Мы уже упоминали, что в далекие времена человек при изготовлении продуктов питания бессознательно использовал полезных микробов, не зная еще об их существовании. Люди получали вино, уксус, кислое молоко, спирт, научились готовить пищевые консервы и защищать свою пищу от проникновения микробов.
Сейчас мы отдаем должное работе «невидимок», которые своим существованием и деятельностью создают продукты питания, украшающие наш праздничный стол и являющиеся нашей повседневной пищей. Если бы не было микробов, мы лишились бы таких продуктов, как дрожжевой хлеб, сыр, кислосливочное масло, сметана, вино, пиво, сиропы, квашеные овощи, соленые сельди, копчености и др. Согласитесь, что стол наш был бы довольно бедным и меню отнюдь не таким разнообразным, а потому отдадим должное этим крошечным организмам и попытаемся понять и оценить их благородный труд. Окружающие нас микробы по-разному осуществляют свою жизнедеятельность. Мы упоминали, что одни из них живут только в присутствии кислорода воздуха (аэробы), а другие — усваивают связанный кислород воздуха и необходимую энергию получают при брожении (анаэробы). Впервые Л. Пастер доказал, что любое брожение невозможно при отсутствии микробов: там, где нет микробов, нет и брожения. В процессе брожения углеводов (сахаров) под действием микроорганизмов образуются весьма разнообразные продукты: спирт, молочная, уксусная, масляная, лимонная, янтарная кислоты, ацетон, бутанол и другие полезные соединения.
Дрожжи занимают одно из первых мест среди многих микроорганизмов по общему объему производимой ими полезной работы. Они применялись в практике бродильных производств и хлебопечении даже тогда, когда природа их была неизвестна. Жители древней Палестины приготавливали дрожжевой хлеб. В русских монастырях уже в XIV и XV вв. монахи делали хлебные дрожжи и торговали ими. Дрожжи — очень крупные клетки и обычно служат моделью для изучения тонкой структуры микробов. Они принадлежат к одноклеточным грибам (8—10 мкм), размножаются почкованием. На материнской клетке возникает бугорок — почка, которая, достигнув определенных размеров, отделяется. Этот процесс длится около 2 ч. Наряду с почкованием у дрожжей наблюдается и размножение делением. Многие дрожжи способны образовывать от 1 до 12 спор. Энергию, необходимую для процесса питания, дрожжевая клетка получает в результате процессов брожения или дыхания.
Дыханием называют окисление органических веществ при помощи газообразного кислорода до углекислого газа и воды. При брожении образуется этиловый спирт и углекислый газ.
Роль дрожжей в хлебопечении огромна. Добавленные в тесто, они вызывают брожение, т. е. разлагают сахар с выделением углекислого газа, который способствует увеличению объема, лучшей разрыхленности теста, позволяющей получить хлеб с хорошо разрыхленным пористым мякишем после выпечки. Дрожжи в процессе брожения и выпечки хлеба сбраживают собственные сахара муки, мальтозу, образующуюся в тесте из крахмала, и разлагают белковые вещества, делая их более доступными для ферментов, содержащихся в желудочном соке человека. Такой хлеб лучше усваивается и потому значительно питательнее пресного. Пшеничный хлеб получают добавлением в тесто только дрожжей, а при приготовлении ржаного хлеба закваски содержат дрожжи и молочнокислые бактерии, последние и придают хлебу приятный и характерный кисловатый вкус. На дрожжевых заводах при изготовлении хлебопекарных дрожжей используется патока (отходы сахарных заводов), она содержит до 50% различных примесей, а потому добывание из нее сахара себя не оправдывает. Дрожжи разлагают содержащийся в патоке сахар на спирт и углекислый газ. При этом они получают энергию и размножаются. Через 12 ч брожение прекращается, из накопившихся дрожжей удаляется вода и получается спрессованная плотная масса пекарских дрожжей, которые поступают в продажу в виде брусочков.
В стране первые дрожжевые заводы появились в конце 20-х годов. При производстве хлебопекарных дрожжей особое внимание уделяется отбору культур, обладающих хорошей (в течение 75 мин) подъемной силой и ферментативной активностью, способностью быстро расти на мелассе в условиях глубинной ферментации и давать высокий выход биомассы. На дрожжевых заводах размножение дрожжей ведут при усиленном продувании воздухом. В этих условиях дрожжи образуют мало спирта, но быстро растут и размножаются, происходит накопление дрожжевых клеток в огромном количестве.
