Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение бактериальных заквасок, стартовых культур и биопрепаратов. Учебно-методическое пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО
Ю. Г. Базарнова Т. А. Кузнецова О. Б. Иванченко
ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ
ЗАКВАСОК, СТАРТОВЫХ КУЛЬТУР
И БИОПРЕПАРАТОВ
Учебно-методическое пособие
ПОЛИТЕХ-ПРЕСС
Санкт-Петербургский
политехнический университет
Петра Великого
Санкт-Петербург
2021
УДК 663.15(075.8)
ББК 30.16
Б17
Р е ц е н з е н т ы:
Доктор химических наук, профессор, профессор Санкт-Петербургского
государственного технологического института А. И. Гинак
Доктор технических наук, профессор РАН, главный научный сотрудник
ВНИИПД – филиала Федерального научного центра пищевых систем
им. В. М. Горбатова РАН Н. Ю. Шарова
Базарнова Ю. Г.
: учеб.-метод. пособие / Ю. Г. Базарнова, Т. А. Кузнецова,
О. Б. Иванченко. – СПб. : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2021. – 170 c.
В учебно-методическом пособии рассмотрены химико-технологические свойства микроорганизмов-продуцентов, входящих в состав стартовых
культур, бактериальных заквасок и биопрепаратов для пищевой инженерии.
Значительное внимание отведено биохимическим процессам, метаболизму
и морфологической характеристике бактериальных заквасок, способам их
приготовления в специализированных лабораториях и производственных
условиях для применения в пищевых технологиях. Приведены характеристики заквасок для хлебопечения и стартовых культур для ферментации колбас, а также симбиотических сообществ микроорганизмов в составе чайного
и кефирного грибов.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов вузов укрупненной группы специальностей 190000 «Промышленная экология и биотехнологии», аспирантов, выполняющих исследования по научным специальностям 03.01.06 «Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)», 05.18.07
«Биотехнология пищевых продуктов и биологически активных веществ».
Табл. 19. Ил. 22. Библиогр.: 33 назв.
Печатается по решению
Совета по издательской деятельности Ученого совета
Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
© Базарнова Ю. Г., Кузнецова Т. А.,
Иванченко О. Б., 2021
doi: 10.18720/SPBPU/2/id21-15
© Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого, 2021
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation
PETER THE GREAT ST. PETERSBURG
POLYTECHNIC UNIVERSITY
Y. G. Bazarnova T. A. Kuznetsova O. B. Ivanchenko
USE OF BACTERIAL STARTER
CULTURES AND BIOPREPARATIONS
Training manual
POLYTECH-PRESS
Peter the Great
St.Petersburg Polytechnic
University
Saint-Petersburg
2021
R e v i e w e r s:
Doctor of Chemistry, professor, professor at Saint Petersburg
State Institute of Technology A. I. Ginak
Doctor of Engineering, professor of the Russian Academy
of Sciences, senior lead researcher at the All-Russian Research Institute
for Food Additives – branch of V. M. Gorbatov Federal Research Center
for Food Systems of RAS N. Y. Sharova
Bazarnova Y. G. :
training manual / Y. G. Bazarnova, T. A. Kuznetsova, O. B. Ivanchenko. –
St. Petersburg: POLYTECH-PRESS, 2021. – 170 p.
The manual considers chemical and technological properties of
microorganism-producers, which are part of starter cultures, bacterial starter
cultures, and biopreparations for food engineering. A lot of attention is given
to biochemical processes, metabolism, and morphological characteristics
of bacterial starter cultures and methods of their preparation in specialized
laboratories and production conditions for use in the food technology. The
characteristics of sourdough and starter cultures for sausage fermentation as well
as symbiotic microorganism communities of tea and milk (ker) fungi are given.
The manual is intended for students of universities of the consolidated
group of majors 190000 “Industrial ecology and biotechnology”, graduate
students doing research in scientic majors 03.01.06 “Biotechnology (including
bionanotechnology)”, 05.18.07 “Biotechnology of food products and
biologically active substances”.
Tables 19. Figures 22. References: 33 titles.
Printed by the Publishing Council
of the Peter the Great St. Petersburg polytechnic university Academic Council.
© Bazarnova Y. G., Kuznetsova T. A.,
Ivanchenko O. B., 2021
doi: 10.18720/SPBPU/2/id21-15
© Peter the Great St. Petersburg
Polytechnic University, 2021
Введение .................................................................................................... 7
Г л а в а 1. ........... 9
Г л а в а 2.
