| Продукт | Мікробіологічний процес | Основні мікроорганізми |
| Сир (в цілому) | Молочнокисле бродіння, протеоліз, ліполіз | L. laсtis, S. cremoris, Lactobacillus |
| Тверді сири (чеддер, костромський) | Протеоліз і ліполіз | S. lactis, S. cremoris, рідко Leuconostoc cremoris, L. bulgaricus |
| М’які сири Камамбер Рокфор | Протеоліз і ліполіз Лі поліз і утворення синього пігменту | Спочатку на поверхні сиру ростуть гриби Geotrichum сandidum і Penicillium sp. Потім розвиваються мікроорганізми сирного слизу Bacterium erythrogenes Penicillium roqueforti |
| Швейцарський сир | Пропіоновокисле бродіння | Propionibacterium |
Деякі види сирів спеціально інфікують спорами пліснявого гриба Penicillium roquefortii. Ріст плісняви в м´якоті сиру надає йому характерного смаку і аромату (Датський блакитний, Горгонзола, Рокфор та ін.). Гострий присмак сиру Рокфор також зумовлений дією мікробної ліпази (розщеплює жири молока з утворенням жирних кислот – капронової, капринової, каприлової та ін.). Інший сорт сиру з пліснявою – Камамбер – одержують за допомогою гриба Penicillium camambertii за тією ж технологією.
Синє та зеленувате забарвлення і неповторний смак Рокфора зумовлені ростом у товщі сиру плісняви Penicillium rogueforti. Інколи при дозріванні сирів, що відбувається під дією плісняви, використовують безкольоровий мутантний штам P. rogueforti, щоб врахувати потреби тих споживачів, яким до вподоби смак, але неприємне забарвлення сиру.
Хоча більша кількість сирів є продуктом метаболізму молочнокислих бактерій, лічені сорти цього продукту виготовляють із використанням інших культур. Для виготовлення Швейцарського сиру використовують культури L. delbrueckii subsp. bulgaricus, S. salivarius subsp. thermophilus, Propionibacterium shermanii. Для блакитних сирів, таких як Рокфор, у процес бродіння включають спори Penicillium roqueforti. Для Камамберу – використовують спори Penicillium camembertii.
Дві корінеформні бактерії роду Brachybacterium використовують для отримання французьких сирів Грієр та Біфорт, проте роль цих культур у процесі бродіння невідома. У європейському червоному сирі в різній кількості виявляються бактерії роду Listeria.
Існує понад 400 різноманітних сортів сиру, які поділяються на 20 основних груп залежно від текстури, вмісту вологі, тривалості дозрівання, штамів культур, які використовуються при їх отриманні. За текстурою виділяють три види сирів: тверді, м’які, пастоподібні.
Тверді сири (вміст вологи становить 40 % і менше): Чеддер, Провалоні, Романо, Пармезан, Грієр, Емменталь, Едам. Терміни виготовлення усіх твердих сирів займають від 2 до 16 місяців.
М´які сири (вміст вологи 50-80 %) поділяють на:
- недозрілі (готові до вживання вже після первинної обробки) – моцарела, адигейській;
- дозрілі – камамбер, брі, бончестер.
Пастоподібні сири Рокфор, Менстер, Лімбург, Гауда виготовляють протягом 1-2 місяців.
Серед «незброджених» сирів можна виділити Моцарелу та Ньючетел.
Низький вологовміст твердих та пастоподібних сирів роблять їх практично неприйнятними для псування бактеріями і пліснявою. Деякі сири мають досить низькі окисно-відновні потенціали, завдяки чому в них можуть розмножуватися анаеробні мікроорганізми Clostridium pasterurianum, C. butyricum, C. sporogenes тощо. Росту клостридій перешкоджає додавання до сирів суміші поліфосфату.
