Способ получения бактериального концентрата

Способ получения бактериального концентрата

Реферат

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к способу получения бактериального концентрата в жидкой форме, относящегося к оздоровительным продуктам, которые найдут применение в медицине, пищевой промышленности и в ветеринарии.

Известен способ получения кисломолочных продуктов, включающий приготовление питательной среды путем смешения молочной основы со стимуляторами роста и высокотемпературную обработку, введение посевной дозы культуры бактерий Bifidobacterium adolescentis в количестве (2,5-25) об.% в указанную питательную среду, выращивание при температуре (38±1,0)°С до получения продукта с титром бифидобактерий 10⁸ КОЕ/мл, охлаждение и фасовку готового продукта (заявка ЕПВ №0154614, кл. А 23 С 9/123, 11.09.85).

Данным способом получают кисломолочный продукт с недостаточной биологической активностью из-за низкого титра бифидобактерий, имеющий ограничение по возрастной категории потребителей, рекомендуется только для взрослых людей.

Известна биологически активная добавка (БАД) к пище и способ ее получения, включающий ферментативный гидролиз белкового компонента в две стадии: в кислой среде с использованием пепсина и в щелочной среде с использованием панкреатина до получения белкового гидролизата с выходом не менее 82%. В гидролизат вводят не менее 0,59 об.% стабилизирующих добавок, таких как агар-агар, хлористый натрий, пептон, цистин, лактулозу или лактозу. На полученной гидролизатной среде культивируют культуры микроорганизмов Bifidobacterium, Lactobacillus, Streptococcus, взятых в количестве 1,0-7,0 об.%. В качестве белкового компонента используют обрат молока или экстракт водорослей.

Полученная БАД характеризуется титром молочнокислых бактерий 10⁸-10¹⁰ КОЕ/мл и сроком хранения не более 35 дней без изменения микрофлоры.

Описанный способ имеет сложную и длительную технологию, в процессе которой получают БАД с низким сроком хранения и невысокой биологической активностью (Патент RU №2207019, по кл. А 23 L 1/30).

Наиболее близким техническим решением является способ получения бифидосодержащего продукта, описанный в патенте RU №2099956, по кл. А 23 С 9/127, который предусматривает приготовление питательной среды, содержащей обезжиренное молоко, агар-агар, кукурузный экстракт, гидролизат молока, бикарбонатный буфер, введение посевной дозы культуры Bifidobacterium adolescentis в указанную питательную среду. Выращивание культуры ведут при температуре (38±1,0)°С до получения кисломолочного продукта с последующим его охлаждением, причем в среду дополнительно вводят декстрин-мальтозу.

Полученный бифидосодержащий продукт имеет титр бифидобактерий до 10⁹ КОЕ/мл и срок хранения до 50 дней с изменением титра до 10⁷ КОЕ/мл, то есть невысокую биологическую активность. Этот продукт используют для приготовления кисломолочных продуктов, которые имеют ограничения по возрастной группе потребителей, так как содержит молоко, что противопоказано для применения детям до года, особенно с лактазной недостаточностью. Кроме того, питательная среда предназначена для культивирования только Bifidobacterium adolescentis, которые также не рекомендуются для приготовления продуктов детского питания.

Техническим результатом заявляемого способа является получение бактериального концентрата, обладающего высокой биологической активностью, длительным сроком хранения и пригодным для использования людьми различных возрастных групп, в частности, для получения продуктов детского питания.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом способе получения бактериального концентрата, включающем приготовление питательной среды, введение посевной культуры в указанную среду, выращивание культуры до получения готового продукта и последующее его охлаждение, согласно изобретению питательную среду готовят на основе гидролизата молока, в нее дополнительно вводят лактит, L-цистеин солянокислый, NaCl или КН₂РО₄ и стабилизирующую добавку с последующей стерилизацией при следующем количественном соотношении ее ингредиентов, мас.%:

Гидролизат молока	43,8-44,2
Лактит	1,8-2,2
L-цистеин солянокислый	0,008-0,03
КН2PO4 или NaCl	Соответственно
	(0,031-0,035) или (0,38-0,42)
Стабилизирующая добавка	0,8-0,95
Вода	Остальное,

причем посевную культуру Bifidobacterium или Lactobacillus вводят в количестве соответственно 5 и 3% от объема питательной среды, а выращивание осуществляют до получения бактериального концентрата с титром от 10¹⁰ до 10¹² КОЕ/мл и кислотностью в пределах от 70 до 100°Т при оптической плотности ≥0,16×5.