Хлебопекарные дрожжи можно получать при выращивании их на среде, содержащей технический этанол с малым составом вредных примесей. В Институте микробиологии Латвийской ССР разработана технология получения пекарских дрожжей на искусственной питательной среде, содержащей этанол, а также на картофельных очистках. Ученые вывели специально для хлебопекарной промышленности дрожжи расы 14,21, Томск 7 и другие, которые при росте на мелассе дают 70—85% выхода дрожжевой массы. В них содержится 50—58% белка, 24% углеводов и 3—4% жира, комплекс витамина В и витамин РР. Один килограмм дрожжей содержит 4500 кал. Установлено, что 300 г сухих дрожжей могут заменить белок 600 г свежего мяса, 20 яиц или 2,5 л молока. В дрожжах содержится много витамина B1 (анервин, тиамин) — он способствует росту, улучшает аппетит, помогает всасыванию и усвоению пищи. В дрожжах также есть значительное количество витамина B6 (пиридоксин), витамина В2 (рибофлавин) и витамина РР (никотиновой кислоты).
Белки дрожжей находят применение в качестве незаменимого кормового средства в рационе птиц, крупного рогатого скота, пушных зверей, рыб и т. д. К кормовым дрожжам предъявляются совершенно другие требования, чем к хлебопекарным. Если хлебопекарные дрожжи должны давать высокую бродильную активность, хорошо разрыхлять тесто и активно размножаться, то дрожжи, идущие на корм животным, — накапливать большое количество белка и витаминов. Для получения кормовых дрожжей используют разные виды родов Кандида и Торулопсис, неприхотливые в отношении источников азотистого питания и солевого состава среды. Производство кормовых дрожжей было организовано в СССР в 1935 г. Р. В. Гивартовским на одном из дрожжевых заводов с применением латвийской расы дрожжей. Кормовые дрожжи получают из доступных дешевых видов сырья: отходы целлюлозной и спиртовой промышленности, древесные гидролизаты, отходы производства синтетических моющих средств и углеводородов (нефть, парафины, природные газы).
Сегодня в некоторых странах мира из парафинов и метана получают с помощью микроорганизмов кормовые белки — в недалеком будущем таким путем будет добываться и пищевой белок. В нашей стране наряду с заводами, выращивающими кормовые дрожжи на гидролизатах древесины и сельскохозяйственных отходах, создано крупное производство дрожжей на очищенных жидких парафинах. Построены крупные промышленные предприятия — гидролизные заводы мощностью 120—300 тыс. т кормовых дрожжей в год. В недалеком будущем белок будут получать в промышленных масштабах из синтетического метилового спирта и природного газа. В 1980 г. наша промышленность выпустила свыше миллиона тонн сухих кормовых дрожжей, содержащих более 50% белка, что позволило сбалансировать около 20 млн. т комбикормов.
Однако потребность в микробиологическом белке намного выше, чем нынешние возможности его производства. В перспективе нужен ежегодный выпуск до 11—12 млн. т микробного белка, что поможет полностью решить вопрос белкового обогащения фуражного зерна и сделать его полноценным кормом. Когда мы говорим об использовании микробного белка в животноводстве, то прежде всего думаем о том, что на прилавках магазинов будет больше мяса, птицы, яиц, молока, колбас и прочих белковых продуктов. Преимущества образования белка микробной клетки необыкновенны по сравнению с обычными способами развития животноводства. В организме быка массой в 500 кг за сутки образуется примерно 0,5 кг белка, а 500 кг дрожжей за то же время синтезируют более 50 000 кг белка. Питательная ценность белка определяется наличием необходимых аминокислот. Белки пшеницы бедны лизином, белки риса — лизином и треонином, кукурузы — триптофаном и лизином, а белки бобов и гороха — метионином.
