ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ - Е.П. СУЧКОВА - 2016

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЕФИРНЫХ ГРИБКОВ

Цель работы - изучить состав и свойства кефирных грибков, процесс приготовления, применение кефирной грибковой закваски в пищевой биотехнологии.

Ход работы. Выполняются задания:

Задание 1. Ознакомиться с составом микрофлоры и свойствами кефирных грибков.

Задание 2. Изучить технологический процесс приготовления кефирной грибковой закваски.

Задание 3. Приготовить кефирную грибковую закваску.

Задание 4. Приготовить микроскопические препараты кефирного грибка и грибковой закваски.

Выполнение лабораторной работы предусматривает опережающую теоретическую подготовку и использование учебно-методической литературы на занятии.

Теоретическое обоснование

Для производства кефира используется закваска, приготовленная на кефирных грибках (рис. 21).

Рис. 21. Кефирные грибки

Кефирные грибки представляют естественную закваску для получения кефира. Кефирные грибки имеют всегда определенную структуру и ведут себя биологически как живой организм: растут, делятся и передают свои свойства и структуру последующим поколениям. На практике новые порции кефирных грибков получают в результате роста и размножения ранее существовавших. При микроскопировании микротомных срезов кефирного грибка обнаруживаются тесные переплетения палочковидных нитей, которые образуют строну грибка, удерживающую остальные группы микроорганизмов.

В состав микрофлоры кефирных грибков (рис. 22) входят следующие группы микроорганизмов:

- молочнокислые и ароматобразующие лактококки;

- лейконостоки;

- гомо- и гетероферментативные молочнокислые палочки;

- бета-бактерии;

- дрожжи;

- уксуснокислые бактерии.

Рис. 22. Микроскопическая картина грибковой кефирной закваски

В кефирных грибках обнаружены дрожжи, как сбраживающие, так и не сбраживающие лактозу. Дрожжи, сбраживающие лактозу, обладают значительно более высокой антибиотической активностью по отношению к Escherichia coli, что определяет их большую роль в формировании свойств продукта.

Мезофильные молочнокислые стрептококки кефирного грибка - неоднородная группа. Она состоит из активных кислотообразователей (L. lactis, L. cremoris) и ароматообразующих стрептококков (Leuconostoc dextranicum, L. Diacetylacti, Leu. mesenteroides ).

В настоящее время L. lactis и L. cremoris рассматриваются как постоянная и наиболее активная часть микрофлоры кефирного грибка, обеспечивающая быстрое нарастание кислотности закваски в первые часы сквашивания. Ароматобразующие стрептококки участвуют в формировании специфического вкуса и аромата кефира, а при излишнем развитии могут вызывать газообразование.

Термофильный стрептококк S. thermophilus. Эти лактобактерии запускают процесс сквашивания, формируют приятный кисломолочный аромат у продукта.

Термофильные молочнокислые палочки. L. bulgaricus, L. acidophilus, L. lactis известны своей способностью подавлять нежелательную микрофлору в кишечнике. Эта группа микроорганизмов длительное время игнорировалась исследователями микрофлоры кефирных грибков. Считалось, что, поскольку продукт вырабатывают при сравнительно низких температурах, термофильных микроорганизмов в нем не должно быть. Количество этих микроорганизмов резко возрастает при повышении температуры культивирования. Роль термофильных молочнокислых палочек в кефирной закваске и кефире достаточно существенна. Эта группа проявляет себя во всех случаях нарушения режимов культивирования грибков - повышения температуры, увеличения выдержки и т. д. Интенсивное развитие ее в закваске приводит к излишнему повышению кислотности и к подавлению мезофильных молочнокислых стрептококков.

Уксуснокислые бактерии Acetobacter aceti. Уксуснокислые бактерии играют важную роль в симбиозе микроорганизмов кефирного грибка при умеренном развитии. При наличии уксуснокислых бактерий в закваске кефир имеет более типичные консистенцию и вкус. Однако при излишнем развитии уксуснокислых бактерий наблюдается порок - ослизнение.