Выбранный состав и соотношение ингредиентов питательной среды, а также режим культивирования обеспечивают получение бактериального концентрата с высокой биологической активностью, обусловленной высоким титром лакто- и бифидобактерий от 10¹⁰ до 10¹² КОЕ/мл, за короткий срок ферментации (4-6 часов) в анаэробных условиях. По показателю оптической плотности контролируют окончание процесса ферментации и получение готового концентрата с заданным титром лакто- и бифидобактерий. Указанные пределы кислотности поддерживают названную концентрацию лакто- и бифидобактерий в готовом концентрате в течение длительного срока хранения.

В качестве посевной культуры могут быть использованы различные виды Bifidobacterium (В.) или Lactobacillus (L.), в частности B. bifidum, B. longum, L. acidophilus, L. bulgaricus, L. plantarum и др.

Введение лактита обеспечивает длительный срок хранения готового бактериального концентрата практически без изменения титра лакто- и бифидобактерий. Использование в качестве основы питательной среды гидролизата молока значительно расширяет диапазон использования получаемого концентрата, в частности его с успехом можно применять для приготовления кисломолочных продуктов для детей до года.

Гидролизат молока, являющийся основой для приготовления питательной среды, служит источником пептидов - стимуляторов роста бифидо- и лактобактерий.

Лактит является источником углеводов и пребиотическим ингредиентом, увеличивающим число активных жизнеспособных бактерий и время срока годности концентрата. Это полиол, полученный из молочного сахара (лактозы) гидрированием глюкозной части дисахарида и не вызывающий в отличие от лактозы аллергической реакции у людей с лактазной недостаточностью.

L-цистеин солянокислый используется как антиоксидант при выращивании анаэробов, NaCl или КН₂РО₄ обеспечивает изотоничность питательной среды и играет роль буфера, сдерживая наращивание концентрации свободных органических кислот, что обеспечивает при дальнейшем хранении оптимальные условия для бифидо- или лактобактерий.

В качестве стабилизирующей добавки целесообразно использовать агар-агар, который уменьшает скорость диффузии кислорода из воздуха за счет увеличения плотности среды, тем самым создаются анаэробные условия, обеспечивающие скорость роста бифидо- или лактобактерий и сохранения их жизнеспособности длительное время.

Целесообразно в качестве стабилизирующей добавки использовать смесь агар-агара с пектином при массовом соотношении 1:1 или смесь агар-агара с пищевой добавкой Полсгаард при массовом соотношении 1:1. Полсгаард - это комплексная пищевая добавка, одобренная Минздравом (Сан. Эпидем. Заключение №779902916. Д.002469.0402 от 17.04.2002).

Пектин - природный полимер Д-галактуроновой кислоты, входящей в состав всех зеленых растений планеты, является натуральным бактерицидным энтеросорбентом и используется в качестве вспомогательного средства при приготовлении фармпрепаратов. Играет важную роль в нормализации работы органов пищеварения, обладает желирующими свойствами, увеличивает плотность питательной среды.

Введение пищевой добавки Полсгаард в питательную среду увеличивает срок хранения концентрата.

Он является модифицированным крахмалом и служит дополнительным источником питания для бактерий, увеличивает плотность среды, создает благоприятные анаэробные условия и, кроме того, его температура плавления ниже температуры плавления агар-агара.

Желательно в гидролизат молока дополнительно вводить дрожжевой аутолизат в количестве 2 мас.%. Аутолизат дрожжевой является поставщиком аминного азота и витаминов группы В и PP. Его включение в питательную среду обеспечивает получение с помощью бактериального концентрата кисломолочного продукта, который при его применении сокращает продолжительность диарейного синдрома и симптомов интоксикации, а также улучшает показатели клеточного звена иммунитета.

Целесообразно для поддержания высокого титра лакто- и бифидобактерий при длительном хранении вводить в готовый продукт после его охлаждения лактит в количестве 1 мас.%.