Добавление в растительные белки недостающих аминокислот делает эти корма более полноценными. Нехватка незаменимых аминокислот (лизина, метионина, треонина) — даже более важная проблема, чем недостаток белка. В настоящее время с помощью микроорганизмов в большом количестве производятся аминокислоты, которые используются в качестве добавок в корма животным. Аминокислоты, выработанные микроскопическими существами, обладают ценными пищевыми качествами. Хлеб, в состав которого введено ничтожное количество лизина, имеет повышенную пищевую ценность. Другая кислота — глютаминовая, — будучи добавленной в бульон, кашу, не только увеличивает питательную ценность продуктов, но и придает им вкус курятины. Микробиологи считают, что в недалеком будущем аминокислоты войдут в широкий обиход, будут подаваться к столу, как сейчас соль или горчица. Незаменимые аминокислоты просто необходимы в питании человека. Первую аминокислоту в промышленном масштабе получили японские микробиологи — это была глютаминовая кислота, улучшающая качество и питательную ценность пищевых продуктов. Широкое промышленное применение нашел микробиологический синтез лизина и глютаминовой кислоты. Микробиологические методы разработаны примерно для 10 аминокислот из 20, входящих в состав белковой молекулы. Аминокислоты получают, используя самые различные культуры микробов, называемые штаммами-продуцентами. Фирма-изготовитель имеет патенты на свои штаммы-продуценты, которые получают, применяя методы генетики, сильные мутагены. При этом весь процесс обмена внутри клетки идет иным путем, чем у немутантных штаммов. Благодаря этому мутант начинает образовывать вещество, которое немутантный организм или не синтезирует вообще, или образует в очень малых количествах. Широкий размах приобрели поиски новых микроорганизмов, синтезирующих уже известные продукты, но принадлежащих к иным видам, родам и семействам. Зарубежные фирмы-изготовители аминокислот между собой конкурируют, иногда возникают острые конфликты, одна пробирка продуцента оценивается порой в десятки тысяч долларов.
Наиболее крупный в мире изготовитель глютаминовой кислоты — японская фирма «Адзиномото», она ежегодно выпускает 40% всего мирового производства глютамина натрия. В США фирма «Интернейшил Минералз энд Кемикл Корпорейшин» на заводе мощностью 1352 т в год производит аминокислоты исключительно микробиологическим методом. Во Франции лизин производит фирма «Рон Пуленк», ежегодный уровень производства его составляет около 300 т.
Микробный белок получают при выращивании не только дрожжей, но и бактерий, растущих на нефти и парафинах. Микробы, разлагающие нефтяные продукты, накапливают в своей массе до 70% высококачественного белка, совершенно не отличимого от соевого шрота и рыбной муки. С каждой тонны углеводородов можно получать до тонны микробного белка, а 1% вырабатываемой в мире нефти хватило бы на возмещение недостатка пищевых продуктов на всей планете. Это очень важно, поскольку колоссальный рост народонаселения Земли ставит вопрос: будут ли люди обеспечены продуктами питания? Тем более, что сегодня 2/3 человечества испытывает острый белковый голод. Если население развитых стран получает с пищей 40—50 г животного белка на человека в сутки, то население развивающихся стран — всего лишь 9—10 г. Общая потребность только в животном белке исчислялась на 1980 г. в 42,5 млн. т, а в 2000 г. понадобится 65 млн. т. Следовательно, ликвидация или хотя бы частичное уменьшение белкового недостатка — не только чрезвычайно важная, но и неотложная задача.
Мировой дефицит белка составляет огромную цифру: по животному белку — свыше 2, а по растительному — 1 млн. т. Для преодоления белкового дефицита организация по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (ФАО) при ООН рекомендует изыскивать новые источники получения белка: выращивание бактерий и дрожжей на углеводородах нефти, на средах с различными отходами (меласса, молочная сыворотка, спиртовая барда и др.), создание промышленного производства незаменимых аминокислот (лизин, метионин, триптофан). Производство белков путем микробиологического синтеза имеет то преимущество, что микроорганизмы размножаются гораздо быстрее, чем животные и растения. Дрожжи и некоторые бактерии удваивают свою биомассу в 500 раз быстрее, чем самые урожайные сельскохозяйственные культуры, и в 1000—5000 раз быстрее, чем самые лучшие породы скота. Для выпуска микробного белка в количестве 10% всего производства продуктов питания (что удовлетворит мировую потребность в белке на 50%) производственные помещения займут всего площадь около 2 км2. Продуктивность процесса микробиологического синтеза не зависит от географического расположения предприятия, почвенных и климатических условий, количества рабочей силы. Крупный завод по производству белка может работать даже в пустыне при небольшом штате квалифицированных рабочих.
