Сүт өнімдерін өндіру биотехнологиясы

 

Химиялық факторлар.

Орта құрамы. Сүт және сүт өнімдерінен табылатын барлық микроағзалардың ішінен сүтқышқылды микроағзалар орта құрамының өзгеруіне сезімтал болып табылады.

Ақуыздар, пептондар, пептидтер  және амин қышқыолдары микроағзалардың  көбеюін ынталандырады. Ақуыздар претеролитикалық процестер өтуі жағдайында азоттық  қосылыстардың көзі болып табылады. Пептондар мен пептидтер бактериялардың өсуін жылдамдатады. Амин қышқылдары құрылымдық зат алмасуға қатысады. Сүт қышқылды бактериялар ортада витаминдердің болуын қажет  етеді.

Сүтті бактериялардың өсіп-өнуі үшін орта ретінде қолданған кезде  азотты заттардың кемшілігін мына амалдардың көмелімен толтырады: сүтқышқылды бактериялардың өзіндік протеолитикалық белсенділігі негізінде; бағытты түрде сүтқышқылды бір-бірін қажетті заттармен қамтамасыз ететін бактериялардың комбинациясын құру арқылы.

Көмірсулар. Лактоза сүттен табылатын бірден-бір көмірсу болып табылады. Лактозаны ыдырату қабілетіне ие микроағзалардың даму процесінде глюкоза және галактоза түзіледі. Бұларды өз кезегінде басқа, лактозаны ашыта алмайтын микроағзалар (сіркеқышқылды бактериялар, дрожжилер) қолдана алады.

Май және май қышқылдары. Сүтқышқылды бактериялар кәдімі сүтте де, майсыздандырылған көк  сүтте де жақсы өсіп-өнеді. Яғни майдың оларға ықпалы жоқ.

Минералды заттар. Барлық сүтқышқылды бактериялар әсіресе магний мен натрийді қажет етеді. Темір тұздары қышқыл түзу қуатын жоғарылатады. Аромат түзетін бактериялардың тіршілігі үшін магний қажет болып табылады. Бұл бактериялар сүттің жыл мезгілдерінеде өзгеруіне кедергі болады.

Антибиотиктер. Сүтқышқылды  бактерияларға антибиотиктер теріс  әсер етеді.

Орта реакциясы. Орта реакциясы, яғни оның қышқылдылығы микроорганизмдердің тіршілігіне үлкен әсер тигізеді. Орта қышқылдылығына төзімділігі бойынша микроағзалар үш топқа бөлінеді:

- ацидофилді – қышқыл  ортада жақсы өсіп-өнеді;

- нейтрофилді – нейтрал  ортаны жақсы көреді, бірақ кейбір түрлері қышқыл ортада да (рН 5,0-4,5) өсе береді. Оларды термотұрақты деп атайды.

- алкафилді – сілтелі  рН 9,0 ортада жақсы өседі. Сүтте  бұл топтағы микробтар өте  сирек кездеседі.

Ортаның тотықтыру-тотықсыздындыру  жағдайы (ортада от тегінің болуы). Сүтқышқылды бактериялар факультеттік анаэробтарға жатады. Олар от тегі болуын қажет етпейді. Тек кейбір түрлері ғана от тегінің болуын қалайды.

Физикалық факторлар.

Температура. Температураға қатысы бойынша микроағзалар психрофилді, психротрофты, мезофилді және термофилді деп төрт топқа бөлінеді. Сүтқышқылды бактериялар мезофил және термофилдерге жатады. Бактериялардың кез келген түрінің өзі үшін оптималды температурасы болады. Оптимумнан жоғары тептература бергенде бактерия сол сәтте жойылмайды, процесс уақыт барысында өтеді. Оптимумнан сәл жоғары температурада бактерия жылулық шок үстінде болады. Бұндай жағдайда болғаннан соң клеткалар қайта белсенділік білдіруі мүмкін. Ұзақ уақыттан кейін бактерия жойылады. Кейьір бактериялардың споралары судың қайнау температурасында бірнеше сағат ішінде болудан кейін де жойылмайды.