В дальнейшем изобретение будет подробно раскрыто в конкретных примерах его реализации.

Пример 1. Приготовление бифидосодержащего концентрата осуществляется следующим образом.

Сначала готовят питательную среду. Гидролизат молока смешивают с очищенной водопроводной водой, которую получают путем пропускания через глубинный фильтр, в результате чего вода очищается от механических примесей, то есть нерастворимых взвешенных частиц. Затем вводят предварительно растворенные в воде лактит, автолизат дрожжевой, L-цистеин солянокислый, NaCl и в качестве стабилизирующей добавки агар-агар при количественном соотношении ингредиентов, мас.%:

Гидролизат молока	43,8
Лактит	1,8
L-цистеин солянокислый	0,008
Аутолизат дрожжевой	2,0
NaCl	0,38
Агар-агар	0,8
Вода	Остальное

Питательную среду стерилизуют при температуре 121°С и избыточном давлении 1 атм в течение 30 минут с последующим охлаждением до 38±1°С. В указанную питательную среду вносят посевную культуру Bifidobacterium bifidum в количестве соответственно 5% от объема питательной среды. Перемешивают, создают анаэробные условия и культивируют культуру при температуре 38±1°С в ферментере в течение 4-5 часов до получения готового бифидосодержащего концентрата с титром 10¹² КОЕ/мл, кислотностью 70°Т при оптической плотности ≥0,16×5.

В процессе культивирования ведется контроль за рН и оптической плотностью. Затем полученный концентрат охлаждают до 18°С и разливают в тару.

Пример 2. Согласно данному примеру питательную среду готовят аналогично технологии, описанной в примере 1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Гидролизат молока	43,8
Лактит	2,0
L-цистеин солянокислый	0,02
KH2PO4	0,031
Смесь агар-агар и пектина
при массовом соотношении 1:1	0,9
Вода	Остальное

Для выращивания используют Bifidobacterium longum в количестве 5% от объема питательной среды. Полученный бифидосодержащий концентрат характеризуется титром 10¹² КОЕ/мл, кислотностью 90°Т при оптической плотности ≥0,8.

Пример 3. Согласно данному примеру питательную среду готовят аналогично технологии, описанной в примере 1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Гидролизат молока	44,2
Лактит	2,2
L-цистеин солянокислый	0,03
NaCl	0,42
Смесь агар-агар и пищевой добавки
Полсгаард в массовом соотношении 1:1	0,95
Вода	Остальное

Для выращивания используют Lactobacillus acidophilus в количестве 3% от объема питательной среды. Полученный лактосодержаший концентрат характеризуется титром 10¹² КОЕ/мл, кислотностью 80°Т при оптической плотности ≥0,8.

Пример 4. Согласно данному примеру питательную среду готовят аналогично технологии, описанной в примере 1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Гидролизат молока	44,2
Лактит	1,8
L-цистеин солянокислый	0,03
КН2PO4	0,035
Агар-агар	0,95
Вода	Остальное

Для выращивания используют Lactobacillus bulgaricus в количестве 3% от объема питательной среды. Полученный лактосодержащий концентрат характеризуется титром 10¹⁰ КОЕ/мл, кислотностью 100°Т при оптической плотности ≥0,8. В готовый концентрат после охлаждения вводят дополнительно 1 мас.% лактита.

Бактериальный концентрат, полученный при выращивании на питательной среде культуры Bifidobacterium, по вкусовым показателям соответствует требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1
Наименование показателя	Характеристика продукта
Внешний вид и консистенция	Однородная, мутная при взбалтывании жидкость с видимым ростом культуры
Вкус и запах	Кисловатый без посторонних привкусов и запахов
Цвет	Светловато-янтарный различных оттенков

По физико-химическим показателям концентрат соответствует требованиям, указанным в таблице 2.

Таблица 2
Наименование показателя	Норма
Кислотность, °Т, не более	90
Температура при выпуске с предприятия, °С, не более	4±2

Бактериальный концентрат, полученный при выращивании на питательной среде культуры Lactobacillus, по вкусовым показателям соответствует требованиям, указанным в таблице 3.