Использование дрожжей и бактерий для получения белка имеет свои преимущества. Если у дрожжей более высокое содержание незаменимой аминокислоты (лизина), в биомассе низкая величина pH среды, при которой культура менее подвержена заражению посторонней микрофлорой, легко выделяется из культуральной жидкости, то у бактерий выше содержание белка (до 70%), больше скорость роста, простой состав среды и есть возможность регулировки аминокислотного состава путем изменения условий культивирования.
Промышленные предприятия капиталистических стран по крупнотоннажной выработке микробного белка на углеводородах нефти расходуют огромные средства для организации производства, исчисляемые в миллионах долларов. Некоторые фирмы разрабатывают технологию использования новых источников непищевого сырья из макулатуры и различных сельскохозяйственных отходов, травы, листьев, древесины и т. д. Подбираются такие микробы, которые способны потреблять отходы без их предварительной химической переработки (безгидролизный метод).
В медицинской промышленности широко используют дрожжи для лечения авитаминозов. Получают их из побочного продукта пивоваренной промышленности — жидких пивных дрожжей. Для этого жидкие дрожжи обрабатывают 1%-ным раствором поваренной соли, многократно промывают водой, сепарируют, а затем высушивают и готовят таблетки.
В далекие времена алхимикам было известно, что при перегонке вина получается горючая жидкость. В ней они видели «огненный дух вина». Конечно, это был спирт («спиритус» — по-латыни «дух» или «душа»). В настоящее время выросла мощная спиртовая промышленность, одна из самых крупных. Спирт используется не только в пищевой промышленности, но и в химической, медицинской и др.
Дрожжи — почти основные «работники» в изготовлении спиртных напитков. Особые культуры дрожжевого грибка выращиваются на дешевом сырье (картофель, кукуруза, рожь, просо, меласса). Широкое распространение получило производство спирта из непищевого сырья — гидролизатов древесины, сульфитных щелоков, являющихся отходами целлюлозно-бумажных предприятий. Промышленность выпускает пищевой и технический спирт. При производстве пищевого спирта сырьем являются пищевые продукты, содержащие крахмал, а технический спирт вырабатывают из гидролизатов древесины с содержанием спирта не менее 88% объема; побочные продукты — глицерин, высшие спирты, органические кислоты и другие соединения.
В производстве спирта применяют специальные дрожжи в зависимости от используемого сырья; некоторые молочнокислые бактерии и ферменты плесневых грибов также участвуют в этом процессе.
Сам процесс получения спирта протекает непрерывно в 9—10 бродильных чанах, а зрелая бражка после отделения дрожжей передается в брагоперегонное отделение. При спиртовом производстве образуются такие отходы, как углекислый газ и барда. Из углекислого газа готовят сухой лед, а мелассную барду используют для выращивания кормовых дрожжей и производства кормового концентрата витамина В12. Для получения витамина В12 на мелассной барде выращивают особую группу микроорганизмов — метанобактерий, — которые наряду с превращением органических веществ в газ метан образуют витамин B12 до 20 мг/кг сухой бражки. Метановое брожение протекает без доступа воздуха 10—12 суток при температуре 55—56° С. В результате получают великолепный кормовой концентрат, который идет как витаминная добавка в корм животным и птицам. Крепость очищенного ректифицированного спирта — 95,5—96,2%, из него готовят спиртные напитки, ликеры и коньяки. Ликероводочные напитки содержат от 20 до 45% спирта, а также различные добавки: сахар, патоку, плодовые соки и настои ароматических трав.
Производство вина было известно с далеких времен, когда человеку стало заметно свойство сладких соков самопроизвольно сбраживаться. Косточки культурного винограда находят в египетских гробницах, а в пирамидах есть изображения всех стадий приготовления вина: сбор винограда, раздавливание его ногами, отжимание в мешках… В библейских сказаниях праотцом всех виноделов считался Ной, вырастивший большой виноградник.
