дж. Чулак и Л. Минуэлл (1951 а, б) выделили культуры молочно­кислых стрептококков, чувствительные и нечувствительные к сезон­ным изменениям состава молока. М. Б. Тевелевич также установила, что среди штаммов Str. lactis имеются культуры, малочувстви­тельные к сезонным изменениям свойств молока. Эти культуры отли­чаются способностью усваивать необходимые им факторы роста (рибофлавин и биотин) из неполноценного весеннего молока, накап­ливать никотиновую кислоту в процессе своего развития. В биоло­гически неполноценном молоке протеолитическая активность этих культур не снижается. Следовательно, сезонные изменения состава молока не оказывают заметного влияния на интенсивность обмена веществ у этих микроорганизмов.

Культуры, мало чувствительные к изменениям состава молока, бы­ли выделены весной, и, по-видимому, это их свойство является след­ствием приспособления к неблагоприятным условиям. При производстве кисломолочных продуктов на направление микро­биологических процессов влияют также технологические свойства молока (скорость образования и характер кислотного и сычужного сгустка, скорость отделения сыворотки и т. д.), обусловленные его физико-химической характеристикой. Весной, а иногда и осенью технологические свойства молока резко отличаются от технологиче­ских свойств молока, получаемого зимой и летом. С изменением кис­лотно-щелочного равновесия в сторону уменьшения кальциевых со­лей ухудшаются сычужная свертываемость молока и обработка зер­на при производстве сыра (Т. Тихомирова, 1962). Технологические

свойства молока имеют не менее важное значение и при выработке кисломолочных продуктов. Задержка процесса коагуляции сгустка и отделения сыворотки при изготовлении творога не только нару­шает ритмичность работы предприятия, но влечет за собой и более серьезные последствия, в частности замедление технологического процесса.

Замедление технологического процесса обычно сопровождается раз­витием посторонней микрофлоры, менее требовательной к условиям среды. Так, в случае плохого отделения сыворотки при производстве творога кислотность готового продукта, как правило, повышается вследствие развития термоустойчивых молочнокислых палочек. Уменьшить влияние сезонных изменений состава молока на разви­тие и биохимическую деятельность молочнокислых бактерий можно разными путями. М. Р. Гибшман (1960) рекомендует при культиви­ровании ароматообразующих молочнокислых бактерий в весеннее время добавлять к молоку 0,05—0,2% препаратов, богатых факто­рами роста (дрожжевой автолизат, гидролизаты и т. д.). Однако при большом объеме производства этот способ активации молочнокислых бактерий может вызвать значительные трудности. М. Б. Тевелевич (1961), Дж. Чулак и Л. Минуэлл (19516) предлагают использовать специально подобранные культуры, не чувствительные к сезонным изменениям состава молока. Применение малочувствительных куль­тур в заквасках для масла дало хорошие результаты.

Особого вни­мания в этом направлении заслуживают результаты работы Л. А. Банниковой и С. Б. Задояна по получению культур, сохраня­ющих гомогенность популяции на протяжении всего периода года. Весьма целесообразно также применять симбиотические закваски, в состав микрофлоры которых входили бы компоненты, снабжающие молочнокислые бактерии недостающими им факторами роста и ре­гулирующие азотный обмен этих микроорганизмов. Как правило, па развитие симбиотических культур сезонные изменения свойств мо­лока не влияют так сильно, как на развитие чистых культур. Нами при производстве кефирных заквасок и кефира не наблюдалось на­рушений сквашивания, обусловленных сезонностью.

ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ТЕМПЕРАТУРА

Температура — один из наиболее мощных физических факторов, влияющих на развитие микрофлоры при производстве кисломолоч­ных Сущность большинства технологических приемов сводится к регулированию мнкрооиологических процессов путем установления определенных температурных режимов. В зависимости от температурных режимов и характера их воздейст­вия на микрофлору технологические приемы, применяемые при про­изводстве кисломолочных продуктов, можно группировать следую­щим образом:

тепловая обработка молока: цель ее — уничтожение по возможности большей части микрофлоры и подготовка молока (улучшение его хи­мического состава для развития микроорганизмов, а также физиче­ских свойств получаемых сгустков) для проведения сквашивання; сквашивание и созревание: в этом случае создают условия, способст­вующие развитию микрофлоры заквасок в нужном направлении и получению продукта с определенными заданными свойствами; охлаждение и хранение продуктов: цель их — создание условий, при которых прекращается развитие по возможности всей микрофлоры и сохраняются физические и химические свойства готового продукта и его органолептические показатели.

ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА МОЛОКА И СЛИВОК

Остаточная микрофлора молока и сливок после пастеризации. Для приготовления кисломолочных продуктов используют преимущест­венно пастеризованное молоко, причем режимы пастеризации уста­навливают значительно более жесткие, чем при производстве питье­вого молока, с учетом целого ряда технологических требований. В связи с этим необходимо выявить основные группы микрофлоры пастеризованного молока и возможное влияние каждой из этих групп на качество кисломолочных продуктов при совместном развитии с микроорганизмами закваски.

При оценке роли микрофлоры пастеризованного молока, предназна­ченного для производства кисломолочных продуктов, необходимо учесть, что молоко после тепловой обработки пе охлаждают, а за­квашивают и выдерживают длительное время при температуре сквашивания. Как правило, эта температура достаточно высокая (от 18—20 до 45—50°С). При такой температуре могут развиваться не только микроорганизмы, вносимые с заквасками, но и какая-то часть остаточной микрофлоры пастеризованного молока. В результате этого в основном увеличивается количество только тех микроорганизмов, которые способны выдерживать интенсивное нарастание кислотности в процессе сквашивания молока. Споровая протеолитическая микро­флора и маслянокислые бактерии в этих условиях не развиваются. В производстве кисломолочных продуктов наибольшую роль могут сыграть такие представители остаточной микрофлоры пастеризован­ного молока, как молочнокислые бактерии. Молочнокислые стреп­тококки типа энтерококков развиваются в молоке медленно и не могут влиять на изменение кислотности продукта, так как предел их кислотообразования часто бывает ниже предела кпслотообразо-вания микрофлоры заквасок.

Между тем основной порок этих продуктов — излишняя кислотность, возбудителем которого являются представители остаточной микрофлоры пастеризованного молока — термоустойчивые молочнокислые палочки. У этих микроорганизмов предел кислотообразования в мо­локе значительно выше, чем у Str. lactis. С точки зрения сохранения качества питьевого молока эта группа не могла интересовать иссле­дователей как технически вредная, хотя на значение молочнокислых палочек, выдерживающих пастеризацию, для сыроделия указывали первоначально С. А. Королев (1932), а в дальнейшем — Дж. Г. Фран­клин и М. Е. Шарп (1962).

Количество молочнокислых палочек как в сыром, так и пастеризо­ванном молоке по отношению к общему объему микрофлоры неве­лико и часто не превышает 25—250 клеток в 1 мл. Обычными методами исследования не удается выявить труппу мо­лочнокислых палочек в остаточной микрофлоре пастеризованного молока. Эти палочки не растут на питательных средах, применяемых при исследованиях молока (МПА, среда из сухого питательного агара). Даже на такой богатой питательной среде, как агар с гидро-лизованным молоком, не всегда удается добиться роста этих микро­организмов. Температура 37° С, принятая в стандартной методике для определения общего количества бактерий в молоке, также не яв­ляется для них оптимальной.

Термоустойчивые палочки удалось обнаружить в молоке, пастеризо­ванном при 75° С с выдержкой 15—20 с и при 80° С с выдержкой 15—20 с. Нередко эти микроорганизмы обнаруживаются в молоке, предназначенном для заквасок, и в молоке, пастеризованном при 90—95° С, но недостаточно выдержанном при этих температурах. В молоке, пастеризованном при 75—80° С, наибольший удельный вес занимают термостойкие молочнокислые стрептококки, палочек же значительно меньше. В результате пастеризации при 85—90° С по­гибает основная масса стрептококков и в молоке остаются преиму­щественно термоустойчивые палочки.

