Г. М. Свириденко, д.т.н., ВНИИМС- филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН;

Н.П.Сорокина, к.т.н., директор ФГУП «Экспериментальная биофабрика»

- Реклама -
Вебинар

Производство ферментированных молочных продуктов основано на использовании бактериальных заквасок, микрофлора которых осуществляет сбраживание лактозы и обеспечивает контролируемый уровень молочнокислого брожения. Размножение заквасочных культур приводит не только к формированию органолептических показателей молочных продуктов, но и к подавлению микроорганизмов порчи, обеспечивая биозащиту продукта.

Антагонизм молочнокислых заквасочных микроорганизмов относительно других видов хорошо известен. В последние годы понятие об антагонизме основывается на современных представлениях о конкретных механизмах, которые весьма различны, несмотря на сходное фенотипическое выражение антагонистической активности микробов. Бактерии выделяют вещества разного химического строения и различной силы действия, которые могут подавлять рост и размножение микроорганизмов -бактериостатическое действие, или обуславливать их гибель -бактерицидное действие и даже растворение, лизис — бактериолитическое действие.

Выявленные бактерицидные и бактериостатические свойства заквасочных микроорганизмов лежат в основе разработки биологических способов борьбы с патогенными и технически вредными микроорганизмами, влияющими на снижение безопасности, качества и хранимоспособности ферментируемых молочных продуктов. В зависимости от характера антагонистической активности она является или видовым, или штаммовым признаком.

При создании бактериальных заквасок направленного действия необходимо вести целенаправленный подбор штаммов, обладающих существенной антагонистической активностью, способных накапливать максимальное количество метаболитов, подавляющих развитие нежелательных микроорганизмов, при соответствии составу микрофлоры производимой молочной продукции и отсутствии искажения ее органолептических показателей, регламентируемых соответствующими документами. Обязательным требованием должно быть отсутствие подавления микроорганизмов, входящих в состав основной бактериальной закваски, что крайне опасно, так как во многих случаях антагонизм близкородственных микроорганизмов является наиболее существенным [1,2].

Антагонистическое действие молочнокислых бактерий на нежелательные, технически вредные микроорганизмы известны достаточно давно [1]. Биозащитный потенциаллактобактерийопределяется скоростью их развития и продуцированием различных метаболитов:

  • практически все заквасочные молочнокислые бактерии (особенно быстро повышающие кислотность) проявляют защитный эффект путем понижения рН за счет образования органических кислот, конкуренции за источник энергии — лактозу, а также благодаря численному превосходству над остаточной микрофлорой молока; именно нормальный уровень молочнокислого брожения обеспечивает безопасность и сохранность ферментированных молочных продуктов;
  • некоторые молочнокислые бактерии в процессе метаболизма продуцируют перекись водорода, которая является цитотоксичным соединением и подавляет рост некоторых микроорганизмов порчи (например, возбудителей маслянокислого брожения в сырах); многие виды молочнокислых бактерий образуют также токсичные радикалы кислорода;
  • гетероферментативные и цитратсбраживающиегомоферментативныелактобактерии образуют углекислый газ, который обладает противомикробным действием, в частности, относительно грамотрицательных аэробные бактерии; эти же культуры продуцируют диацетил, ингибирующий рост грамотрицательных бактерий;
  • многие лактобактерии продуцируют различные антибиотические вещества, включая бактериоцины, подавляющие развитие различных вредных и патогенных микроорганизмов (ацидолин, диплококцин, гельветин, лактоцины, низин, плантарицин и др.).

В ассортименте различных производителей заквасочных культур существуют как отдельные виды, так и целые линейки защитных культур с ингибирующими эффектами против микроорганизмов порчи [3−8], которые вносятся дополнительно к основной закваске и подавляют нежелательную микрофлору. Кроме защитных, предлагаются и другие дополнительные культуры, обладающие какими-либо полезными свойствами: например, ускорение созревания сыров, усиление выраженности сырного вкуса и аромата.

Использование защитных культур для продления сроков годности не может снимать основные риски, влияющие на хранимоспособность. Как установлено многочисленными научными исследованиями и многолетней практикой, наибольшие риски снижения сроков годности продуктов определяются качеством сырья, санитарно-гигиеническими условиями производства, технологическими режимами производства и температурными режимами хранения. Даже незначительное снижение уровня развития основной заквасочной микрофлоры, определяющей интенсивность молочнокислого процесса, приводит к значительно более чувствительным последствиям, связанным с развитием микрофлоры порчи, чем положительный эффект от использования защитных культур.