Таблица 3
Наименование показателя	Характеристика продукта
Внешний вид и консистенция	Однородная, мутная при взбалтывании жидкость с видимым ростом лактобактерий
Вкус и запах	Кисловатый без посторонних привкусов и запахов
Цвет	Светловато-янтарный различных оттенков

По физико-химическим показателям концентрат соответствует требованиям, указанным в таблице 4.

Таблица 4
Наименование показателя	Норма
Кислотность, °Т, не более	100
Температура при выпуске с предприятия, °С, не более	4±2

В таблице 5 приведены данные по исследованию биологической активности бифидо- или лактосодержащего концентрата при хранении.

Таблица 5
Длительность хранения бактериального концентрата согласно изобретению	Концентрат, вырабатываемый на основе Bifidobacterium, согласно изобретению	Концентрат, вырабатываемый на основе Lartobacillus, согласно изобретению
Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4
Исходный титр продукта в КОЕ/мл	1012	1012	1012	1010
Через 20 дней хранения	1010	1010	1012	1010
Через 40 дней хранения	-	-	1012	1011
Через 60 дней хранения	1010	1010	-	-
Через 70 дней хранения	-	-	1010	1011

Как видно из таблицы 5, титр лактобактерий в концентрате, полученном по примеру 4, через 40 и 70 дней хранения увеличивается за счет введения в него лактина, что было установлено авторами экспериментально.

Проведенные клинические исследования показали, что бактериальный концентрат обладает высокой антагонистической активностью, годен для всех возрастных категорий, обладает питательной ценностью, его бактерии биологически активны и начинают работать с момента попадания на слизистые оболочки. Особенно бактерии активны в отношении патогенных бактерий, находящихся на поверхности кожи и слизистых. Метаболиты, находящиеся в продукте (микроэлементы, летучие жирные кислоты, витамины, аминокислоты) благотворно действуют на желудочно-кишечный тракт.

Применение предлагаемых синбиотических продуктов способствует повышению секреторного IgA.

Все вышеперечисленное позволит использовать данный бактериальный концентрат в качестве биологически активной добавки при профилактике и для коррекции дисбактериоза взрослых и детей, в частности детей до 1 года, а также использовать в качестве закваски для приготовления кисломолочных диетических продуктов.

Установлено, что в бактериальном концентрате, изготовленном по предлагаемому способу, содержание жизнеспособных клеток бифидобактерий составляет 10¹², что на два порядка выше, чем в бифидосодержащем концентрате по прототипу, имеющем титр 10¹⁰. Улучшение показателей биологической активности обеспечивается за счет создания более благоприятных условий для роста бифидобактерий.

Бактериальный концентрат имеет также при длительном сроке хранения до 60 дней по сравнению с прототипом более высокий титр бифидобактерий, а именно 10¹⁰ КОЕ/мл против 10⁸ КОЕ/мл.

1. Способ получения бактериального концентрата, включающий приготовление питательной среды, введение посевной культуры в указанную питательную среду, выращивание культуры до получения готового продукта и последующее его охлаждение, отличающийся тем, что питательную среду готовят на основе гидролизата молока, в нее дополнительно вводят лактит, L-цистеин соляно-кислый, NaCl или КН₂РО₄ и стабилизирующую добавку с последующей стерилизацией при следующем количественном соотношении ее ингредиентов, мас.%:

Гидролизат молока	43,8-44,2
Лактит	1,8-2,2
L-цистеин соляно-кислый	0,008-0,03
KH2PO4 или NaCl	соответственно
	(0,031-0,035) или
	(0,38-0,42)
Стабилизирующая добавка	0,8-0,95
Вода	Остальное

причем в качестве посевной культуры используют Bifidobacterium или Lactobacillus, который вводят в количестве соответственно 5 и 3% от объема питательной среды, а выращивание осуществляют до получения бактериального концентрата с титром от 10¹⁰ до 10¹² КОЕ/мл и кислотностью от 70 до 100°Т.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют агар-агар.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют смесь агар-агара и пектина при массовом соотношении 1:1.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют смесь агар-агара и пищевой добавки Полсгаард при массовом соотношении 1:1.

5. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что в гидролизат молока до стерилизации дополнительно вводят 2 мас.% дрожжевого аутолизата.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после охлаждения в готовый бактериальный концентрат дополнительно вводят 1 мас.% лактита.