При повторной пастеризации, иногда применяемой на некоторых предприятиях, молоко или сливки, как правило, обогащаются термо­устойчивыми молочнокислыми палочками. После прохождения мо­лока через технологическое оборудование количество их в среднем составляет 2500—25000 клеток в 1 мл; общее количество посторон­них микроорганизмов (преимущественно молочнокислых стрепто­кокков) составляет от 50 до 500 тыс. клеток в 1 мл. Принятые в промышленности режимы пастеризации исключают воз­можность выживания в процессе пастеризации бактерий группы кишечной палочки. Если эти микроорганизмы обнаруживаются в молоке, отобранном непосредственно из пастеризатора, значит, имеются какие-то технические или организационные неполадки в работе пастеризационных установок. Обычно наличие бактерий группы кишечной палочки в молоке после пастеризации является следствием вторичного обсеменения его при прохождении через тех­нологическое оборудование. В молоке, предназначенном для произ­водства кисломолочных продуктов, нормальным можно считать со­держание кишечной палочки 10—30/мл (титр 0.1—0,3 мл). Однако в 1 мл молока нередко содержится 100 и более клеток.

Влияние тепловой обработки молока и сливок на дальнейшее разви­тие молочнокислой микрофлоры. В. М. Богданов установил, что в молоке, подвергнутом раз­личной термической обработке, молочнокислые бактерии развивают­ся по-разному: лучше всего в стерилизованном молоке, хуже — в мо­локе, пастеризованном при низких температурах (55—60° С). П. Ф. Дьяченко отметил, что при нагревании до 55—60° С резко понижается дисперсность колло­идной системы молока. С. А. Королев объясняет торможение разви­тия молочнокислых бактерий в молоке, пастеризованном при низких температурах, изменением состояния частиц казеина, их укрупнени­ем, вследствие чего белок становится менее доступным для питания бактерий. Е. А. Богданова (1966) установила, что при повышении температуры пастеризации с 74 до 90° С дисперсность белковых ча­стиц увеличивается. В результате тепловой обработки изменяется не только величина частиц казеина, но и химический состав молока. Благоприятное влияние тепловой обработки на развитие молочно­кислых бактерий обусловлено снижением окислительно-восстанови­тельного потенциала, разрушением альбумина молока с образовани­ем пептидов и свободных аминокислот и других ростовых факторов (Э. М. Фостер, 1952). Кроме того, в результате пастеризации разру­шаются лактенины — вещества, подавляющие рост микроорганиз­мов в альбуминной сыворотке (Т. Сторгардс, 1963). Имеются данные о том, что лучше всего развиваются некоторые ви­ды молочнокислых бактерий в молоке, которое подвергнуто пастери­зации при 90° С и к которому добавлено небольшое количество мо­лока, стерилизованного в автоклаве (Дж. Е. Оклер и А. Портман, 1959). Стимулирующее действие стерилизованного молока приписы­вается наличию в нем муравьиной кислоты, образующейся из лак­тозы при стерилизации. В то же время в одном стерилизованном молоке молочнокислые бактерии развивались хуже, чем в смеси па­стеризованного и стерилизованного молока. Это объясняется тем, что при стерилизации полностью разрушаются факторы роста, необходи­мые для молочнокислых бактерий.

В. Грин и Дж. Йежески (1957) установили, что с повышением температуры и увеличением продолжительности тепловой обработки молока изменяется характер воздействия молока на развитие в нем молочнокислых бактерий. Они наметили несколько зон стимуляции и торможения развития культур заквасок в молоке. Эти исследователи считают, что

первая зона — стимуляции (62—72° С с выдержкой 30—40 мин) — обусловлена несколькими факторами: снижением окислительно-восстановительного потенциала; разруше­нием термолабильных ингибиторов; частичным гидролизом белков молока; денатурацией сывороточных белков.

Вторая зона — угнетения (72—90° С с выдержкой 15—45 мин) — обусловлена избыточной концентрацией цистеина с сопутствующим возрастанием количества токсических сульфгидрильных групп.