Ортаның ылғалдылығы микроағзалартың өсіп-өнуіне үлкен әсер тигізеді. Микроағзалар ортада белгілі мөлшердің төмен емес деңгейде бос су болған жағдайда ғана көбейеді. Әр түрлі микроағзалар үшін суға қажеттілік кең мәндер ішінде жатады. Микроорганизмдер бұл көрсеткіш бойынша гидрофиттерге (суды жақсы көреді), мезофиттерге (суды орташа деңгейде жақсы көреті), ксерофиттерге (құрғақты жақсы көреді) бөлінеді. Бактериялар мен дрожжилер негізінен гидрофиттер болып табылады. Зең саңырауқұлақтары көбінесе мезофиттерге жатады.

Микроағзалардың өсіп-өнуі үшін су мөлшерінің абсолют мәні емес, оның қолжетімділігі  табылады. Бұл  жағдай «су белсенділігі» көрсеткішімен  анықталады. Су белсенділігінің мәні  0 – 1 аралығында өзгереді. Су белсенділігі 0,7-ден төмен тағам өнімдері ұзақ уақыт ішінде микробтардың әсерінен бұзылмай сақталады.

Сәуле энергиясы – СРС

Биологиялық факторлар.

Сүт өнімдерін өндіру кезінде микрофлораның өіп-өнуіне ықпал етерін негізгі биологиялық фактор болып әр түрлі микроағзалардың бір-бірімен өзара әрекеттестігі табылады. Сүт және сүт өнімдеріндегі микроағзалары арасында өзара әрекеттестіктің мына түрлері кездеседі: симбиоз, синергизм, комменсализм, метаболизм, антогонизм ижәне паразитизм.

Симбиоз жағдайында микроағзалар бірге өсіп-өнуден өзара пайда  көреді.

Синергизм жағдайына  екі түрлі микроорганизмдер ортада өсіп-өнуі кезінде екеуі жеке беретін өзгерістер енгізеді.

Комменсализм жағдайында бактериялардың бір түрі екінші түрлі  бактериялардың зат алмасу өнімдерімен көректенеді, ал өзі оған пайда келтірмейді.

Метаболизм жағдайында бактериялардың бір түрі екінші түрлі  бактериялардың өсіп-өнуіне қолайлы  жағдай тудырады.

Антагонизм жағдайында микроағзалардың екі немесе бірнеше  түрлерібір-бірімен өзара күресте болады.

Паразитизм жағдайында бактериялардың бір түрі екінші түрлі  бактериялардың тірі жасушаларымен  көректенеді.

Синегризм, комменсализм және метаболизм ұғымдары симбиоздың түр-түрлері деп қарастырылады.

Бір түрлі микроағзалар әр түрлі жағдайларға (арытқының мөлшері, орта температурасы, орта реакциясы және т.б.) байланысты өзара стимулятор немесе ингибитор ролін атқаруы мүмкін.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 4. Микроағзалардың сүттегі тіршілігіне және санына ықпал етуші факторлар (жалғасы)

 

Сүтті механикалық  өңдеу.

 

Механикалық өңдеуге мыналар жатады:

- тазалау;

- гомогендеу;

- сепараторлау;

- мембраналық әдістермен өңдеу.

Сүтті тазалау деп оны сауу, тасымалдау кезінде түскен механикалық қосындылардан ажырату процесін айтады. Тазалау сүзу (фильтрлеу) немесе сүт тазалағыш сеператордан өткізу арқылы жүзеге асырылады. Механикалық фильтрлеу сүтті толық тазаламайды: так қана ірі қосындылар ажыратылады, жаңа түскен сүт фильтрдегі ластанған сүтпен араласады және қосымша микробтармен ластанады. Толық тазалау тек сүт тазалағыш сепаратордан өткізгенде жүзеге асырылады. Сепаратордан өткізу тек механикалық қосындырадан ғана емес, аз да болса бактериалардан да тазалайды.