1.10. Дієтичні властивості кисломолочних продуктів
Кисломолочні продукті є продуктами масового споживання, хоча володіють дієтичними, а інколи й лікувальними властивостями. Ще в кінці 19 ст. І.І.Мечніков звернув увагу на важливість нормальної діяльності мікрофлори кишечника, а у випадку порушення – на необхідність її відновлення за допомогою молочнокислих бактерій Lactobacillus acidophilus, що запобігають розвитку сторонньої мікрофлори. Дієтичних властивостей також надають продуктам бактерії роду Bifidobacterium.
Пробіотичні мікроорганізми є нормальними мешканцями кишечника здорової людини. Частіше це біфідобактерії, лактобактерії, деякі дріжджі та ін. У відомих пробіотичних препаратах вони використовуються як складові монокультур, такі як і окремі штами біфідобактерій в асоціації з іншими видами мікроорганізмів. До їх складу найчастіше входять B. bifidum, B.longum, B.adolescentis, B.infantis, B.breve.
Біфідобактерії являють собою групу бактерій, що відіграють важливу роль у життєдіяльності людини. Ця група мікрорроганізмів є складовою частиною нормальної мікрофлори шлунково-кишкового тракту людини і тварин. На основі аналізу 16S гену рибосомної РНК біфідобактерії відносяться до класу Actinobacteria, порядку Bifidobacteriales, утворюють родину Bifidobacteriaceae, типовий рід – Bifidobacterium. На даний час описано 31 вид біфідобактерій, які в останні роки були доповнені трьома новими видами.
Деякі продукти життєдіяльності мікроорганізмів володіють біологічною активністю (наприклад, вітаміни, антибіотики). Кисломолочні продукти, впливаючи на секреторну функцію шлунка, збуджують апетит і сприяють швидкому виділенню ферментів, які прискорюють процес перетравлювання їжі, нормалізують діяльність кишечника і сприятливо впливають на нервову систему. Дієтичні властивості кисломолочних продуктів, крім того, пояснюються їх легкою засвоюваністю за рахунок часткового розпаду білків молока.
Непереносимість лактози. Алергія на лактозу є нормальним станом для дорослих ссавців, у тому числі й для людини. До представників, які не мають лактозонеприйнятності можна віднести північних європейців, білих американців, членів двох племен із Африки. При споживанні в їжу певної кількості молока або ж морозива в організмі людей з неприйнятністю лактози спостерігаються розлади шлунково-кишкового тракту. Це обумовлено пониженою кількістю (або зовсім – відсутністю) лактази в кишківнику, завдяки чому бактерії при утилізації лактози метаболізують гази. Дихально-водневий тест на непереносимість лактози базується на вимірюванні рівня водню, який продукують анаероби, утилізуючи лактозу, що не засвоюється.
Молочнокислі продукти характеризуються зниженим вмістом лактози або повною її відсутністю, тому можуть з успіхом застосовуватися у харчуванні людей з непереносимістю лактози. Культури мікроорганізмів, які входять до складу кисломолочних продуктів, виявляють пробіотичну дію на організм.
Пробіотична дія на організм людини кисломолочних продуктів. Згідно вимог ВООЗ, пробіотиками називаються лише ті препарати, що відповідають критеріям відбору штамів: вони повинні бути чітко ідентифікованими, не патогенними, не токсичними, міститися у достатній кількості (не менше 106 КУО/мл), зберігати життєздатність при проходженні через весь шлунково-кишковий тракт та при зберіганні, повинні проявляти високу антагоністичну активність проти патогенних мікроорганізмів та мати здатність адгезуватися на клітинах епітелію макроорганізму.
Термобактерії і стрептобактерії зброджують глюкозу до D-, L- або DL-молочної кислоти; бета бактерії – до DL- молочної кислоти, СО2, оцтової кислоти і спирту; стрептобактерії – до L+ молочної кислоти, лейконостоки – до D- молочної кислоти, СО2, оцтової кислоти і спирту.