Третья зона — стимуляции (60° С с выдержкой 180 мин п 120° С с выдержкой 30 мин) — совпадает с уменьшением количества сульфгпд-рильных групп в результате дальнейшего нагревания. Четвертая зона — угнетения (120° С с выдержкой более 30 мин) — обусловлена снижением питательной ценности молока в результате разрушения белков и других его составных частей. Р. Свартлинг и С. Мукерджи (1966) провели аналогичную работу по исследованию температур пастеризации в большем диапазоне, но с меньшей выдержкой, что более соответствует режимам, применяе­мым при производстве кисломолочных продуктов. Наибольшее угнетение испытывали молочнокислые бактерии в мо­локе, пастеризованном при 60—70° С с выдержкой 20 с. В молоке, пастеризованном при 70—80° С с выдержкой 120 с, при 80—95° С с выдержкой 20 с и при 100° С с выдержкой 180 с наблюдалась сти­муляция молочнокислых бактерий.X. К. Франк (1969) пришел к выводу, что длительная высокотемпе­ратурная обработка молока, применяемая при производстве йогурта, позволяет устранить влияние на микрофлору нерегулируемых фак­торов, связанных с режимами кормления, периодом лактации, поро­дой животных и др.

Влияние тепловой обработки молока и сливок на качество получае­мых сгустков. Этот вопрос не имеет прямого отношения к микробио­логии, но поскольку в производственных условиях причиной получе­ния недостаточно плотных или вязких сгустков чаще всего считают­ся закваски, необходимо коротко на нем остановиться. По характеру получаемых сгустков кисломолочные продукты (за исключением творога) можно разделить на две группы: продукты с ненарушенным сгустком (простокваша, ряженка, ке­фир, вырабатываемый термостатным способом, и т. д.); продукты с нарушенным сгустком (кефир резервуарный, напит­ки “Южный”, “Снежок”, сметана и пр.). В производстве продуктов с ненарушенным сгустком требуется по­лучение плотных сгустков, а в производстве продуктов с нарушенным сгустком — наличие определенной вязкости. Для продуктов обеих групп нежелательно отделение сыворотки в процессе хранения. Т. Строгардс (1963) исследовал влияние тепловой обработки на кон­систенцию йогурта, содержащего 3% жира (закваска Lbm. bulgari-cum и Str. thermophilus). Молоко в течение 30 мин нагревали при 60, 63, 70, 75, 80 и 95° С. Максимальная вязкость сгустка и мини­мальное отделение сыворотки в процессе хранения были получены после тепловой обработки молока при 75—85° С. При этом частично скоагулированные сывороточные белки включаются в сгусток, кото­рый образуется при коагуляции казеина под действием кислоты, в результате этого сгусток становится более плотным. Однако при повышении температуры до 95° С качество сгустков не улучшалось. В этом случае наблюдалась слишком резкая денатурация сывороточ­ного альбумина и других составных частей молока. Т. Е. Гелслоот и Ф. Хасспнг (1969) подтвердили, что сгустки лучшей консистен­ции получаются из молока, подвергнутого нагреванию в танке с 60° до 80—85°С (примерно за 40 мин). X. Григоровым (1966) установлено, что такая длительная выдержка молока при 85° С влияет на со­стояние не только сывороточных белков, но и казеина, который коагулирует при рН выше его изоэлектрической точки. В результате молоко, обработанное при высоких температурах, свертывается бы­стрее.

Обработка молока в стерилизаторе Шторха при 134° С не давала таких хороших результатов, как пастеризация при 80—85° С в тече­ние 30 мин, но оказалась лучше по сравнению с пастеризацией при 90° С в течение 15 с, обработка в стерилизаторе “Альфа-Лаваль” при 150° С в течение 2 с приводила к полному осаждению сывороточных белков (Т. Сторгардс, 1963). В результате обработки молока, гомоге­низированного при давлении 10 МПа и температуре 100—103° С без выдержки удалось получить болгарское кислое молоко, которое мог­ло храниться 72 ч без отделения сыворотки (П. Чернев, 1972). В производстве йогурта в промышленных условиях молоко пастери­зуют в танке при 85° С в течение 15 мин или при 80° С в течение 30 мин, либо на пластинчатых пастеризаторах при 90—95° С с после­дующей выдержкой 2 мин. В. В. Глазачев (1960), исследуя влияние различных режимов теп­ловой обработки на качество сгустков обыкновенной простокваши, пришел к выводам, близким к результатам, полученным Т. Сторгардсом. Сгустки, лучшие по консистенции, получались из молока, па­стеризованного при 85—87° С без выдержки; при нагревании до 76—78° С требуется выдержка в течение 30 мин.