..................................................................16
2.1. Пропионовокислые бактерии ...........................................................16
2.2. Уксуснокислые бактерии ...................................................................19
2.3. Бифидобактерии ................................................................................20
2.4. Маслянокислые бактерии .................................................................23
2.5. Молочнокислые бактерии .................................................................25
2.5.1. Гомоферментативные молочнокислые бактерии ..........................37
2.5.2. Гетероферментативные молочнокислые бактерии .......................39
2.5.3. Ассоциированный рост молочнокислых бактерий .......................40
2.5.4. Образование экзополисахаридов молочнокислыми
бактериями ...............................................................................................42
2.6. Микроскопические грибы ............................................................... 44
2.7. Дрожжи ..............................................................................................46
2.8. Чайный гриб (Medusomyces gisevii) .....................................................53
2.9. Кефирный (молочный) гриб .............................................................56
Г л а в а 3. .......................59
3.1. Стартовые культуры ...........................................................................62
3.2. Закваски для кисломолочных продуктов
и общие правила их приготовления ........................................................67
3.2.1. Приготовление заквасок в специализированных
лабораториях ............................................................................................71
3.2.2. Применение заквасок в производственных условиях ...................75
3.3. Заквасочные культуры для хлебопекарного производства .............82
3.4. Пороки заквасок ................................................................................86
3.5. Микробиологический контроль качества заквасок .........................88
Практические работы ............................................................................. 94
Практическая работа № 1. Принципы составления питательных
сред для культивирования микроорганизмов ........................................ 94
Практическая работа № 2. Методы стерилизации сред и посуды ......103
5
Лабораторные работы ............................................................................109
Лабораторная работа № 1. Приготовление и исследование
препаратов бактерий, применяемых в микробном синтезе .................109
Лабораторная работа № 2. Методы выделения чистых культур
микроорганизмов ................................................................................... 121
Лабораторная работа № 3. Изучение особенностей роста
микроорганизмов на питательных средах различного состава ............125
Лабораторная работа № 4. Исследование процесса культивирования
дрожжей на различных углеродсодержащих средах.............................. 132
Лабораторная работа № 5. Исследование микрофлоры
кисломолочных заквасок ....................................................................... 138
Лабораторная работа № 6. Физико-химические
и микробиологические методы контроля кисломолочных
заквасок ..................................................................................................145
Лабораторная работа № 7. Определение молочнокислых
микроорганизмов в ферментированных молочных продуктах,
заквасках, бактериальных препаратах .................................................. 151
Лабораторная работа № 8. Влияние стартовых культур
на формирование качества хлебобулочных изделий ............................155
Глоссарий ...............................................................................................160
Библиографический список ..................................................................167
ВВЕДЕНИЕ
Статистические данные Организации Объединенных Наций
(ООН) по вопросам продовольствия и сельского хозяйства сви-
детельствуют о том, что проблема обеспечения населения нашей
планеты продуктами питания внушает серьезные опасения. По этим
данным, более половины населения Земли не обеспечено достаточным количеством продуктов питания, примерно 500 млн человек
голодают, а около 2 млрд питаются недостаточно или неправильно.
С развитием науки о питании доказано, что потребление ферментированных продуктов связано с многочисленными преимуществами для здоровья, обусловленными биохимическими
изменениями компонентов пищи и повышением их пищевой и
биологической ценности, а также введением жизнеспособных микроорганизмов, имеющих потенциал пробиотических, в организм
человека. Контролируемый рост микроорганизмов позволяет проводить ферментацию в нужном направлении, варьируя и усиливая
необходимые свойства продукта.
Учебно-методическое пособие «Применение бактериальных
заквасок, стартовых культур и биопрепаратов» включает введение,
три главы, практические и лабораторные работы, глоссарий, библиографический список.
В учебно-методическом пособии представлены характеристики микроорганизмов, применяемых в пищевой биотехнологии в
качестве микроорганизмов-продуцентов, и предъявляемые к ним
требования, описаны критерии оценки эффективности биотех-
нологических процессов, уделено внимание метаболизму и морфологической характеристике объектов биотехнологии, их систематическим характеристикам, симбиотическим сообществам
микроорганизмов, которые используют в пищевой биотехнологии,
7
в том числе чайному и кефирному (молочному) грибам. Даны описания понятий бактериальных заквасок и концентратов, стартовых культур и биопрепаратов, а также классификация, правила
приготовления заквасок для молочных продуктов в лаборатории
и в производственных условиях. Приведены сведения о заквасках
и стартовых культурах для хлебобулочных изделий и ферментации колбас. В конце каждой главы содержатся вопросы для самоконтроля.