Фізіологічна роль оптичних ізомерів молочної кислот в організмі людини різноманітна. Екзогенна L(+) – молочна кислота легко асимілюється організмом, відіграє важливу роль у процесах обміну речовин і синтезі деяких речовин, інтенсифікує клітинне дихання на 80 %, тоді як L(-) – молочна кислота гірше переноситься організмом, може викликати алергічні реакції, порушення кислотно-лужної рівноваги організму. Швидкість окислення L(-) – молочної кислоти суттєво нижча, ніж у L(+) – молочної кислоти, вона спочатку перетворюється під дією ферменту дегідрогенази і тільки після цього асимілюється організмом.
ФАО/ВОЗ рекомендує наступні щоденні норми споживання L(-) – молочної кислоти: для дітей не більше 20 мг/кг ваги, для дорослих не більше 100 мг/кг ваги.
Метаболіти, які виявляють антибіотичну і бактерицидну дію. Молочнокислі бактерії продукують різні низькомолекулярні сполуки, які мають антибіотичну дію (табл. 1.6).
Таблиця 1.6
Низькомолекулярні сполуки, що продукуються молочнокислими бактеріями
| Антибіотик | Продуцент |
| Нізин Диплококцин Лактолін (пригнічує маслянокислі бактерії) Булгарин Ацидофілін, лактоцидин, ацидолін, лактобацилін | Lactococcus lactis Lactococcus cremoris Lactobacillus plantarum Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus acidophilus |
Метаболіти бактерицидної дії – бактеріоцини, що полегшують виживання штамів-продуцентів в умовах змішаних популяцій.
Бактеріоцини – це високомолекулярні сполуки з вузьким спектром антибактеріальної дії, що інгібують штами того ж роду і виду, до якого відноситься продуцент. Максимальне накопчення бактеріоцинів проходить в кінці експоненційної фази росту. Механізм їх дії оснований на зміні проникності клітинної мембрани для іонів калію, магнію, кобальту; інгібуванні транспортних процесів і синтезу білка, порушенні синтезу РНК, деградації ДНК і т.д. Наприклад, їх продукують молочнокислі стрептококи (L.lactis, L.cremoris).
Метаболіти, що виявляють пробіотичну і терапевтичну дію. Пробіотична дія молочнокислих бактерій зумовлена:
- молочнокислі мікроорганізми продукують метаболіти, здатні інгібувати ріст небажаних бактерій (органічні кислоти – оцтова, мурашина, бензойна інгібують грамнегативні патогенні мікроорганізми);
- молочна кислота виявляє позитивну дію на процес перетравлювання їжі, стимулює нормальні функції кишечника і, сумісно з специфічними антибіотиками, інгібує ріст шкідливих мікроорганізмів;
- різні види молочнокислих бактерій здатні адаптуватися до розмноження у кишечнику, в значній мірі змінюючи ріст інших груп бактерій і створюючи умови для їх рівноваги.
Leuconostoc і палички, що спричинюють гетероферментативне бродіння, продукують оцтову кислоту, S.thermophilus – мурашину кислоту, L.bulgaricum і L.acidophilum – бензойну кислоту. Здатність продукувати перекис водню, антибіотики і бактеріоцини також є показником їх пробіотичної дії.
Терапевтична дія штамів визначається наступними властивостями: нетоксичність, стійкість до речовин, присутніх в шлунково-кишковому тракті (фенолу, жовчі, NaCl, різних рівнів кислотності); адгезивна здатність; стійкість до антибіотиків; антагоністична активність по відношенню до патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів; продукування ферментів, вітамінів, полісахаридів та ін. Продукування гідрокси-метил-глутарової кислоти, наприклад, перешкоджає накопиченню холестерину. Наявність деяких речовин в клітинній стінці L. bulgaricum визначає антиканцерогенну дію по відношенню до онкологічних захворювань і т.д.
Специфічні ферменти приймають активну участь в дисоціації жовчних кислот, деградації нітрозамінів, гідролізі лактози і утилізації їжі.
Різні молочнокислі мікроорганізми мають хорошу здатність адсорбуватия до епітелію тонкого кишечника, що сприяє утворенню шару молочнокислих бактерій, із якого потім відбувається постійна інокуляція кишечника молочнокислими бактеріями і, в той же час, у цьому шарі зберігаються активні форми молочнокислих мікроорганізмів. Крім того, шар молочнокислих бактерій, що примикає до епітелія, виконує захисну роль, сприяючи стійкості організму до захворювань, що спричиняються ентеропатогенними бактеріями.
