способ получения биологически активного пищевого полуфабриката и пищевой биологически активный продукт, полученный на его основе

Формула изобретения

1. Способ получения биологически активного пищевого полуфабриката, включающий культивирование микроорганизмов, выращенных на растительном сырье, отличающийся тем, что в качестве источника микроорганизмов используют спонтанные микробные ценозы винодельческого сырья, из которых при культивировании выделяют дрожжи сахаромицеты, при этом культивирование проводят в аэробных условиях при 20-40^oС в течение 12-48 ч, а затем отбирают полученные при культивировании дрожжи сахаромицеты с размером клеток (1,5-3,0)х(3,0-6,0) мкм, образующие на винодельческом сырье не более 4-5% спирта, и затем их переносят на нейтральные питательные субстраты с содержанием сухих веществ 5-60% для выращивания до накопления не менее 2-3 млрд. клеток/мл или 2-3 млрд. клеток/г, а выращенные культуры используют в качестве пищевого полуфабриката.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из полученного пищевого полуфабриката готовят жидкие или сухие дрожжевые закваски.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный пищевой полуфабрикат стерилизуют и сушат.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный пищевой полуфабрикат дополнительно ферментируют с помощью бактериальных культур с пробиотическими свойствами.

5. Пищевой биологически активный продукт, отличающийся тем, что его производят из пищевого полуфабриката, полученного по способу по любому из пп.1-4.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой и биотехнологической промышленности и касается производства биологически активных продуктов питания на основе микроорганизмов, обладающих повышенной питательной ценностью и способностью комплексного регулирования целого ряда функций в организме человека.

На фоне несбалансированного питания и неблагоприятных экологических воздействий употребление продуктов питания, содержащих натуральные биологически активные добавки (БАД), становится актуальной предпосылкой для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека.

Известен бактериосодержащий биологически активный пищевой продукт и способ его получения (JP, 53-37430 А, кл. А 23 G 3/00, 09.10.1978). Пищевой продукт выполнен в виде твердого продукта и содержит бактериальную биомассу из непатогенных бактерий, участвующих в пищеварении, и пищевой ингредиент длительной консервации бактерий. В качестве последнего используют смесь, состоящую из cахаров, органических кислот, пищевых красителей и ароматизаторов. Продукт покрыт глазурью, содержащей высшие жирные кислоты или их эфиры. При изготовлении продукта все вышеперечисленные компоненты смешивают, а затем подвергают формованию с одновременным нагревом до 60-70^oС и прессованию при избыточном внешнем давлении, для того чтобы образовался твердый формованный продукт.

Однако при этом способе получения продукта, использующем одновременный нагрев и избыточное давление, происходит гибель части живых непатогенных бактерий, участвующих в пищеварении, и ослабление жизнеспособности оставшихся. В связи с этим полезные свойства данного пищевого продукта понижаются, и после его употребления не обеспечивается нормальный микробиоценоз желудочно-кишечного тракта и витаминообразование.

При производстве пищевых продуктов с БАД экономически выгодным, легко воспроизводимым, доступным и экологически безопасным сырьем служат дрожжи, как специально выращиваемые, так и являющиеся побочным продуктом основного производства. При промышленном получении вина, спирта, пива, кваса и ряда другой продукции накапливающаяся масса дрожжей после ферментации практически не используется, а если используется, то весьма неэффективно.

Дрожжи способны расти на дешевых субстратах, обладают высокой скоростью роста, могут изменять химический состав клеток в заданном направлении, относительно стабильны при разных условиях культивирования, безвредны для людей и окружающей экосистемы, сравнительно быстро образовывают большое количество нетоксичной биомассы. Используя различные вещества, можно направленно увеличивать в клетках содержание аминокислот, витаминов и минеральных веществ.

Дрожжи хорошо растут на питательных средах, являющихся побочными продуктами при переработке свежих плодов и винограда, овощей, технической и сельскохозяйственной растительной продукции и дикорастущего сырья. Дрожжи обеспечивают более высокий выход биомассы, чем бактерии, так как их клетки крупнее.

