Другим способом сохранения закваски для йогурта является сушка. Используются
различные виды сушки:
- вакуумная
- распылением
- сублимация или лиофилизаци
- сублимация замороженных концентрированных культур.
Основные цели описанных разработок — во-первых, уменьшить трудозатраты на поддержание жидких культур; во-вторых, увеличить срок их хранения; в-третьих, облегчить пересылку культур почтой без заметного снижения их активности.
сушка до 1950-х гг. выполнялась под вакуумом, и результаты были неутешительными (сухие культуры содержали только 1-2% жизнеспособных бактерий). Для восстановления максимальной активности требовалось несколько пересадок. Метод консервирования заключался в следующем: к активной жидкой закваске в качестве защитного вещества добавляли лактозу, а для нейтрализации избыточной кислоты - карбонат кальция с последующим частичным концентрированием смеси (удалением сыворотки). Концентрированные закваски, которые находились к этому моменту в виде гранул, высушивали под вакуумом.
Работа, выполненная в США, показала, что добавление определенных веществ (например, аскорбиновой кислоты и глютамата натрия), помогает защитить бактериальные клетки в процессе сушки. Кроме того, в этой работе указывается, что закваски могут быть размножены в буферной среде. Целью получения такой среды является, во-
первых, увеличение числа жизнеспособных организмов/объема образца и, во-вторых, нейтрализация некоторых метаболитов (в основном молочной кислоты), которая может ингибировать рост бактерий при накоплении ее выше некоторого уровня. Культуры, законсервированные с помощью этого процесса, сохраняют свою активность после
хранения при 21 °С в течение 6 мес.
Другой метод распылительной сушки йогуртовых заквасок был разработан в Швеции. Утверждается, что этот метод, обладая преимуществами сушки при высоких температурах (75-80 °С), не вызывает каких-либо повреждений бактерий и поддерживает различные соотношения S.thermophilus : L.delbrueckii подвида bulgaricus в законсервированной культуре. Например, соотношение 40:60 в сухой культуре может использоваться для производства йогурта с выраженным вкусом (из-за высокого уровня L.delbrueckii подвида bulgaricus), для йогурта с более мягким вкусом может использоваться соотношение 60:40. Шведский метод распылительной сушки
включает следующие операции:
• культивирование закваски в стерилизованном концентрированном обезжиренном молоке (СМО 18-24 г/100 г);
• обогащение среды культивирования лизином, цистином и цианокобаламином;
• сушка при температуре 75-80 °С.
Несмотря на то, что авторы отмечают ряд достоинств метода, он не получил широкого применения.
Сообщается, что на кинетику отмирания L.delbrueckii подвида bulgaricus при распылительной сушке влияют следующие факторы:
• логарифмическое отношение выживания уменьшалось с увеличением температуры воздуха на выходе (при кинетике первого порядка);
• значения расчетной энергии активации (Еа) составляют 33,5 кДж/моль (выше 70 °С) и 86 кДж/моль (при температуре меньше 70 °С);
• соотношение между энтропией и энтальпией активации распылительной сушки и нагреванием в жидкой среде является линейным, однако данные для сушки попадают в диапазон отрицательной энтропии;
• высокая температура хранения и активность воды уменьшает жизнеспособность сухих клеток; I
• уровень жизнеспособности микроорганизмов в присутствии глютамата натрия (моно) и аскорбиновой кислоты выше при хранении при 4 °С (по сравнению с 20 °С);
• высушенные клетки чувствительны к некоторым ингибиторам из-за повреждения ДНК, стенок и мембран клеток.
Добавление перед сушкой декстрина, использование двухжидкостного распылителя и уменьшение температуры воздуха на выходе повышает выживаемость микроорганизмов йогурта. Используют также другие добавки и/или способы сушки, улучшающие выживаемость культур закваски йогурта и L.acidophilus, а именно;
• введение бетаина к осмотически напряженной среде защищало некоторые виды лактобацилл, но не защищало L.delbrueckii подвида bulgaricus;
• сушка культуры на фарфоровых бусинах или силикагеле;
• использование в качестве защитной среды сыворотки с добавкой дрожжевого экстракта и глюкозы;
• сушка клеток в псевдоожиженном слое.
Сублимированные или лиофилизированные закваски для йогурта получают при сушке культуры в замороженном виде. Этот метод консервирования закваски весьма популярен и направлен на увеличение надежности законсервированных культур, то есть закваски, полученные подобным образом, должны иметь более высокое содержание жизнеспособных микроорганизмов и их максимальное выживание при хранении по сравнению с закваской, высушенной под вакуумом или с применением распылительной сушки.
В лиофилизованных культурах выживаемость высока, и для получения лабораторной закваски требуется лишь небольшое количество культуры. Количество жизнеспособных бактерий/единиц в ней имеет тот же порядок величины, что и в жидкой закваске. Однако замораживание и сушка могут повредить законсервированные
микроорганизмы, в частности, мембраны клетки бактерий. В середине 1970-х гг. было запатентовано получение сублимированных культур закваски в среде культивирования, обогащенной некоторыми добавками для сведения к минимуму повреждений мембран клеток бактерий. Такая среда состоит из следующих компонентов:
• молочная основа (рН 6,0-6,5);
• добавки (например, аскорбиновая кислота, глютамат натрия (шопо), аспартам);
• криопротекторы - вещества, защищающие от переохлаждения (например, инозит, сорбит, маннитол, глюкоза, сахарозо-кукурузный сироп, диметилсульфоксид (ДМСО), мальтоза, моно- или дисахариды).