В практике отечественного производства бактериальных заквасок имеется богатый опыт использования защитных культур для подавления развития микроорганизмов порчи.

Так, в отечественном сыроделии имеется многолетний практический опыт применения антагонистических свойств молочнокислых бактерий для борьбы с технически вредными микроорганизмами — возбудителями маслянокислого брожения и бактериями группы кишечных палочек.

Еще в 70-е годы прошлого века для борьбы с маслянокислыми бактериями в сырах с низкой температурой второго нагревания успешно применялась созданная во ВНИИМСемоновидоваяантагонистическая закваска. В состав закваски входили штаммы мезофильных молочнокислых палочек вида Lactobacillus plantarum, подавляющие развитие маслянокислых бактерий — возбудителей позднего вспучивания сыров. В дальнейшем, в 1983 г. был разработан поливидовой бактериальный концентрат Биоантибут для подавления маслянокислых бактерий, который включает в качестве основной кислотообразующей и созревающей микрофлоры лактококки и лейконостоки, а в качестве дополнительной микрофлоры штамм L. рlantarum, обладающий защитными свойствами. В 1990 г. с той же целью создан моновидовой бактериальный концентрат мезофильных палочек L. plantarum (БК-Углич-П).

Для сыров с высокой температурой второго нагревания Алтайским филиалом ВНИИМС были разработаны бактериальный концентрат Биоантибут-А-Углич, включающий антагонистически активные штаммы мезофильных молочнокислых палочек и сухой комбинированный концентрат пропионовокислых бактерий и мезофильных молочнокислых палочек (КСК-А), подобранных по антагонистической активности к маслянокислым бактериям и биологической совместимости с пропионовокислыми бактериями.

В 1984 г. была завершена разработка бактериального концентрата с антагонистическим действием относительно бактерий группы кишечных палочек БК-Углич-5А. При изучении ингибирующего влияния различных видов молочнокислых микроорганизмов на бактерии группы кишечных палочек выявлено два типа воздействия на популяцию кишечной палочки в молоке и сырах: торможение размножения лактококками и ускорение вымирания мезофильными палочками и лейконостоками.

Исследования по изучению и практическому использованию антибиотических свойств молочнокислых бактерий в отношении нежелательной микрофлоры проводились и специалистами ВНИМИ.

Отечественные закваски с антагонистическим действием на технически вредные микроорганизмы не именовались «защитными». Это направление защиты молочных продуктов от микробиологической порчи позиционировалось как «биологический метод борьбы с технически вредными микроорганизмами», а закваски назывались антагонистическими.

В основу разработки биологических методов борьбы с микроорганизмами порчи в нашей стране был положен принцип использования молочнокислых бактерий, входящих в состав микрофлоры ферментированных молочных продуктов и являющихся их естественной микрофлорой. В частности, мезофильные молочнокислые палочки L. plantarum и L. casei постоянно обнаруживаются в сырах, выработанных из сырого молока, а также в сырах, изготовленных из пастеризованного молока с традиционными лактококковыми заквасками, не содержащими лактобацилл в своем составе. Целесообразность использования мезофильных лактобацилл в составе комбинированных заквасок для сыров была продемонстрирована еще в 40-е годы прошлого столетия, поскольку такие культуры наиболее полно отражают состав микрофлоры сыров.

Термин «защитные культуры» привнесен в терминологию бактериальных заквасок зарубежными производителями. За рубежом эти культуры также называют дополнительными, так как они вносятся вместе с основной традиционной закваской.

В настоящее время это понятие включено в межгосударственный стандарт ГОСТ 34 372–2017 «Закваски бактериальные для молочной продукции. Технические условия», который введен в действие с 01.09.2018.

В соответствии с ГОСТ 34 372–2017 «защитными»являются закваски, включающие заквасочные культуры, обладающие существенной антагонистической активностью относительно микроорганизмов порчи, соответствующие составу микрофлоры производимой молочной продукции и не искажающие ее органолептические показатели, регламентируемые соответствующим документом.

Следовательно, поиск штаммов с антагонистическим действием на микроорганизмы порчи для различных ферментированных молочных продуктов надлежит вести именно среди видов бактерий, являющихся естественной микрофлорой этих продуктов. Изменение состава микрофлоры продукта обязательно должно найти отражение в его наименовании: продукт с измененным составом микрофлоры должен иметь другое название, аналогично тому, как это принято для продуктов с добавлением полезных для здоровья пробиотических культур.