Так, известно использование биологически активной добавки к пище "Нагипол" при производстве сосисок "Здоровье" лечебно-профилактического назначения. "Нагипол" представляет собой продукт автолиза пивных и пекарских дрожжей и содержит в себе полный набор аминокислот, в том числе и незаменимых, весь спектр витаминов и минеральных веществ в физиологически адекватных пропорциях. Институтом питания РАМН сосиски "Здоровье" рекомендованы для массового питания, питания учащихся, а также для питания людей с нарушением обмена веществ, сердечно-сосудистыми заболеваниями и лиц пожилого возраста, особенно проживающих в экологически неблагополучных районах (Журнал "МК Бульвар", 1998, N 5, с.9).

В последнее время широкое распространение получили лечебно-профилактические добавки на основе молочного сырья для регулирования микробиоценозов желудочно-кишечного тракта путем введения размноженных на молочных субстратах различных штаммов бифидо- и лактобактерий.

Но эти добавки имеют определенные недостатки. Бифидо- и лактобактерии в молочных пищевых продуктах далеко не всегда обладают высокой колонизационной способностью в конкретном организме и часто проходят транзитом, не обеспечивая стабильной нормализации микробиоценозов желудочно-кишечного тракта.

В этом отношении имеет определенные преимущества способ производства лечебно-профилактической пищевой добавки (RU 2102903 С1, кл.А 23 L 1/30, 27.01.1998). Согласно ему к съедобному растительному или молочному сырью добавляют культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae (vini) ВКПМ У-511 и культивируют при 20-40^oС, причем полученные после выращивания дрожжевые культуры инактивируют и подвергают сушке. Способ позволяет нейтрализовать токсины патогенных и условно-патогенных бактерий и активировать собственную бактериальную флору организма человека и животных.

Однако такой продукт представляет собой сухой аптечный препарат, который не является готовым пищевым продуктом и обладает специфической органолептикой, практически не решает проблемы сбалансированности рационов человека по аминокислотному составу и при этом стоит достаточно дорого, что делает его не всегда доступным для широких кругов населения. К тому же по способу используют биологический и биосинтетический потенциал лишь одного дрожжевого штамма. При этом известно, что ориентировка на единственный, хотя и высокопродуктивный штамм микроба-продуцента всегда несет в себе элемент опасности сбоя производства из-за случайной утраты или вырождения этого штамма. Хорошей гарантией от такой случайности является наличие множества равноценных взаимозаменяемых высокопродуктивных микробных культур, а еще лучше существование постоянного источника и методики пополнения их набора.

Наиболее близким аналогом к изобретению, по нашему мнению, является способ получения биологически активного пищевого полуфабриката, который включает культивирование микроорганизмов, выращенных на растительном сырье, где в качестве растительного сырья используют тростниковую и сахарную мелассу, сыворотку молока, отходы производства крахмала и другие субстраты. Полуфабрикат вырабатывают на основе хлебопекарных дрожжей. Полученный полуфабрикат используют для производства продуктов питания, содержащих недостаточное количество белка, аминокислот, витаминов и минеральных элементов, таких как кондитерские, макаронные, хлебобулочные изделия, пищевые концентраты, сухие зерновые завтраки, плодово-ягодные желе, растительные консервы, напитки и другие пищевые продукты. Полуфабрикат вносят в количестве 1-5% к общей массе продукта на разных стадиях приготовления в зависимости от вида получаемого продукта (см. А.А. Кудряшева и др. Биологически активные добавки в пищевых продуктах нового поколения. Пищевая промышленность. - М., 1996, 6, с.36 и 37).

Однако к недостаткам таких продуктов следует отнести то, что в мелассе присутствует достаточное количество токсичных примесей и, следовательно, способ требует тщательного отмывания получаемых дрожжей от этих примесей. При этом образуемые клетки достаточно крупные, а объем получаемой биомассы не очень велик. Вместе с тем в условиях дефицита пекарских дрожжей, сложившегося в России, отмечаются недостаточное количество и малая мощность предприятий по производству пекарских дрожжей.

Задачей настоящего изобретения является разработка простого, ресурсосберегающего и экономичного способа получения биологически активного пищевого полуфабриката и получение биологически активных пищевых продуктов нового поколения на основе микробного белка, которые бы обеспечивали ежедневные потребности человека в аминокислотах, витаминах, макро- и микроэлементах, а также в других биологически активных веществах.

