Пробиотические свойства природного микробного симбиоза национального напитка "Айран" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.07, кандидат биологических наук Горбачева, Екатерина Сергеевна

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Горбачева, Екатерина Сергеевна

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Из истории домашнего айрана

1.2 Кисломолочные напитки совместного молочнокислого и 19 спиртового брожения

1.3 Современные тенденции отбора и идентификации 32 производственно- ценных штаммов кисломолочных продуктов

1.4 Антагонистические свойства микрофлоры молочных 39 продуктов, устойчивость к лекарственным веществам

1.5 Обоснование выбранного направления и задачи 44 исследования

Глава 2. Материалы и методы исследований

2.1 Организация работы и схема проведения исследований

2.2 Основные методы исследований

2.3 Статистическая обработка результатов исследований

Глава 3. Исследование микрофлоры домашнего айрана

3.1 Морфологические особенности микрофлоры различных 57 образцов домашнего айрана

3.2 Выделение и идентификация микробов, входящих в 63 состав микробного симбиоза айрана

3.3 Характер развития микроорганизмов в айране

3.4 Анализ видового состава микрофлоры домашнего 81 айрана

Глава 4. Исследование пищевой и пробиотической ценности айрана

4.1 Органолептические и физико-химические свойства 87 продукта

4.2 Аминокислотный, липидный и углеводный состав 95 домашнего айрана

4.3 Определение антибиотической активности микрофлоры 103 продукта

4.4 Устойчивость микробного симбиоза айрана к 107 неблагоприятным условиям желудочно-кишечного тракта человека

4.5 Чувствительность микрофлоры домашнего айрана к 110 антибиотикам и другим лекарственным препаратам

4.6 Оценка пищевой и пробиотической ценности айрана

Глава 5. Пути использования природного симбиоза айрана для создания функционального продукта промышленного значения

5.1 Изучение устойчивости микрофлоры домашнего айрана 118 к воздействию технологических факторов

5.2 Биотехнология симбиотической закваски для айрана

5.3 Использования изученного симбиоза в 126 промышленности

Список используемой литературы

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Микробиология», 03.00.07 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пробиотические свойства природного микробного симбиоза национального напитка "Айран"»

Актуальность темы. Сегодня общеизвестный тезис Ильи Ильича Мечникова о способности лактобактерий нормализовать полезную микрофлору кишечника и тем самым способствовать здоровью и долголетию человека обогатился новым содержанием. В конце прошлого столетия сделан ряд важных открытий в медицине, названых академиком A.M. Уголевым (1980) «тихой революцией». В частности, открыто пристенное (мембранное) пищеварение; определена важная роль в нем микрофлоры; открыта гормональная система ЖКТ, которая оказалась самой мощной, превосходящей другие гормональные системы организма и др.

Микрофлора' желудочно-кишечного тракта рассматривается в настоящее время как первичный неспецифический иммунный барьер, обладающий высокими детокционными свойствами и мощный регулятор обменных процессов в организме, формирующий вторичный пищевой поток пищевых и регуляторных веществ за счет потребления микроорганизмами пищевых волокон, не перевариваемых полостным пищеварением.

Противостоять изменениям микробного состава организма под воздействием экологических, лекарственных, хирургических и других стрессовых агентов можно, обогатив микрофлору ЖКТ полезной микрофлорой, вносимой извне. Это положение дало импульс развитию целого направления в микробиологии - учению о пробиотиках - живых микроорганизмах, которые, попадая в организм при приеме пищи в определенных количествах, оказывают благотворный эффект на здоровье человека. Сегодня это учение из области научной перешло в область практической деятельности. Созданы и внедряются биопрепараты и молочные продукты на основе специально подобранных культур молочнокислых и бифидобактерий, несущих комплекс полезных свойств организму человека.

Научное обоснование данной задачи и пути ее достижения приводятся в работах Г. И. Гончаровой, В .В. Поспеловой, Б. А. Шендерова, С. А. Шевелевой, Н. С. Королевой, В. Ф. Семенихиной, В. И. Ганиной и многих других.

Поиск эффективных новых пробиотиков, антагонистов патогенной и гнилостной микрофлоре кишечника, и таким образом повышение пробиотической активности традиционных молочных продуктов является на сегодняшний день актуальной задачей. При этом источником такой микрофлоры смогут служить национальные продукты домашнего приготовления.

Россия является уникальной родиной многих национальных продуктов, в том числе продуктов смешанного молочнокислого и спиртового брожения (курунга, чал, кумыс, айран и др.), которые не нашли широкого распространения. Исключение составляет кефир, специфический вкус которого и сравнительная простота использования и транспортировки кефирных грибков сделали напиток общенациональным и наиболее употребительным на всей территории Российской Федерации.

Достаточно известным продуктом в последние годы стал напиток «Айран», вырабатываемый в промышленных условиях по разным технологиям, но во всех случаях с использованием разных чистых культур коллекционных микроорганизмов, что существенно отличает микрофлору таких продуктов от исторически сложившейся микрофлоры продуктов домашнего приготовления. Преимущества использования симбиоза микробных партнеров в биологически сформировавшихся консорциумах известны. Это возрастание удельной скорости роста микробных клеток, усиление сопротивляемости к воздействию внешних факторов, взаимная стимуляция микробов к продуцированию в молоко многих полезных для макроорганизма пищевых и регуляторных веществ.