Анализ информации о защитных культурах свидетельствует об отличии подходов зарубежных исследователей и поставщиков заквасок к отбору видов антагонистически активных микроорганизмов от принципов отечественного направления борьбы с технически вредной микрофлорой. Иностранные компании преимущественно предлагают спектр защитных культур, состоящих из микроорганизмов, не соответствующих составу заквасочной микрофлоры продукта, а только близкихк бактериям, используемым в качестве основной закваски.

Актуальность и целесообразность поиска и практического использования защитных культур вполне понятна и обоснована, так как способствует улучшению и сохранению качества продукции, увеличению сроков годности, сокращению потерь молочной продукции как в торговле, так и в процессе потребления. Но вопрос поиска, исследований и промышленного использования защитных культур достаточно сложен и требует очень серьезного отношения к этому направлению развития заквасочного дела. Следует более детально рассмотреть некоторые аспекты решения этой задачи.

Одним из самых важных моментов в использовании защитных культур является их видовой состав. В настоящее время предлагаются защитные культуры, включающие следующие группы и виды бактерий:

  • лактококкиL. lactissubsp. lactis — продуценты низина;
  • мезофильные молочнокислые палочки L. plantarum, L. casei, L. rhamnosus,L. sakei;
  • пропионовокислые бактерии P. freudenreichiisubsp. shermanii;
  • термофильных лактобацилл, в том числе L. acidophilus.

Эти культуры рекомендуется вносить в молоко при производстве различных ферментированных молочных продуктов для подавления развития споровых анаэробных бактерий, споровых аэробных и факультативно анаэробных бактерий, дрожжей, плесеневых грибов, гетероферментативных молочнокислых палочек, как правило, без учета состава естественной микрофлоры вырабатываемого продукта.

Возможность использования лактококков и мезофильныхлактобациллобъясняется тем, что входящие в состав защитных культур бактерии являются слабыми кислотообразователями и не оказывают значимого влияния на развитие основной заквасочной микрофлоры, не изменяя органолептические показатели готовой продукции. Так, мезофильные молочнокислые палочки L. plantarum и L. casei являются представителями характерной для сыров микрофлоры, входят в состав заквасок для различных видов сыров и только некоторых кисломолочных продуктов. Однако мезофильные палочкиL. сasei и L. rhamnosus могут оказать влияние на скорость созревания ряда продуктов, в частности сыров, а следовательно, ускорить процессы как созревания, так и порчи.

Пропионовокислые бактерии являются представителями нормальной микрофлоры только отдельных видов сыров и ограниченного ассортимента кисломолочных продуктов. Метаболизм пропионовокислых бактерий существенно отличается от метаболизма лактобактерий, для них характерно продуцирование не только молочной кислоты, но и уксусной, пропионовой кислот, углекислого газа. Поэтому значительное размножение этих микроорганизмов в молоке не может не повлиять на органолептические свойства продукции, а при слабом их развитии представляется маловероятным обеспечение ими защитного эффекта, обусловленного накоплением метаболитов. Пропионовокислые бактерии требуют для проявления своего метаболизма особых температурных режимов и, являясь активными газообразователями и продуцируя ряд специфических продуктов метаболизма, могут оказать значимое влияние на органолептические показатели продукта. Тем не менее защитную культуру серии HOLDBAC, содержащую L. rhamnosus и пропионовокислые бактерии, рекомендуется вносить в молоко при производстве йогурта и Моцареллы, в которых эти виды бактерий не являются естественной микрофлорой [4].

Использование термофильных лактобацилл, в том числе ацидофильной палочки, в качестве защитных культур оказывает существенное влияние на кислотность ферментируемых молочных продуктов. Несмотря на то что лактобациллы являются полезными симбионтами человека, к искусственному изменению видового состава микроорганизмов, используемых в качестве бактериальных заквасок для ферментируемых молочных продуктов, по нашему мнению, следует относиться с большой осторожностью.

Использование в составе заквасочных культур неспецифической для молочной продукции микрофлоры при отсутствии многолетнего опыта их применения не только противоречит ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочных продуктов», ГОСТ 34 372–2017 «Закваски бактериальные для молочной продукции. Технические условия», но и вызывает определенные опасения. Объемы ежедневного потребления ферментированной молочной продукции широкими слоями населения существенно превышают потребление ферментированных мясных и рыбных продуктов.