Эта задача решается тем, что способ получения биологически активного пищевого полуфабриката включает культивирование микроорганизмов, выращенных на растительном сырье, где в качестве источника микроорганизмов используют спонтанные микробные ценозы винодельческого сырья, из которых при культивировании выделяют дрожжи сахаромицеты, при этом культивирование проводят в аэробных условиях при температуре 20-40^oС в течение 12-48 ч, а затем отбирают полученные при культивировании дрожжи сахаромицеты с размером клеток (1,5-3,0)x(3,0-6,0) мкм, образующие на винодельческом сырье не более 4-5% спирта и затем их переносят на нейтральные питательные субстраты с содержанием сухих веществ 5-60%, для выращивания до накопления не менее 2-3 млрд. клеток/мл или 2-3 млрд. клеток /г, а затем выращенные культуры используют в качестве пищевого полуфабриката.

Из полученного пищевого полуфабриката готовят жидкие или сухие дрожжевые закваски или же его стерилизуют и сушат.

В другом из вариантов пищевой полуфабрикат дополнительно ферментируют с помощью бактериальных культур с пробиотическими свойствами.

Пищевой биологически активный продукт производят из пищевого полуфабриката, полученного по любому из вариантов способа.

Техническим результатом заявленного изобретения является разработка способа получения биологически активного пищевого полуфабриката и получение на его основе пищевых биологически активных продуктов, обладающих повышенным содержанием белка, близкого к животному белку по содержанию незаменимых аминокислот, высокой способностью к нейтрализации токсичных метаболитов патогенных и условно-патогенных бактерий, а также способностью регулировать и нормализовать микробиоценозы желудочно-кишечного тракта. Это обеспечивает эффективное использование таких продуктов среди широких слоев населения для профилактики при различных токсикоинфекциях и интоксикациях, диарее, гастритах, энтеритах, колитах, дисбактериозах, нарушениях функции печени и обмена веществ и т.п.

Спонтанные микробные ценозы винодельческих культур получают из легкоферментируемых субстратов, обычно применяемых при производстве плодово-ягодных и виноградных вин (см. таблицу 2). Для чего пульпу ягод или плодов с достаточно выраженным уровнем кислотности рН 3,0-6,0 инкубируют в аэробных условиях до появления выраженного обсеменения спонтанной дрожжевой флорой. Чистые культуры дрожжей сахаромицетов из этих комплексов получают на агаровых средах обычными методами. Дальнейший отбор наиболее продуктивных ценозов или чистых культур ведут на жидких, полужидких или твердых субстратах пищевого или кормового достоинства с кислотностью среды, близкой к нейтральной в аэробных условиях при температуре (30,05,0)^oС, используя в качестве критерия эффективности культивирования накопление биомассы дрожжей (см. таблицу 1).

В аналогичных условиях ведут и производственное культивирование дрожжей на съедобных субстратах.

Съедобное сырье используют в твердом увлажненном, полужидком или жидком виде. В качестве съедобных растительных субстратов используют плодово-ягодное, овощное, зерновое сырье (дробленое или раздавленное зерно, муку разных видов из зерна злаковых и бобовых культур, зерновой солод, отруби, муку из соломы зерновых культур), травяную муку, некондиционные продукты и отходы пищевой и комбикормовой промышленности. Из животного сырья для производства таких продуктов используют прежде всего молоко.

Жидкие - с содержанием 1-25% сухих веществ и твердые питательные среды - с содержанием 40-60% сухих веществ готовят из гидролизованного или негидролизованного съедобного сырья, причем в твердых средах предпочтительнее из пористого, например их зерновых отрубей.

Из полученного пищевого полуфабриката готовят жидкие или сухие дрожжевые закваски или же его стерилизуют и сушат.

Полученные жидкие, полужидкие или твердофазные пищевые полуфабрикаты после инактивирования дрожжей используют также в качестве основы для выращивания бактерий, при этом вводя в них при необходимости дополнительные факторы роста, стимулирующие рост бактерий. Культивирование бактерий на таких средах ведут при оптимальных для каждого вида бактерий условиях аэрации и температуры. Выращивание на этих средах бактерий с пробиотическими свойствами позволяет получать дрожжебактериальные комплексы, предназначенные как для широкого, так и для индивидуального применения.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые, однако, не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний данного изобретения.

Пример 1. Способ получения хлеба с биологически активными свойствами.