Другой подход, использованный для уменьшения повреждения клеток бактерий, заключается в добавлении к суспензии клеток некоторых криогенных веществ. Защитные растворенные вещества образуют водородные связи или имеют ионизирующую группу, и поэтому они стабилизируют мембрану клетки, предотвращая тем самым
повреждение клеток в процессе консервирования.
Можно сделать вывод, что выживание L.delbrueckii подвида bulgaricus увеличивалось благодаря L-глутаминовой кислоте, L-аргинину и ацетилглицину, а выживание S.thermophilus и L.acidophilus обусловлено этими веществами, а также DL-пиролидин-карбоновой кислотой и DL-яблочной кислотой. Кроме того, культура L.delbrueckii подвида bulgaricus более подвержена клеточному повреждению, чем S.thermophilus.
Из-за низкой выживаемости культур закваски ранние коммерческие сублимированные культуры не годились для прямого заквашивания в резервуаре (DVS), и для восстановления их активности перед сквашиванием было необходимо пересевать эти культуры несколько раз. В 1980-х гг. был запатентован процесс, в котором
культуры закваски для сыра выращивают в специальной среде, содержащей питательный субстрат, а рН поддерживается на уровне > 5,5 с помощью добавления для нейтрализации гидроксида аммония. Удаление оказывающего ингибирующее действие лактата аммония осуществлялось с помощью ультрафильтрации и добавления воды. Концентрированную культуру затем сублимируют, и она становится пригодной для прямого заквашивания в резервуаре (DVS); можно с уверенностью предположить, что подобный подход можно использовать для концентрирования культур закваски йогурта с целью их использования в системах с прямым заквашиванием в
резервуаре (DVS).
В качестве хорошего вещества для защиты культур закваски широко применяют сухое молоко; сообщается также об использовании сухого молока при количестве СМО до 20-25 г/100 г, однако более реальной представляется содержание СМО 16 г/100 г в среде культивирования. Типичная процедура консервирования смешанной культуры закваски йогурта описана в статье. Из вышесказанного очевидно, что на выживаемость лиофилизованных культур закваски влияет несколько различных факторов.
8.2.2.1 Среда культивирования
Обезжиренное молоко и/или сыворотка с экстрактом дрожжей или гидролизованным белком являются хорошей средой для культивирования консервированных сублимацией культур. Микроорганизмы должны размножаться при оптимальных для них температурах. Лучшая выживаемость наблюдалась при культивировании замораженных и
сублимированных микроорганизмов L.delbrueckii подвида bulgaricus в присутствии кальция. Рекомендуется также нейтрализация среды культивирования до рН 5-6.
8.2.2.2 Клеточная биомасса и состав среды
Наличие культуры с параметрами > 1010 кое/мл, включая нейтрализацию среды взвеси, улучшает выживаемость культуры закваски в присутствии веществ, защищающих от переохлаждения. Также рекомендуется удалять из среды культивирования карбонильные соединения, поскольку в бактериальных клетках они могут реагировать с аминогруппами и могут ускорять гибель этих клеток. Выращивание L.delbrueckii подвида bulgaricus в среде с постоянным рН 5,7 и обогащенной цитратом натрия и Tween 80, улучшает выживаемость в десять раз, однако добавление определенных полимеров (желатина, ксантановой камеди (смолы) и мальтодекстрина) оказывает вредное воздействие на стабильность S.thermophilus во время хранения при 20 С. При этом снижение активности a- и b-галактозидаз Bifidobacterium longum во время хранения при 20 °С выражено более явно, чем у аналогичных культур, хранящихся при 4 °С или -20 °С/
8.2.2.3 Сублимация, расфасовка и хранение
Cообщается, что по сравнению с сублимацией при атмосферном давлении сублимация под вакуумом более пригодна для S.thermophilus; суспензия клеток в восстановленном обезжиренном молоке обеспечивает хорошую защиту для клеток. Хранение высушенной культуры в вакууме или азоте обеспечивает лучшую выживаемость
культур йогурта, S.thermophilus сохраняются хорошо, в то время как L.delbrueckii подвида bulgaricus более чувствительны к замораживанию и сушке. Сообщается, что выживание микроорганизмов наиболее высоко, когда сухая культура хранится при относительной влажности 11% и температуре 5 °С.
8.2.2.4 Реактивация
Рекомендуется, чтобы потребители закваски следовали инструкциям изготовителя ее культуры. Среда для восстановления и температура (20 °С) могут влиять на утечку клеточных рибонуклеотидов поврежденных клеток.
Лиофилизированные культуры имеют более длинную лаг-фазу и для получения активной жидкой культуры должны быть пересеяны по крайней мере дважды. Поэтому для получения производственной закваски используется схема 1 - в противном случае для прямого заквашивания (инокуляции) производственной закваски
требуются большие количества сухой культуры и длительный период сквашивания (инкубации). Этот подход не рекомендуется по двум основным причинам: во-первых, производственная закваска может оказаться неактивной при использовании для изготовления йогурта, и, во-вторых, с экономической точки зрения такой подход
может оказаться весьма дорогостоящим. Концентрированные сублимированные культуры появились на рынке, и их можно использовать для прямого заквашивания (инокуляции) при получении производственной закваски или для
внесения непосредственно в молоко (DVS) для изготовления йогурта. В обоих случаях хотя длительность производства может увеличиться на 2-3 ч, значительная экономия может быть достигнута устранением потребности
в персонале, обученном для работы с заквасками.
