Производственно-ценные свойства микроорганизмов заквасок

Гликолизили расщепление глюкозы до молочной кислоты, является основной функцией организмов закваски при изготовлении ферментированных молочных продуктов.

В результате воздействия гомоферментативных лактококков устанавливается равновесие между молочной кислотой L (+) и D (–), с преобладанием молочной кислоты L(+), при гетероферментнымом гликолизе (Leuconostoc) образуется в первую очередь молочная кислота D (–). L(+)-молочная кислота является обычным продуктом обмена веществ в организме животных и человека, D (–)-молочная кислота появляется только при обмене веществ микроорганизмов. Поэтому D (–)-молочная кислота чужеродна для человека и животных. Следовательно, ее польза для человека ограничена меньшей способностью к расщеплению.

Большое значение имеет количественная сторона гликолиза, выраженная активностью процесса сквашивания и общей массой образовавшейся молочной кислоты. Активность сквашивания характеризуется тем, как быстро закваска преодолевает лаг-фазу в отношении кислотообразования и размножения клеток и как круто поднимается логарифмическая часть кривой роста.

Важным фактором стимулирования гликолиза является поддержание микроаэрофильных условий культивирования. Интенсивная аэрация культуры препятствует гликолизу.

Практическое значение имеет сохранение сквашивающей активности заквасок в течение возможно длительного времени. Охлаждением созревшей закваски до 5 °С можно добиться сохранения полной активности до 48 ч без снижения качества. Удлинение сохраняемости до 5 – 6 мес. возможно, если закваску после инокуляции замораживать при –35 °С с добавлением глицерола или лактозы в качестве предохранительного средства. Другими способами удлинения сохраняемости материнских заквасок являются лиофилизация и глубокое замораживание.

Протеолиз. Расщепление белка, преимущественно казеина, ведет к образованию свободных аминокислот; процесс может остановиться на стадии полипептидов. Молочнокислые стрептококки способствуют обогащению молока свободными аминокислотами лишь до 0,03 %.

Значение протеолитической активности организмов закваски состоит в удовлетворении потребности бактерий в важных соединениях азота и серы (и тем самым стимулирование роста и гликолиза); метабиотическом снабжении других микроорганизмов полезными продуктами расщепления белка; образовании типичных ароматических веществ, а также нежелательных вкусовых компонентов (например, в сыре и масле).

Слишком слабая протеолитическая активность организмов может привести к ограничению роста и гликолиза. Протеолитически активные штаммы в состоянии стимулировать рост штаммов с пониженной протеолитической активностью.

Использование протеолитически активных штаммов, приводит к ускорению созревания, однако часто является причиной снижения качества сыра (пороки консистенции и нежелательный вкус). При этом особенно заметен привкус горечи, который вызывают так называемые «горькие пептиды». Обеспечение безупречного созревания достигается за счет комбинации штаммов.

Газообразование (образование диоксида углерода). Основная часть диоксида углерода вырабатывается из лимонной кислоты с помощью бактерий рода Leuconostoc и Lc. diacetylactis. Добавление в молоко лимонной кислоты способствует образованию CO₂. Кроме того, бактерии рода Leuconostoc в состоянии образовывать диоксид углерода вместе с молочной кислотой, уксусной кислотой и этанолом посредством гетероферментативного расщепления молочного сахара. В зависимости от области применения заквасок образование диоксида углерода может быть необходимым или нежелательным.

Для получения глазков во многих видах сыра образование CO₂ необходимо. С другой стороны, оно не должно быть настолько сильным, чтобы приводить к порокам сырного сгустка. В кисломолочных напитках присутствие диоксида углерода в известной степени улучшает вкус (легкий пикантный привкус). Нежелательно наличие диоксида углерода во всех ферментированных молочных продуктах, упакованных в газонепроницаемую упаковку.

Ароматообразование. Благодаря обогащению веществами с интенсивным запахом и вкусом организмы закваски способствуют ароматизации продуктов, которые производят с их помощью. Однако, одно и то же соединение, вызывающее приятный аромат в одном молочном продукте, может вызвать порок аромата в другом.