В качестве нейтрального питательного субстрата используют пшеничную муку 1-го сорта. Из нее готовят 20%-ную суспензию, стерилизуют, охлаждают, заливают отобранной культурой дрожжей. Инкубируют при перемешивании, аэрации и (302)^oС в течение 24 ч с дальнейшим получением пищевого полуфабриката. В таблице 3 приведены рецептура и режим приготовления хлебобулочных изделий с биологически активными свойствами безопарным способом с полуфабрикатом.

Пример 2. Способ получения закваски с биологически активными свойствами.

В качестве нейтрального питательного субстрата берут зерно пшеницы, которое предварительно шелушат до потери 10% массы. Из части полученной при этом мучки готовят 20% суспензию, затем ее стерилизуют, охлаждают, заливают отобранной культурой дрожжей. Инкубируют при перемешивании, аэрации и (302)^oС в течение 24 ч. Полученную культуру используют как жидкий посевной материал.

К полученной жидкой культуре дрожжей на суспензии дрожжевой мучки добавляют прожаренные отруби до влажности 50-60%, раскладывают на простерилизованные кюветы и инкубируют 24 ч при (302)^oС и влажности окружающего воздуха 98%. Полученную твердофазную культуру дрожжей используют как влажный твердый посевной материал.

Высушивание дрожжевой культуры на отрубях в потоке воздуха при 35-40^oС позволяет получать сухой твердый посевной материал.

Пример 3. Способ получения крекеров с биологически активными свойствами.

Шелушенное зерно запаривают, охлаждают, добавляют 10% по массе жидкой или сухой закваски и перемешивают, затем с помощью сухой мучки доводят влажность полученной смеси до 55%, распределяют полученный материал на кюветы, стеллажи или транспортерную ленту при толщине слоя не более 5 см и инкубируют 24 ч при (302)^oС и влажности окружающего воздуха 98%. Выращенную культуру смешивают с ржано-пшеничной хлебной крошкой и крахмалом в соотношении 3: 3: 2, тщательно перемешивают и пропускают через макаронный пресс. Получают крекеры различной формы, которые затем высушивают в потоке горячего воздуха до 14% влажности. Употребляют в пищу после обжаривания в масле.

Пример 4. Способ получения овощных котлет и суповой овощной заправки с биологически активными свойствами.

В качестве нейтрального питательного субстрата используют овощи. Вымытые и очищенные овощи измельчают, добавляют культуру дрожжей, перемешивают, а затем вносят отруби и доводят продукт до влажности 60%, затем снова тщательно перемешивают, распределяют полученный материал на кюветы, стеллажи или транспортерную ленту и инкубируют аналогично примеру 2.

В полученный полуфабрикат вносят необходимые вкусовые добавки (зелень, соль, специи и т.д.) и готовят из него овощные полуфабрикаты, например котлеты, которые расфасовывают и затем замораживают.

Вариантом этой технологии является термическая обработка полученного овощного полуфабриката, его сушка, размельчение и фасовка. Такой продукт используется в качестве суповой заправки.

Пример 5. Способ получения молочно-кислых продуктов с биологически активными свойствами.

Из пророщенного в течение 2-3 суток пшеничного зерна готовят жидкую питательную среду. Среду стерилизуют, вносят "живую" закваску и инкубируют аналогично примеру 2. Выращенную культуру разделяют на жидкую и плотную фракции. К жидкости добавляют 10% сухого молока, перемешивают и стерилизуют. Продукт может быть употреблен в виде жидкого молока, либо он может быть сквашен с помощью молочно-кислых заквасок.

Таким образом, данное изобретение позволяет получать широкий диапазон продуктов питания с биологически активными свойствами, таких как различные хлебобулочные, макаронные изделия, печенье, крекеры, панировочную муку, молочные продукты, йогурт, сухие и готовые завтраки, различные пищеконцентраты, овощные полуфабрикаты, суповые заправки, овощные пюре полужидкие или сухие для детского или геродиетического питания и др.

Высокая биологическая ценность, отсутствие токсичных для здоровья человека веществ, хорошие сенсорные свойства, простая и доступная для массового производства форма применения и низкая стоимость по сравнению с зарубежными аналогами открывают широкие перспективы для использования данного биологически активного полуфабриката, а также неограниченные возможности изготовления продуктов питания с учетом экологии, возраста и состояния здоровья.

Биологически активный полуфабрикат согласно настоящему изобретению может быть использован для производства пищевых продуктов различного назначения - массового, профилактического, лечебного, детского, для лиц пожилого и старческого возраста, а также работающих в опасных и вредных условиях.