Дрожжи Saccharomyces lactis и рода Torulopsis (Saccharomyces Torulopsis holmii) принимают участие в производстве ферментированных молочных продуктов в качестве биологических агентов, вызывающих спиртовое брожение. Эти дрожжи в симбиозе с лактобактериями помогают им правильно развиваться и вырабатывают комплекс естественных антибиотических веществ, что помогает организму лучше справляться с различными видами заболеваний и воспалений.

В состав микрофлоры кефирных грибков входят бета- бактерии, в основном Lactobacillus brevis, L. Fermenti.

Кроме постоянных микроорганизмов, в составе типичной микрофлоры кефирных грибков и закваски могут находиться посторонние микроорганизмы, попадающие при недостаточно тщательном культивировании грибков. К таким микроорганизмам относятся бактерии группы кишечной палочки, Oidium lactis и Mycoderma sp. Токсичные виды дрожжей (CandidaAlbicans) никогда не были обнаружены в кефирных грибках. Культура грибка делает невозможным размножение этого вида дрожжей. Некоторые дрожжи в кефире относятся к виду Candida (Candida kefyr, Pichia fermentans, Candida firmetaria). Однако эти дрожжи не являются патогенными. Исследования показали, что некоторые виды дрожжей могут заселять кишечник и вытеснять Кандиду Албиканс, сдерживая ее рост в результате жизнедеятельности дрожжей и лактобактерий микрофлоры кефирного грибка.

Для получения закваски с однородной микрофлорой большое значение имеет постоянный микробиологический и органолептический контроль грибков и закваски. Грибки контролируют по вкусу, запаху, внешнему виду; закваску - по вкусу, запаху, консистенции, кислотности, микроскопическому препарату и по бродильной пробе. Нормальные активные грибки имеют кислый, специфический вкус, упругую консистенцию, белый или слегка желтоватый цвет; при помещении в молоко всплывают на поверхность. Хорошая грибковая закваска обладает кислым, выраженным вкусом кефирных грибков и имеет жидкую пенистую консистенцию. Кислотность закваски колеблется в пределах 90-110 °Т. В микроскопическом препарате грибковой кефирной закваски обнаруживают большое количество диплококков, коротких и длинных цепочек (стрептококков) и не в каждом поле зрения - дрожжи и палочки, часто в виде скоплений.

Методические указания

Оборудование и материалы: микроскоп, предметные стекла, иммерсионное масло, бактериологические петли, фильтровальная бумага, покровные стекла, спиртовки, растворы основных красок: фуксин Пфейффера, краска Грама, раствор Люголя, раствор метиленовой сини, вода дистиллированная, спирт 96 %; термостат,

пипетки на 5 и 10 см³, колбы на 50-100 см³, бюретки на 25 см³, стаканы на 50-100 см³, термометр со шкалой 0-100 °С, 1 %-й раствор фенолфталеина, 0,1 н. раствор гидроксида натрия, 2,5 %-й водный, кефирные грибки, сито металлическое.

При культивировании кефирных грибков и получении грибковой закваски на состав ее микрофлоры влияют следующие основные факторы: регулярность смены молока; продолжительность и условия выдержки закваски с грибками; температура культивирования; соотношение между грибками и молоком; перемешивание; промывка грибков.

Кефирная закваска. Для приготовления закваски на предприятиях применяют живые и сухие кефирные грибки. Сухие кефирные грибки перед использованием восстанавливают. Для этого кефирные грибки выдерживают в кипяченой охлажденной воде, а затем в охлажденном пастеризованном молоке до всплытия их на поверхность.

Для получения кефирной закваски активные грибки помещают в обезжиренное молоко, пастеризованное при температуре 92-95 °С в течение 20-30 мин, затем охлажденное до температуры 18-20 °С летом и 20 °С зимой в соотношении 1 часть грибков на 30-50 частей молока. Выращивание проводят при температуре 18-22 °С.