Ароматообразующие соединения образуются в качестве основных или побочных продуктов при гликолизе, протеолизе, липолизе или других процессах обмена веществ. Молочная кислота вызывает кисловатый привкус у многих ферментированных молочных продуктов, который в отсутствие диацетила или других ароматических веществ часто воспринимается как пустой или терпкокислый. При гетероферментативном гликолизе кроме молочной кислоты образуются также диоксид углерода, уксусная кислота, этанол, пропионовая кислота, диацетил, ацетальдегид и другие соединения.

Особенно много ароматизирующих продуктов распада образуется при протеолизе, среди них пептиды (включая горькие пептиды), аминокислоты, а также серосодержащие соединения (меркаптан, диметилдисульфит). Липолиз высвобождает жирные кислоты (например, масляную, капроновую, каприловую, каприновую, миристиновую, олеиновую кислоты) и их продукты распада, что может привести к порокам вкуса.

Диацетил, ацетоин и 2,3-бутиленгликоль. Диацетил имеет особое значение как вещество, ароматизирующее масло. Он также желателен как ароматизирующий компонент в сливках и различных сортах свежего сыра. Ацетоин и 2,3-бутиленгликоль не обладают ароматизирующими свойствами, но тесно связаны с диацетилом и поэтому могут быть образованы в результате его ступенчатого восстановления.

Исходным соединением для диацетила и ацетоина является пировиноградная кислота. Расщепление лимонной кислоты также происходит через пировиноградную кислоту. Образование диацетила можно интенсифицировать добавлением кофермента А.

Бактерии рода Leuconostoc наиболее подходящие организмы для образования диацетила. Их используют в сочетании с Lc. diacetylactis.

Ацетальдегид является важным ароматическим компонентом в йогурте. Большинство штаммов Lc. lactis, Lc. cremoris и Lc. diacetylactis в состоянии образовывать ацетальдегид в различных количествах. Существует равновесие между этанолом и ацетальдегидом: высокие концентрации этанола обусловливают появление небольшого количества ацетальдегида, и наоборот.

Пороки аромата

Недостаточный аромат. Недостаточный аромат масла из-за слабого образования диацетила.

Горький привкус. Горький привкус может появиться почти во всех ферментированных продуктах, в самих заквасках, сметане и особенно в сыре. Потребитель всегда воспринимает горький вкус молочных продуктов как порок. Горький привкус возникает в связи с протеолитическими процессами, при которых образуются горькие пептиды.

Многие штаммы организмов закваски Lc. lactis и Lc. cremoris образуют горькие полипептиды, характеризующиеся относительной молекулярной массой 2000 – 3000. По их способности образовывать «горькие» соединения различают «горькие» и «негорькие» штаммы.

Способность образовывать в молоке, смешанном с мелом, больше полипептидов с относительной молекулярной массой 2000 – 3000 может служить критерием для исключения горьких штаммов при селекции организмов закваски.

Солодовый привкус иногда проявляется в масле, пахте, сметане или в заквасках. Этот порок вызывается штаммом Lc. lactis, var. maltigenes, который распространен в виде дикого штамма и попадает в культуры или продукты в результате загрязнения. Солодовый привкус возникает при переходе лейцина и некоторых других аминокислот в изовалериановый альдегид и подобные альдегиды, которые уже в небольших концентрациях дают солодовый привкус. В результате селекции организмов закваски штаммы, вызывающие образование солодового аромата, можно исключить.

Фруктовый привкус может возникнуть не только в результате загрязнения дрожжами, образующими фруктовые эфиры, но и организмами закваски, которые образуют в большом количестве этанол из ацетальдегида. С помощью свободных аминокислот этанол превращается в эфиры с фруктовым ароматом (например, этилбутират, этилгексаноат и др.).

Броженый привкус проявляется в чеддере, часто в сочетании с фруктовым привкусом. Его обычно вызывают закваски, содержащие преимущественно Lc. lactis и Lc. diacetylactis и образующие в больших количествах карбонильные соединения.

Привкус йогурта. Привкус йогурта появляется в заквасках, пахте, сметане, а также в свежем сыре при избытке ацетальдегида по отношению к диацетилу, при преобладании Lc. diacetylactis в качестве ароматообразующего микроорганизма.