При подготовке молока для выработки кефира резервуарным спосо­бом наиболее рациональными признаны режимы пастеризации мо­лока при 85—87° С с выдержкой 5—10 мин, при 90—92° С с выдерж­кой 2—3 мин (В. И. Шершнева и А. Н. Беляев, 1962). Установлено, что лучшая консистенция продукта получается в том случае, если происходит почти полная (около 95% от их общего содержания) де­натурация сывороточных белков (Т. Сторгардс, 1963). На практике часто возникает необходимость установить, достаточен ли применяемый режим пастеризации для получения продукта нуж­ной консистенции. С этой целью можно использовать простую про­бу: готовый продукт (кефир, простоквашу) фильтруют через бумаж­ный фильтр. Фильтрат нагревают до 90—95° С; если после этого он остается прозрачным, значит режим тепловой обработки обеспечи­вает денатурацию сывороточных белков; если же после нагревания в фильтрате выпадают хлопья белка, делают вывод о необходимости повышения температуры или увеличения длительности пастери­зации.

Сливки, предназначенные для производства сметаны, рекомендуется пастеризовать при 85—87° С с выдержкой от 15 до 20 с. При такой обработке достигается хорошая гидратация белков и получается сме­тана с густой, плотной консистенцией (В. В. Глазачев, 1960).

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ СКВАШИВАНИЯ И СОЗРЕВАНИЯ

Влияние температурных режимов сквашивания и созревания на раз­витие микроорганизмов закваски. Как правило, при выборе основцых параметров технологического режима производства того пли иного кисломолочного продукта учитывают оптимальную температу­ру развития применяемых микроорганизмов. Так, для продуктов, приготовляемых на заквасках мезофильных бактерий (Str. lactis, Str. acetoinicus и пр.), устанавливают температуры 25—30°С, близ­кие к оптимальным для развития этих микроорганизмов. При использовании термофильных бактерий (Str. thermophilus, Lbm. bulgaricum и т. д.) молоко сквашивают при 40—45° С. Сложнее вы­бирать температурные режимы при использовании смешанных заква­сок, в которое входят микроорганизмы с разными температурными оптимума ми развития. Известно, что с изменением температуры сквашивания при культи­вировании кефирных грибков усиливается развитие какой-то одной группы микроорганизмов за счет подавления других. Чем сложнее состав микрофлоры используемой закваски, тем труднее установить закономерность развития входящих в нее микроорганизмов под влиянием температуры. Совместное развитие микроорганизмов раз­ных видов существенно влияют на их свойства и в том числе на отно­шение к температурам. Температурные границы роста микроорганиз­мов, развивающихся в чистой культуре, значительно уже, чем в сов­местной. Естественно, что с изменением температуры в сторону, более благоприятную для роста одного из микроорганизмов, ослабля­ется развитие другого микроорганизма.

При производстве кисломолочных продуктов, в закваски для которых входят термофильные стрептококки и термофильные молочнокислые палочки, культивируемые совместно, процесс кислотообразования регулируют количеством вносимых заквасок, а также температурой сквашивания и охлаждения. Так, по данным Дж. Петте (1957), по­лученным при исследовании йогурта, с повышением температуры сквашивания с 37 до 50° С количество палочек по сравнению со стреп­тококками увеличивается в 3 раза. То же самое происходит при уве­личении количества вносимой закваски с 0,1 до 5,0% (считается, что первоначальное соотношение между палочками и стрептококками в закваске примерно одинаковое).

Созревание кисломолочных продуктов проводят с целью дальнейше­го накопления микроорганизмами закваски продуктов обмена (ацп-дофильно-дрожжевое молоко, кефир, кумыс) или с целью придания продукту необходимой консистенции (сметана). Созревание перво­го типа (биохимическое) почти полностью зависит от деятельности микроорганизмов и в некоторой степени от физических изменений продукта (например, повышение растворимости углекислоты при низких температурах). Чаще всего созреванию подвергают продук­ты, в которых происходит смешанное брожение — молочнокислое и спиртовое. По мере снижения температуры после сквашпвания за­медляется активное кислотообразование, но создаются условия для накопления продуктов обмена той части микрофлоры, которая мед­леннее развивается (дрожжи, уксуснокислые бактерии и пр.).