Дрожжи широко распространены в природе, они размножаются на ягодах, плодах, в сладких соках и вызывают брожение сахара. Так, дикие дрожжи могут вызывать помутнение и порчу вин. Обычно в виноделии применяют культурные винные дрожжи, относящиеся к видам Сахаромицес вини и Сахаромицес овиформис. Это очень сииртоустойчивые дрожжи, способные накапливать 18—19% спирта из виноградного сока, содержащего около 30—35% сахара. Винные дрожжи очень быстро размножаются и подавляют развитие посторонних микробов. Для изготовления различных сортов вин используют, помимо специальных сортов винограда, определенные культурные расы дрожжей: для красных — культуры, устойчивые к повышенному содержанию дубильных и красящих веществ; шампанского — спиртоустойчивые дрожжи, способные бродить при высоком давлении углекислого газа. Различные сорта вин отличаются по своему составу. Сухие белые и красные вина почти не содержат сахара, тогда как десертные богаты им (18—35%). Обычно при длительном хранении вина приобретают особый «букет» (тонкие вкусовые свойства и аромат).
Процесс приготовления вина состоит из раздавливания виноградных ягод с добавлением 1—2% чистой культуры дрожжей. Брожение проходит в бродильных резервуарах при температуре 20—25° С. Виноградный сок содержит сахар, который сбраживается, подвергается сложным биохимическим процессам под действием ферментного комплекса дрожжей. После окончания брожения вино фильтруют. Одни вина считают готовыми, другие — служат виноматериалом для производства шампанского, хереса, коньяка. При хранении и выдержке вина в нем происходят различные биохимические процессы, обусловливающие качество и особенности вин. В нашей стране особенно славятся вина, вырабатываемые из винограда Узбекистана, Молдавии, Крыма и Грузии, где широко развита культура и традиции этой промышленности. Давние традиции имеют французские вина. Есть сведения, что бургундские виноградники были заложены 2000 лет назад.
Л. Пастер многое сделал для «лечения» болезней вин отбором качественных дрожжевых культур и пастеризацией готового продукта. Кроме виноградного вина изготавливаются плодоягодные вина из соков яблок, малины, смородины, клубники.
Пиво — слабоалкогольный напиток, причем один из самых древних, поскольку пивоварение применяется человеком уже 5000 лет. Древние египтяне были основателями пивоварения. Так, сохранилась древнеегипетская скульптура пивовара, отцеживающего сусло (2500—2420 лет до н. э.). В работе Л. Пастера «Исследование о пиве» в 1876 г. были изучены «болезни» пива, а также научно обосновано представление о деятельности дрожжевых грибов в пивоварении. Немецкий ученый Ганзен впервые применил для производства пива чистые культуры дрожжей. В настоящее время в производстве пива используют разнообразные культуры, относящиеся к виду Сахаромицес карлсбергенсис. Они обладают бродильной энергией, способностью к быстрому размножению и оседанию, а также сообщают пиву вкусовые и ароматические свойства.
Основным сырьем для производства пива служит ячмень, из которого готовят солод путем проращивания зерна. Во время проращивания в ячмене накапливается фермент амилаза, вызывающий процесс осахаривания крахмала. Солод высушивают, освобождают от ростков, дробят и выдерживают с водой в особых чанах при температуре 50—75° С. В этот период происходит осахаривание крахмала. В сусло обычно кладут шишки хмеля и снова варят. Из хмеля выделяются различные соединения, придающие жидкости особый аромат и защищающие пиво от развития вредных бактерий. В готовое сусло вводят чистую культуру предварительно размноженных дрожжей. Когда сусло отбродит, его переливают в особые большие крытые резервуары (танки), где при низкой температуре (1—3°С) выдерживают от трех недель до нескольких месяцев. Пиво окончательно дображивает, осветляется, насыщается углекислотой, разливается в бутылки и подвергается пастеризации. Существует очень много сортов пива. В обычном пиве содержится около 3% спирта, 4—5% различных экстрактивных веществ и 0,3—0,4% углекислого газа. Пиво— вкусный, освежающий, питательный напиток, в 1 л его около 490 кал.