Полученную закваску перемешивают сначала через 15-18 ч, а затем через 5-7 ч. Перемешивание предотвращает развитие плесени на поверхности грибков, способствует более равномерному распределению в среде продуктов обмена микрофлоры, усиливает развитие дрожжей и уксуснокислых бактерий. В то же время некоторые исследователи указывают, что при интенсивном и частом перемешивании наблюдается чрезмерное развитие дрожжей, что отрицательно влияет на качество закваски. Постоянные механические воздействия на грибки при перемешивании приводят к их измельчению.

Готовую закваску процеживают через металлическое сито. Грибки, оставшиеся на сите после процеживания грибковой закваски, помещают в свежее пастеризованное и охлажденное молоко. Они представляют собой упругие комочки округлой формы различных размеров. При выдерживании в молоке грибки быстро размножаются. Мелкие грибки постепенно вырастают в крупные, которые затем делятся на несколько мелких грибков, также разрастающихся. Их рост обусловлен активным размножением молочнокислых бактерий и дрожжей, находящихся в кефирных грибках. Грибковая закваска представляет собой уже культуральную жидкость, содержащую ту же микрофлору, что и кефирный грибок.

По мере роста грибки отделяют один-два раза в неделю с таким расчетом, чтобы соотношение грибков и закваски оставалось постоянным (от 1:30 до 1:50). Температура помещения, где культивируют грибки, также должна быть постоянной - 18-22 °С. При ослаблении активности закваски необходимо проверить соотношение между грибками и молоком.

Промывать грибки не допускается, так как это приводит к вымыванию полезной микрофлоры и снижению активности закваски. Микробиологические исследования показывают, что в результате промывки резко изменяется микрофлора кефирных грибков: с их поверхности удаляется значительная часть активных кислотообразователей (молочнокислых стрептококков). Для восстановления нормальной микрофлоры грибков и закваски требуется не менее 2-3 дней, следовательно, принцип постоянства состава закваски при этом нарушается.

Полученную закваску кислотностью 95-110 °Т используют для приготовления производственной кефирной закваски либо сразу для изготовления кефира.

Производственную кефирную закваску готовят следующим образом. В пастеризованное и охлажденное до 18-20 °С молоко добавляют 2-3 % грибковой закваски и сквашивают в течение 10-12 ч. Для улучшения органолептических показателей производственную кефирную закваску рекомендуется выдерживать для созревания 12-24 ч при температуре 10-12 °С. Кислотность производственной закваски должна быть 95-100 °Т.

Техника выполнения

Приготовить кефирную закваску в соответствии с указаниями. В подготовленную емкость налить пастеризованное при 95 °С в течение 20-30 мин и охлажденное до 20 °С обезжиренное молоко. Активные кефирные грибки поместить в соотношении 1:30 в молоко и культивировать в термостате при температуре 18-22 °С в течение 18 ч. Перемешать и продолжать культивирование еще 5-6 ч. Снова перемешать и определить значение титруемой кислотности. Кислотность готовой закваски 95-110 °Т. Готовую закваску процедить через металлическое сито в отдельную емкость. Грибки снова поместить в подготовленное молоко. Грибки не промывать!

Приготовить микроскопические препараты кефирного грибка и грибковой закваски в соответствии с методикой (см. лабораторную работу № 2). При приготовлении препарата кефирного грибка необходимо отсоединить небольшой кусочек грибка и тщательно растереть его на предметном стекле при помощи бактериологической петли. Применить простой метод окрашивания и рассмотреть под микроскопом. Микроскопические препараты грибковой закваски окрасить по Граму, рассмотреть их под микроскопом и зарисовать. Указать, какие группы микроорганизмов преобладают, а какие из них встречаются редко.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте состав микрофлоры кефирного грибка.

2. Каковы основные этапы приготовления закваски на основе кефирных грибков?

3. Назовите основные показатели, контролируемые в процессе культивирования кефирных грибков

4. Каковы особенности продуктов, вырабатываемых с применением кефирных грибков?

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Описание основных характеристик кефирных грибков.

3. Основные этапы приготовления кефирной закваски и контролируемые параметры технологического процесса.

4. Наблюдаемую микроскопическую картину исследуемых препаратов кефирного грибка и закваски.

5. Выводы.