Возникают сомнения в отношении последствий для здоровья человека широкого внедрения лактобациллы вида L. sakeiв молочную промышленность. Лактобациллывида L. sakei — микроорганизмы мясных и рыбных ферментированных продуктов, закваски для рисовой водки «сакэ», и не характерны для молочной продукции. Введение этой палочки в микробиальный пейзаж кисломолочных продуктов представляется необоснованным и требует серьезных исследований их влияния на органолептические свойства и хранимоспособность молочных продуктов.

Вполне правомерно мнение о снижении микробиологического биоразнообразия видов микроорганизмов в ферментированных пищевых продуктах, вырабатываемых из пастеризованного молока с применением бактериальных заквасок, имеющих строго регламентированный видовой и штаммовый состав. Поэтому проблему сохранения биологического разнообразия микроорганизмов предпочтительно решать не в пищевом производстве, а в других экологических нишах.

Введение нехарактерной для конкретного ферментированного молочного продукта микрофлоры опасно и в связи с тем, что при снижении скорости развития основной заквасочной микрофлоры, например, при поражении лактококков или термофильного стрептококка бактериофагами дополнительные культуры («чужаки») могут получить возможность для более интенсивного размножения с непредсказуемым влиянием на качество продукции. Особенно это касается продуктов, в составе естественной микрофлоры которых отсутствуют виды бактерий, входящих в состав защитной культуры.

Вызывает некоторое сомнение вероятность возникновения симбиотических отношений между защитными культурами и штаммами основных заквасочных культур, которые используются в молочной отрасли. Существует вероятность возникновения антагонистического воздействия защитных культур на микрофлору заквасок, особенно в случае продуцирования защитными культурами бактериоцинов, которые воздействуют на родственные микроорганизмы. Следовательно, при добавлении защитных культур необходимо внимательно контролировать уровень молочнокислого процесса.

Кроме защитных культур, на российском рынке заквасок появились дополнительные культуры, оказывающие положительное влияние на качество ферментированных молочных продуктов. Например, предлагается дополнительная культура, содержащая микроорганизм вида Pediococcusacidilactici. Использование этой культуры сокращает сроки созревания сыра, устраняет горьковатый привкус. Однако в соответствии с российским законодательством педиококки не относятся к заквасочным микроорганизмам, и их использование в составе заквасок для молочных продуктов не допускается.

Таким образом, для принятия решения об использовании защитных и каких-либо других дополнительных культур, на приобретение которых потребуются определенные финансовые затраты, следует провести анализ обсемененности продукции микроорганизмами порчи, оценить риски снижения качества и хранимоспособности продукта, выработанного из конкретного сырья по определенной технологии и в конкретных условиях производства. Выявить причины, рассмотреть различные решения проблем с качеством, одной из которых может быть биозащита, а затем подобрать защитные и дополнительные культуры в соответствии с составом микрофлоры выпускаемых продуктов. Целесообразно провести изучение их эффективности непосредственно на предприятии в процессе выработки и хранения в течение всего срока годности продукции.

Литература:

  1. Свириденко Г. М. Использование защитных культур: теоретические аспекты /Г.М. Свириденко, Н.П. Сорокина // Молочная промышленность. -2018. — № 7. — С. 25−28.
  2. Свириденко Г. М. Практические аспекты применения защитных культур/Г.М. Свириденко, Н.П.Сорокина, Е.В. Кураева, И.В. Кучеренко // Молочная промышленность. — 2018. — № 8. -С. 15−17.
  3. Белкова М.Д. Повелевать временем — принцип, по которому работают защитные культуры АiВi / М.Д. Белкова // Молочная промышленность. — 2015. — № 6. — С.34−35.
  4. Кампп Д. Защита свежих ферментированных молочных продуктов от микроорганизмов, вызывающих порчу / Д. Кампп, Д.Н. Симонсен, П. Колаковский // Переработка молока. — 2016. — № 10. — С. 10−12.
  5. Келяшова Ю. Опыт применения защитных культур в производстве полутвердых сыров / Ю. Келяшова // Сыроделие и маслоделие. — 2017. — № 4. — С. 38−39.
  6. Маяускайте В. Роль защитных культур в современном мире / В. Маяускайте, М. Хесселинг // Переработка молока. — 2018. — № 3. — С. 10−12.
  7. Шергин Н.А. Защитные культуры DANISKO для предотвращения развития дрожжей и плесеней при производстве сыров / Н.А. Шергин // Сыроделие и маслоделие. — 2007. — № 3. — С. 45−46.
  8. Тютикова Н. Биозащита — натуральный способ сохранить продукты питания / Н. Тютикова // Переработка молока. — 2018. — № 5. — С. 29.
comments powered by HyperComments