Деякі корисні властивості пробіотиків наведено в табл. 1.7.
Таблиця 1.7
Підсумки корисності пробіотиків для людини
| Ефект | Вплив на організм |
| Непереносимість лактози | Добре переносяться пробіотики |
| Гастроентерити | Зниження тривалості та розмаху хвороби |
| Зниження холестерину | Результати підтверджені тестами in vitro та in vivo |
| Зменшення розмірів пухлин | Обмежені дослідження на пацюках |
| Зниження ризику повторного розвинення пухлини | Позитивні результати при кількох вивченнях |
| Вироблення інтерферонів | Позитивні результати при кількох вивченнях |
| Вагінальний кандидоз | Змішані результати |
| Антигепертонічний ефект | Позитивні результати при багатьох дослідженнях |
| Зупинення раку товстої кишки | Деякі позитивні результати |
| Інфекція Halicobacter pylori | Продукування інгібіторів |
| Тривала діарея | Доведені позитивні результати |
| Продовження людського життя | Іще не доведено |
Пребіотики не є мікроорганізмами. Це субстрати для росту та розмноження пробіотичних культур. Вони жодним чином не впливають на організм людини, так як транзитом виходять через тонку кишку. Такі субстрати містять багато олігосахаридів, зокрема, таких як фруктоолігосахарид – інулін. На відміну від пробіотиків пребіотики можна додавати до багатьох продуктів харчування і зберігати протягом тривалого часу.
Контрольні запитання
1. Які напрями розвитку харчової біотехнології за цільовими продуктами?
2. Наведіть приклади застосування методів генної інженерії у харчовій біотехнології.
3. Які переваги одержання харчових ароматизаторів мікробіологічним шляхом?
4. Назвіть найбільш перспективні напрями розвитку харчової біотехнології. У чому їх особливість?
5. Охарактеризуйте процеси, що лежать в основі одержання молочнокислих продуктів.
6. Якими факторами визначається мікрофлора кисломолочних продуктів?
7. Яким чином проводиться підбір чистих культур мікроорганізмів для виробництва молочнокислих продуктів?
8. Які фактори враховують при підборі культур для заквасок?
9. Охарактеризуйте види заквашувальних препаратів, що використовуються у технологіях молочнокислих продуктів? Які основні правила приготування заквасок?
10. Які молочнокислі бактерії використовують для одержання кисломолочних продуктів, їх таксономічне положення?
11. Яка роль дріжджів у формуванні якості кисломолочних продуктів?
12. Які молочнокислі продукти одержують з використанням пропіоновокислих бактерій?
13. Яке значення оцтовокислих бактерій у технології молочнокислих продуктів?
14. У чому корисна дія на організм молочнокислих продуктів, що містять біфідобактерії?
15. Яким чином проводять підготовку молока, що використовують для одержання молочнокислих продуктів?
16. Охарактеризуйте мікроорганізми, які входять до складу заквасок для молочнокислих напоїв.
17. Які молочнокислі бактерії використовують для одержання сметани?
18. У чому полягають технологічні особливості одержання сметани?
19. Які біотехнологічні особливості одержання сиру кисломолочного?
20. Які особливості виготовлення масла, пахти та вершків?
21. Які є види масла? У чому полягає відмінність їх одержання?
22. Охарактеризуйте біохімічні процеси, що лежать в основі виготовлення сичужних сирів?
23. Порівняйте біотехнологію одержання сиру кисломолочного та сичужного.
24. Яка роль мікроорганізмів у виробництві деяких сортів сиру?
25. Які сполуки з антибіотичною дією продукують молочнокислі бактерії?
26. У чому полягає пробіотична дія на організм людини кисломолочних продуктів?
2. БІОТЕХНОЛОГІЯ ХЛІБОБУЛОЧНИХ ВИРОБІВ