Влияние температуры сквашивания и созревания на развитие микро­флоры пастеризованного молока и сливок. Температуры сквашивания и созревания существенно влияют на развитие микрофлоры пастеризованного молока незаква-сочного происхождения и прежде всего — термоустойчивой молочно­кислой палочки. Обладая высоким температурным оптимумом разви­тия в чистой культуре, этотот мик­роорганизм способен развиваться совместно с другими и при сравни­тельно низких температурах. Од­нако наблюдается совершенно чет­кая закономерность интенсифика­ции развития термоустойчивой мо­лочнокислой палочки по мере по­вышения температуры при произ­водстве различных кисломолочных продуктов. При выработке кефира применяют низкие температуры сквашивания (18—20° С) и еще более низкие температуры созревания. В таких условиях термофильные палочки, входящие в состав кефирной зак­васки, развиваются плохо. При микроскопировании кефира они поч­ти не обнаруживаются. Однако выдержка образцов кефира при 30— 40° С приводит к резкому усилению деятельности палочек, количе­ство которых нередко достигает 40—60% от всей микрофлоры. Этим можно объяснить излишнее нарастание кислотности кефира при по­вышенных температурах сквашивания и созревания. Творог выраба­тывают при 30—32° С. Эти температуры вполне благоприятны для размножения термоустойчивых молочнокислых палочек. Как пока­зали исследования динамики микробиологических процессов, проис­ходящих при производстве творога, в первые 2—3 ч после закваши­вания количество молочнокислых палочек невелико и заметным об­разом на повышение кислотности они не влияют. Через 4—5 ч после заквашивания количество молочнокислых палочек увеличивается, и с этого момента начинается интенсивное нарастание кислотности, чему способствует также медленный синерезис сгустка и недостаточ­но быстрое и эффективное охлаждение.

В производстве любительской сметаны приняты высокие температу­ры сквашиванпя: от 47° С в начале процесса до 40—37° С в конце. Указанные температуры оптимальны для развития термоустойчивых молочнокислых палочек, в результате чего в любительской сметане эти палочки развиваются весьма интенсивно. Чтобы ограничить их деятельность в производственных условиях, снижают количество вносимой закваски и сокращают продолжительность сквашивания, а также интенсивно охлаждают готовый продукт в момент фасовки. Такие же меры применяют при производстве закваски термофильно­го стрептококка для южной простокваши и ряженки. При недоста­точно эффективном охлаждении готовой закваски и длительной ее выдержке термоустойчивые мо­лочнокислые палочки в ней иног­да развиваются настолько интен­сивно, что составляют до 50— 60% всей микрофлоры. С целью интенсификации техно­логических процессов часто повы­шают температуры сквашпванля. При этом молоко сквашивается при более низкой кислотности и, следовательно, быстрее. Кроме то­го, температуры порядка 40°С являются оптимальными для дей­ствия сычужного фермента, что имеет большое значение при про­изводстве творога. Однако нельзя забывать о том, что с повышени­ем температуры сквашиванпя воз­можна интенсификация развития

термоустойчивых палочек и, следовательно, резкое нарастание кис­лотности продукта. Поэтому при повышенных температурах необхо­димо исключительно внимательно следить за точным соблюдением режима технологического процесса (температуры и продолжитель­ности сквашивания, созревания, охлаждения) и эффективностью охлаждения готового продукта. Температура и длительность техно­логического процесса определяют интенсивность и конечное содер­жание в кисломолочных продуктах и уксуснокислых бактерий, вхо­дящих в закваску только при производстве кефира, в остальных же случаях являющихся посторонней микрофлорой.

Нарушения температурных режимов сквашивания и созревания в хо­де технологического процесса и их влияние на развитие микрофло­ры.