Гомогендеу – сүттегі май түйіршіктерді майдалау мақсатында жүргізілетін механикалық өңдеу процесі болып табылады. Гомогендеу сметана, балмұздақ, сүтқышқылды өнімдер сияқтылар өндіру кезінде міндетті процесс болып табылады. Гомогендеу процесі нәтижеснде сүттің қасиеттері өзгереді. Май түйіршіктерінің бетінің және онда ғы ақуызды компоненттердің адсобциясының үлкеюіне байланысты сүттің тұтқырлығы  жоғарылайды. Сүтті шикі түрінде гомогендегенде оның титрлік және активтік қышқылдылығы ұлғаяды.

Гомогендеу сүттегі  май түйршіктерін бір өлшеге келтірумен қатар сары май, балқытылған сырдың консистенциясын бір қалыпқа келтіру үшін қолданылады.

Сепараторлау – табиғи сүтті кілегей және майсыздандырылған сүтке бөлу процесі болып табылады. Конструкциясы бойынша әр түрлі сепараторлардың көмегімен жүзеге асырылады.

Мембраналық өңдеу  әдістері. Сүтті белгілі қысыммен жартылай өткізгіш мембраналардан өткізіп, жеке фракцияларға бөлуге болады. Мембраналық өңдеу процестерінің үш түрі кездеседі: микрофильтрлеу, ультрафильтрлеу және кері осмос.

Жылумен өңдеу.

Жылумен өңдеу сүтті  салқындату, пастерлеу және стерилдеу арқылы жүзеге асырылады.

Салқындату. Фермада жаңа сауылған сүтті тазартудан өткізгеннен кейін дереу 4 – 6 °С температураға дейін салқындатады. Бұндай жағдайда микроағалардың барлық түрлерінің өсіп өнуі бәсеңдейді. Сүтқышқылды бактериялар мен ішек таяқшаларының көбеюі тоқталады. Төменгі температурада сүтті 18-20 сағатқа дейін қасиеттерін өзгертпей сақтауға болады.  Бірақ ұзақ сақтаған кезде  температура 0 °С маңайнда болса да микробтардың саны едәуір көбейіп, бірнеше күннен кейін 1 мл сүтте 10 миллионнан жүздеген миллионға дейін микробтар табылады. Олар психрофилді микробтар болып табылады және сүттегі ақуыздар мен майды ыдыратады.

Пастерлеу – сүтті 100 ° С температурадан төмен температурада өңдеу. Пастерлеу мақсаты болып микробтардың сатын көптеп азайту, ферменттердің белсенділігін жоғалту және жсүттің физика-химиялық қасиеттерін сапалы дайын өнім шығуын қамтамасыз ететіндей ғылып өзгерту табылады.

Осыған орай сүт өнімдерін  өндіру кезінде әр түрлі жылумен  өңдеу режимдері қолданылады. Патогенді  споралар түземеуші микроорганизмдердің ішінен температураға ең шыдамды болып туберкулез ауруын қоздыратын микробтар табылады, сондықтан осы бактериялардың жойылуы пастерлеу режимдерінің сенімділігінің критерийі болып табылады.

Сүт өнеркәсібінде төмендегі  пастерлеу режимдері қолданылады:

- ұзақ пастерлеу –  63-65 °С температурада 30 минут ұстап пастерлеу;

- қысқа мерзім пастерлеу  - 74-75 °С температурада 15-20 секунд ұстап пастерлеу;

- лезде пастерлеу - 85-90 °С температураға 30 минут ұстаусыз  пастерлеу.

Пастерлеу тиімділігі әсер ету температурасы және ауқытынан , механикалық қоспалардың болуы және шикі сүттің бактериялық ластануынан, сонадай-ақ сүт микрофлорасының сапалық құрамынан тәуелді болып табылады.

Пастерлеуден кейін сүтте қалған  микрофлораны пастерленген сүттің қалдық микрофлорасы дейміз. Қысқа мерзім пастерлеуден кейін сүтте термофилді сүтқышқылды стрептококктар мен таяқшалар, энтерококктар, микрококктар, бактериялардың споралары қалады. Лезде пастерленген сүттің микрофлорасын термофилді сүтқышқылды таяқшалар және бактериялардың споралары құрайды.

Сүтті пастерлеуден кейін  қалған бактериялардың саны шикі сүттегі бактериялардың бастапқы  санынан 0,01 % (пастерлеу тиімділігі жоғары)  немесе 1,5-2,0 % (пастерлеу тиімділігі төмен) құруы мүмкін.