На Северном Кавказе (преимущественно у карачаевского и балкарского народов) широко распространен домашний айран, который известен в народе своими целебными свойствами. Продукт вырабатывается на уникальной закваске, передаваемой из поколения в поколение, представляющей собой природный симбиоз молочнокислых бактерий и дрожжей.

До настоящего времени микрофлора национального напитка «Айран» практически не изучена. Широкому распространению промышленного производства продукта, аналогичного домашнему по составу микрофлоры и свойствам, препятствуют трудности, связанные с использованием природного, жидкого симбиоза на производстве.

Исследования в области изучения полезных свойств природных симбиозов микроорганизмов и адаптации их в промышленных условиях актуальны, так как ориентированы на появление на рынке молочных продуктов, обладающих высокими пробиотическими свойствами, что соответствует тенденции внедрения в обществе основных постулатов рационального и функционального питания.

Цели и задачи исследований. Основной целью данной работы является исследование симбиотической микрофлоры и пробиотических свойств домашнего кисломолочного напитка «Айран» и изучение возможности дальнейшего использования природного микробного симбиоза в промышленных условиях.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

• изучить морфологические свойства микрофлоры различных образцов домашнего айрана и выделить наиболее характерный образец для дальнейшего исследования.

• определить видовой микробный состав симбиоза айрана путем выделения и идентификации, входящих в него микроорганизмов;

• исследовать накопление продуктов метаболизма микрофлоры айрана и их влияние на пищевую ценность продукта;

• изучить отдельные пробиотические свойства микрофлоры айрана, в том числе проявление антагонистической активности к возбудителям кишечных инфекций и условно-патогенным микроорганизмам; устойчивость к действию компонентов пищеварительных секретов; чувствительность культур к антибиотическим и другим лекарственным препаратам;

• предложить технологию получения симбиотической закваски для айрана в жидком и сухом виде. Исследовать состав и свойства симбиотической закваски и разработать схему ее применения на производстве.

Научная новизна. Впервые расшифрован микробный состав продукта горских народов Северного Кавказа (преимущественно карачаевского и балкарского) «Айран».

Установлено, что микрофлора домашнего айрана является специфичной, представляет собой прочный симбиоз микроорганизмов с тремя различными температурными оптимумами, не повторяет какой- либо известный продукт, в том числе и напитки промышленного производства с аналогичным названием, но вырабатываемые путем раздельного внесения чистых коллекционных культур бактерий и дрожжей.

На основании комплекса исследований свойств, пищевой и пробиотической ценности домашнего айрана подтверждено бытующее в народе мнение о полезности продукта, доказана целесообразность производства промышленного напитка, аналога домашнему айрану по микробному составу и пробиотическим свойствам.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретически обоснована целесообразность использования для адаптации в условиях промышленного производства уникальных, естественных симбиотических сожительств лактобактерий и дрожжей, сложившихся в национальных молочных продуктах, не только в виде грибковых образований (кефир), но и в виде жидких гетероферментативных консорциумов, передаваемых в домашних условиях из поколения в поколение. Показано, что современные способы отбора, изучения, сохранения и воспроизводства заквасочных культур предоставляют такую возможность.

Изучен микробный состав уникального природного сожительства микроорганизмов, сложившихся в домашнем айране, подтверждена его пробиотическая ценность. Разработаны основы технологии получения симбиотической закваски для айрана в жидком и сухом виде для производства продукта в промышленных условиях и схема применения ■ такой закваски на производстве. Предложен лабораторный метод измерения удельного угла вращения молочной кислоты, продуцируемой лактобактериями в ферментированном молоке, позволяющий дополнить идентификационную характеристику молочнокислых бактерий.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2002); Международном семинаре «Пищевая индустрия: интеграция науки и образования» (Ставрополь, 2004); научно-практической конференции «Новое в технике и технологии производства молочных продуктов» (Адлер, 2006); региональной конференции ММФ «Кисломолочные продукты-технологии и питание» (Москва, 2007).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту: • теоретическое обоснование выбора направления исследований и целесообразности изучения пробиотического потенциала симбиотической микрофлоры домашнего айрана с целью адаптации ее в производстве продукта функционального питания;

• характеристика морфологических особенностей микрофлоры различных образцов национального напитка карачаевского народа «Айран»;

• расшифровка видового состава и специфичности микроорганизмов, составляющих основу природного симбиоза лактобактерий и дрожжей, сформировавшихся в домашнем айране;

• органолептические и физико-химические свойства исследованного продукта, его аминокислотный, липидный и углеводный состав;

• анализ пищевой и пробиотической ценности микрофлоры домашнего айрана;

• получение и пути применения в промышленных условиях симбиотической закваски для ферментированного напитка «Айран».

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 13 печатных работ, в том числе одна из них в периодических изданиях из перечня ведущих рецензируемых научных журналов, утвержденных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации и рекомендованных для публикации основных научных результатов диссертации на соискание искомой ученой степени.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения; обзора литературы; схемы организации эксперимента с описанием материалов и методов исследований; трех глав собственных исследований; выводов; списка использованной литературы в количестве 146 научных источников, в том числе на иностранном языке — 14. Работа изложена на 153 страницах компьютерного текста, включает 18 таблиц, 16 рисунков, приложений - 3.