На производстве часто приходится сталкиваться с резкими откло­нениями температурных режимов от установленных инструкцией, в результате чего нарушаются длительность сквашивания, характер образующегося сгустка и качество получаемого продукта. Температурные режимы чаще всего нарушают во время пуска пред­приятия или при освоении продукции нового вида. В результате ак­тивность микроорганизмов, вводимых с заквасками, резко снижается или излишне интенсифицируется, и в связи с этим нельзя получить продукт с заданными свойствами. Так, на Останкинском молочном комбинате при освоении производства простокваши на линиях, пред­назначенных для выработки кефира, наблюдалось постоянное замед­ление процессов сквашивания в термостате. Температура молока в момент заквашивания и температура в термостате поддерживались всегда постоянными. Однако проверка температурных параметров в заквашенном молоке па протяжении всего технологического про­цесса показала, что из-за большой протяженности трубопровода, иду­щего от емкости, где заквашивают молоко до разливочной машины, заквашенное молоко быстро охлаждалось (разность температур достигала 12—15°С), вследствие чего, естественно, замедлялось сквашивание.

Недостаточное охлаждение термостатных камер при производстве ке­фира в летнее время неизбежно приводит к возникновению таких пороков, как излишнее нарастание кислотности (вследствие разви­тия палочек), образование глазков и броженого сгустка (в результа­те развития дрожжей и ароматообразующих бактерии). В период запуска предприятия нередко приходится сталкиваться с та­ким явлением, как вспучивание кефирной закваски в ваннах дли­тельной пастеризации. При нормальном состоянии кефирных гриб­ков и грибковой закваски это может быть вследствие пропускания пара через вентили в водяную рубашку. Если одновременно в одной емкости молоко сквашивают, а в другой пастеризуют, то при плохой работе вентилей пар попадает в первую емкость и сквашиваемое мо­локо нагревается. При достаточно высокой кислотности молока (50—60° Т) сгусток в нижних слоях молока коагулирует и всплы­вает на поверхность. Создается впечатление, что закваска вспучи­лась, хотя при микробиологических исследованиях не обнаружива­ется какой-либо значительной интенсификации жизнедеятельности газообразующих микроорганизмов. Этот дефект можно устранить, установив дополнительные вентили на трубопроводах для подвода пара к ваннам. Кроме того, молоко для закваски целесообразно па­стеризовать только после сквашивания предыдущей партии заквасок и подачи холодной воды в водяную рубашку ванны, заполненной готовой закваской.

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Кисломолочные продукты, за исключением творога и сметаны, не подлежат длительному хранению. Температуры охлаждения и хра­нения их выбирают такими, чтобы приостановить по возможности все микробиологические и физико-химические процессы в продукте. Сведения о микробиологических процессах, происходящих при хра­нении кисломолочных продуктов, крайне ограничены. В иностран­ной литературе имеются данные о микрофлоре, обнаруживаемой в процессе хранения сыра коттедж — продукта с более высоким рН, чем творог. Эта микрофлора представлена главным образом немолочнокислымп психротрофнымп бактериями родов Pseudomouas (70,6%), Achromobacter (7,9%), Flavobacterium (0,7%). Бактерии группы кишечной палочки составляют около 10%, дрожжи — 0,8% (В. Д. Шульце и Дж. Ц. Ольсон, 1960). При низких температурах хранения порча этого продукта обусловлена главным образом раз­витием гнилостных процессов. В кисломолочных продуктах вследст­вие низкого рН обычно создаются условия, неблагоприятные для раз­вития гнилостных микроорганизмов.

Почти все кисломолочные продукты, предназначенные для быстрой реализации, хранят при 8—10° С. При этой температуре значитель­но подавляется развитие молочнокислых бактерий и сопутствующее ему нарастание кислотности. Однако при малейших нарушениях ре­жимов хранения (повышении температур) в результате развития “диких” термоустойчивых палочек прежде всего излишне повыша­ется кислотность продуктов. Этот порок может возникать также и в том случае, если продолжают развиваться молочнокислые палочки, вводимые с заквасками (ацидофильная и болгарская). При темпе­ратуре хранения выше 10° С в кисломолочных продуктах могут раз­виваться дрожжи, вызывающие вспучивание, и уксуснокислые бак­терии, которые влияют на изменение вкуса и консистенции про­дукции.

