1.1. Процеси, що протікають при ферментації молока

У молоці при ферментації можуть протікати шість основних реакцій, в результаті яких утворюються молочна, пропіонова, лимонна кислота, спирт, масляна кислота або відбувається коліформне газоутворення. Головною із цих реакцій є утворення молочної кислоти в процесі молочнокислого бродіння. Цей метаболічний процес молочнокислих бактерій лежить в основі ферментації, тобто сквашування молока.

В результаті молочнокислого бродіння лактоза молока гідролізується з утворенням галактози і глюкози. Зазвичай, перетворення галактози у глюкозу відбувається ще до сквашування молока, а наявні у молоці бактерії перетворюють глюкозу у молочну кислоту. Згусток казеїну утворюється в ізоелектричній точці цього білку (рН 4,6) під дією молочної кислоти.

При виробництві швейцарського сиру ключову роль відіграє пропіоновокисле бродіння з утворенням вуглекислого газу. Характерний смак пахти, сметани і вершкового сиру формується в результаті лимоннокислого бродіння, при якому утворюється диацетил, пропіонова, оцтова кислоти та інші сполуки.

Деякі молочнокислі продукти одержують на основі спиртового бродіння (кефір, кумис). Однак, при переробці інших молочних продуктів цей вид бродіння є небажаним. До реакцій, які призводять до погіршення якості молочних продуктів, належать маслянокисле бродіння та коліформне газоутворення.

Групу молочнокислих бактерій об’єднує здатність до утворення молочної кислоти із гексоз. Бактерії цієї групи поділяють на 2 підгрупи:

гомоферментативні – утворюють молочну кислоту як основний продукт бродіння;

гетероферментативні – в однаковій кількості утворюють лактат, етанол, вуглекислий газ із гексоз під час бродіння.

1.2. Одержання та підбір чистих культур мікроорганізмів для виробництва молочнокислих продуктів

Чисті культури молочнокислих бактерій одержують у спеціально обладнаних лабораторіях при науково-дослідних інститутах.

Основними етапами одержання чистих культур молочнокислих бактерій є:

• Селекція із природніх середовищ мешкання. Особливе значення має селекція місцевих штамів молочнокислих бактерій, тобто штамів, що відповідають географічному діапазону застосування. Такі штами краще адаптуються до молока, яке використовується в даній місцевості.

• Одержання накопичувальної культури. Зразки, отримані з різних джерел, збагачують молочнокислими бактеріями шляхом 2-3 кратного пересіву в стерильному знежиреному молоці.

• Виділення чистих культур. Накопичувальну культуру молочнокислих бактерій пересівають із відповідного розведення на щільні поживні середовища (наприклад, агар з гідролізованим молоком) в чашки Петрі і проводять культивування при певній температурі. Розведення для посіву вибирають з розрахунку, щоб в чашці виросло не більше 20-30 ізольованих колоній.

• Диференціація та ідентифікація. Виділені штами молочнокислих бактерій характеризують по мікроскопічній картині, активності сквашування (тривалості згортання молока) і органолептичних показниках. Одержані штами досліджують також на резистентність (стійкість до антибиотиків), перевіряють на чутливість до бактеріофага. Непридатні штами відбраковують.

• Перевірка на сталість ознак. Штами молочнокислих бактерій, виділених із природніх джерел, володіють різною стійкістю при пересівах в стерильне знежирене молоко. Цінними вважаються штами, які тривалий час зберігають біохімічну активність.

• Практичні дослідження.

• Колекціонування відібраних штамів чистих культур молочнокислих бактерій. Зберігаються чисті культури в музейних колекціях чистих культур галузевих науково-дослідних інститутів.

Однак, молочнокислі бактерії, які володіють виробничо-цінними властивостями, в природніх умовах зустрічаються рідко. Інтенсифікувати процес сквашування молока можна при використанні молочнокислих бактерій з підвищеною біохімічною активністю. Одержання таких штамів здійснюється дією мутагенних факторів (ультрафіолетових, гамма- і рентгенівських променів, хімічних речовин – нітрозосполук, формальдегіда, етиленаміна та ін.).