Сүтқышқылды бактериялар ең аз мөлшерде ұзақ пастерлеуден кейін қалады. Бұндай пастерлеу режимінде казеин молекулары ұлғаяды, сонымен микроағзаларың ферменттері үшін қол жеткісіз болып қалады.

Стерилдеу -  сүтті 100 ° С температурадан жоғары температурада өңдеу.

Стерилдеу мақсаты - микроағзалардың вегетативтік түрімен бірге олардың спораларында жою. Стерилдеу тиімділігі шикі сүттегі термотұрақты споралардың үлесінен тәуелді болып табылады. Бұндай споралардың 1 мл стерилденген сүттегі саны 100-ден аспауы керек.

Сүтті үш түрлі тәсілмен стерилдеуге болады:

1-тәсіл. Екі қайтара стерилдеу. Бұнда сүтті 135-140 ° С температурада құбырда (ағынды түрде) стерилдейді, содан соң бөтелкелерге құяды да, аузын жауып  стерилдей аппаратында (стерилизаторда) 116-120 °С температурада қайта стерилдейді де соңынан суытады;

2-тәсіл. Ағынды түрде стерилизаторда стерилдеп, асептикалық жағдайда ыдыстау тәсілі. Бұнда сүтке судан алынған бу қосып стерилдейді. Сүт бір сәтте 140 ° С температураға дейін қыздырады, осы температурада 4 секунд ұстайды. Соңынан сүтті 20 °С температураға дейін салқындатады және асептикалық жағдайда ыдыстарға құяды;

3-тәсіл. Алдын ала сүтті пастерлеп барып стерилдеу тәсілі. Алымен сүтті 80 °С температурада 15 секунд ұстап пастерлейді, содан соң 2-тәсіл бойынша стерилдеуден өткізеді.

Микрофлораны  инактивациялаудың физикалық және химиялық тәсілдері (СРС).

Сүттегі бактерияларды  жою үшін ультрафиолет сәулелерімен, иондаушы сәулелермен сәулелеу және бактериофугирлеу сияқты физикалық тәсілдер қолданылады.

Химиялық тәсілдерге негізінен сорбин қышқылымен және оның тұздарымен ингибирлеу тәсілі қолданылады.

Бұл мақсатта басқа да химиялық қосылыстар қолданылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 5-6. Сүт өнімдерін өндіруде қолданылатын бактериялық препараттар

 

1 Ашытқылар  мен бактериялық концентраттар

 

Сүт өмімдерін өндіру кезінде ашытқы немесе бактериялық  концентраттар түріндегі сүтқышқылды бактериялар қолданылады.

Ашытқы – сүтқышқылды  бактериялардың арнайы құрастырылған  комбинациялары болып табылады. Сүт  өмімдерін өндіру үшін қолданылатын таза культуралардан дайындалған ашытқылардың құрамына сүтқышқылды бактериялардың мынадай түрледі кіреді:

- сүтқышқылды стрептококктар,

- сүтқышқылды таяқшалар, 

- бифидобактериялар, 

- пропионқышқылды бактериялар, 

- саңырауқұлақ культуралары,

- кефир ашытқысы.

Бактериялық концентраттар  – кәдүмгі ашытқылардың құрамына кіретін микроағзалардың жоғары концентрациялы суспензиялары болып  табылады. Олардың 1 грамындағы микробтар  саны 150-ден 300 млрд. жасушалар құрайды. Ашытқыдағы микроб жасушаларының саны 0,5 – 1,5 млн.

Бакконцентраттарды қолдану  мынадай артықшылық береді:

- аналық, аралық және өндірістік ашытқы дайындамауға, яғни уақыт үнемдеуге және ашытқы белсенділігін жоғалтпауға мүмкіндік береді;

- штаммдар арасындағы  қажетті тепе-теңдіктің бұзылмауын қамтамасыз етеді;

- штаммдар комбинациясын  күнделікті өзгертуге, штаммдарды  жоғары  түрділіктеп ауыстырып  отыруға мүмкіндік береді және  бактериофаг орын алмауын қамтамасыз  етеді;