На поверхности кисломолочных продуктов уже на второй день хра­нения часто появляются колонии молочной плесени Oidium lactis, которая в дальнейшем покрывает пушистым налетом всю поверх­ность продукта. Особенно часто это наблюдается при хранении про­стокваши, кефира, сметаны и творога. Л. А. Лыгцевой (1968) уста­новлено постоянное присутствие в твороге как свежевыработанном, так и после хранения микрококков, споровых и бесспоровых пало­чек, дрожжей и плесеней. Однако ввиду отсутствия количественной характеристики этих групп (за исключением микрококков, которые достигали значительных величин) и данных о способности их раз­вития в твороге (особенно гнилостных палочек) трудно сделать вы­вод о роли этих микроорганизмов в порче творога. Исследованиями, проведенными во ВИИМИ, установлено, что в процессе хранения кисломолочных продуктов, вырабатываемых в производственных условиях по установленной технологии, при 6—8° С в течение 5—7 дней происходило некоторое отмирание по­лезной микрофлоры, введенной с заквасками. Так, в 1 мл кефира содержание микрофлоры на протяжении 7 суток хранения состав­ляло:

В момент выработки После хранения

Мезофильных молочно­кислых стрептококков 600 млн. 250 млн.

Ароматообразующих бак­терий 82 млн 45 млн.

Термофильных молочно­кислых палочек 1 млн. 1 млн.

Дрожжей 200 тыс. 125 тыс.

Уксуснокислых бактерий 10 тыс. 10 тыс.

Из приведенных данных видно, что содержание микроорганизмов до и после хранения находилось в пределах одного порядка. Следо­вательно, отмирание микроорганизмов можно признать не суще­ственным.

Количество молочнокислых бактерий в ряженке, простокваша и ацидофилине на протяжении 7 суток хранения при 6—8° С также существенно не снижалось и составляло в среднем 6,0 • 10⁸/мл сразу после выработки и 2.5- 10⁸/мл в конце хранения.

Содержание в твороге посторонней микрофлоры (энтерококков, коагулазоположительных стафилококков, липолитическпх микроор­ганизмов и дрожжей) за этот период снижалось соответственно с 10⁴ до 10^з—10² мл, плесеней — с 10^з до 10²—10¹ мл. Во всех кисло­молочных продуктах содержание бактерий группы кишечной палоч­ки после хранения снижалось в 10—100 раз. Повышение кислотности сверх установленной технической документацией не наблюдалось при хранении кефира, ряженки, простокваши (мечниковской и юж­ной). Однако кислотность около 30% исследованных образцов к кон­цу хранения находилась на грани этих требований. При хранении ацидофилина излишнее повышение кислотности отмечалось уже к концу одних суток его хранения.

Наиболее обесценивающим показателем, по которому образцы кисломолочных продуктов снимались с хранения, являлось ухудше­ние в процессе хранения вкуса, вызванное ферментативными про­цессами— лнполизом и протеолизом, а также связанное с особен­ностями упаковочного материала и изменением консистенции (обра­зование глазков, старение сгустка). Так, у кефира, разлитого в стек­лянные бутылки, первые признаки ухудшения консистенции и вку­са (слегка нечистый, иногда дрожжевой) появлялись после 3—4 су-Т9к хранения при 6—8^е С. Кефир, разлитый в бумажные пакеты, приобретал посторонний привкус уже через 1—2 суток. Сроки сохранения качества кисломолочных продуктов в значи­тельной мере определялись качеством исходного продукта и усло­виями хранения. Так, при температуре 2—4° С длительность хране­ния увеличивалась на 1—2 суток.

При длительном хранении замороженного творога количество бак­терий группы кишечной палочки, стафилококков и сальмонелл сни­жается значительно медленнее, чем в твороге, хранящемся при по­ложительных температурах. Количество нежелательных микроорга­низмов при —18° С уменьшается медленнее, чем, например, при —10° С. В результате длительного хранения творога при температу­ре выше —10° С происходят необратимые физико-химические изме­нения продукта, вследствие чего пищевое и товарное качество его снижается.