Лабораторные работы способствуют получению навыков проведения исследований микрофлоры, применяемой в микробном синтезе, методов выделения чистых культур, изучению особенностей
роста микроорганизмов на питательных средах, культивированию
дрожжей на различных углеродсодержащих средах, освоению методов контроля заквасок, исследованию влияния стартовых культур
на формирование качества хлебобулочных изделий.
Практические работы нацелены на изучение принципов составления питательных сред в биотехнологическом производстве
и методов стерилизации. Лабораторные и практические работы
содержат теоретическую часть, задания для самостоятельной работы и вопросы для самоконтроля.
Учебно-методическое пособие расширит представление сту-
дентов о пробиотических микроорганизмах и направлениях их
использования в пищевой биотехнологии.
Г л а в а 1
Ассортимент продуктов биотехнологий очень широк. По разно-
образию и объемам производства на первом месте стоят продукты,
получаемые в результате использования процессов, основанных на
жизнедеятельности микроорганизмов. Эти продукты подразделяются на три основные группы.
Первая группа – биомасса, которая является целевым продуктом (дрожжи, белок одноклеточных) или используется в качестве
биологического объекта (биометаногенез, бактериальное выщелачивание металлов);
Вторая группа – первичные метаболиты – низкомолекулярные
соединения, необходимые для роста микроорганизмов в качестве
структурных едениц макромолекул, коферментов (аминокислоты,
витамины, органические кислоты);
Третья группа – вторичные метаболиты (идиолиты) – соединения, не требующиеся для роста микроорганизмов и не связанные
с их ростом (антибиотики, алкалоиды, гормоны роста и токсины).
Среди продуктов микробиологического синтеза есть огромное
количество различных биологически активных соединений, в том
числе белковых и лекарственных веществ, ферментов, а также энергоносителей (биогаз, спирты), минеральных ресурсов (металлы),
средств для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур
(биоинсектициды) и биоудобрений.
В связи с развитием новейших методов биотехнологии (инженерной энзимологии, клеточной и генной инженерии) спектр целевых
продуктов непрерывно пополняется. Растет доля средств диагностики
9
и лечения (гибридомы, моноклональные антитела, вакцины и сыворотки, гормоны, модифицированные антибиотики).
Основными элементами, составляющими биотехнологические
процессы, являются биологический объект, субстрат, аппаратура
и продукт. Биологический объект – активное начало в биотехнологических процессах и один из наиболее важных ее элементов.
Номенклатура биологических объектов бурно расширяется, однако
важнейшее место среди разнообразия биологических объектов
занимает микробная клетка.
Микроорганизмы с различными химико-технологическими
свойствами обычно выделяют из природных источников, затем с
помощью традиционных (селекция, отбор) и современных (клеточная и генетическая инженерия) методов улучшаются и модифицируются.
При выборе объекта биотехнологии и постановке его на производство прежде всего следует соблюдать принцип технологичности штаммов. Это значит, что микробная клетка, популяция
или сообщество особей должны сохранять свои основные физиолого-биохимические свойства в процессе длительного ведения
ферментации. Промышленные продуценты также должны обладать
устойчивостью к мутационным воздействиям, фагам, микробной
контаминации, характеризоваться безвредностью для людей и окружающей среды, не иметь при выращивании побочных токсичных продуктов обмена и отходов, иметь высокие выходы продукта
и хорошие технико-экономические показатели.
В настоящее время многие промышленные технологии микробиологического синтеза используют гетеротрофные организмы. Однако в недалеком будущем ведущую роль в качестве продуцентов
будут играть автотрофные микроорганизмы, не нуждающиеся для
роста в дефицитных органических средах, а также экстремофилы –
организмы, развивающиеся в экстремальных условиях среды (термофильные, алкало- и ацидофильные).
В промышленной биотехнологии применяют три вида штаммов
микроорганизмов.
1. Природные штаммы, улучшенные естественным и искусствен-
ным отбором (при производстве микробной биомассы).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]