В удовлетворении потребностей населения нашей страны в продуктах питания большая роль принадлежит молочной промышленности. «Работают» многочисленные «невидимки» — молочнокислые бактерии — ежесекундно, круглосуточно, без перерывов. Они создают разнообразные кисломолочные продукты: кефир, сметану, ряженку, простоквашу, масло, сыры и т. д. На их действии основана наша молочная промышленность, которая объединяет крупнотоннажные молочные заводы, сыродельные и маргариновые предприятия.
Молоко — необыкновенно ценный продукт питания, в нем есть полноценные белки, углеводы — молочный сахар (лактоза), различные минеральные соли, микроэлементы, витамины, органические кислоты. В одиннадцатой пятилетке намечено получить не менее 93,3 млн. т молока, из которых 60 млн. т поступят на молочные заводы для переработки на молочные продукты, в том числе из 24,4 млн. т молока будут выработаны цельномолочные продукты — молоко, простокваша, кефир, творог, сметана. Производство кисломолочных продуктов предусмотрено увеличить в 1,8 раза. Опережающими темпами будет развиваться выработка продуктов детского и диетического питания, пищевых продуктов, обогащенных белками, витаминами и другими полезными компонентами. Когда мы приобретаем молочные продукты, то не задумываемся, как вырабатывается сметана, сливки, кефир, простокваша, разнообразные сыры, маргарин, кислосливочное масло.
Выпивая стакан кефира или какого-либо другого кисломолочного продукта, мы тем самым заглатываем массу молочнокислых бактерий, поступающих в наш кишечный тракт. Эти бактерии обладают чудодейственными способностями: в процессе своего развития они вырабатывают молочную кислоту, которая и свертывает белки молока. Но есть среди молочнокислых бактерий и такие, что наряду с кислотой образуют ценные ароматические соединения, придающие запах и вкус сливкам, аромат сметане, ряженке, сливочному маслу, маргарину.
Молочнокислые бактерии разнообразны по своей форме и свойствам. Это круглые клетки или длинные палочки, часто имеющие включения. Молоко — питательная среда, содержащая все необходимые для них вещества.
Содержащееся в вымени коровы молоко редко бывает свободно от бактерий. Со временем количество бактерий в молоке увеличивается. Через сутки в 1 мл молока, постоявшего при температуре 25°С, насчитывается уже 500 млн. бактерий и среди них громадное количество молочнокислых. При «самоскисании» молока в нем могут находиться не только молочнокислые, но и другие посторонние микробы; естественное сквашивание молока вызывает молочнокислый стрептококк (Стрептококкус лактис), который имеет круглую форму, составляющую разной длины цепочки. При заквашивании чистыми культурами молоко предварительно пастеризуют, охлаждают и затем вводят чистую культуру испытанных и изученных бактерий.
К кисломолочным диетическим продуктам относятся простокваша различных видов (обыкновенная, мечниковская, южная, ацидофильная, варенец, ряженка, мацони и др.), кефир, кумыс, ацидофильные продукты, йогурт, катык, айран, курунга, чал и др. В эту группу входят также сметана и творог. Общий признак всех кисломолочных продуктов — молочнокислое брожение, когда молочный сахар сбраживается, т. е. распадается на ряд веществ с образованием в итоге молочной кислоты. В некоторых кисломолочных продуктах молочнокислое брожение дополняется спиртовым с накоплением в них винного спирта и углекислого газа (кефир, кумыс, ацидофильно-дрожжевое молоко).
К кисломолочным продуктам относятся и напитки, приготовленные из сыворотки, но у них нет сгустка, так как сыворотка лишена белка — казеина. Все кисломолочные продукты вырабатывают только из пастеризованного молока, т. е. подвергают его нагреванию до температуры не ниже 85° С. Обработкой таким образом сырого молока уничтожается огромное количество самых разнообразных микроорганизмов, в том числе и болезнетворных, которые могут там находиться. После охлаждения пастеризованного молока в него вносят культурные закваски, в которых содержатся специально подобранные молочнокислые бактерии, иногда дрожжи.
В результате развития в молоке внесенных с закваской микроорганизмов и получается требуемый продукт.
И. И. Мечников считал, что одной из основных причин старения человека является отравление его организма ядовитыми веществами, образуемыми гнилостными бактериями, развивающимися в толстом кишечнике. Он предложил как средство для продления жизни и борьбы с преждевременным одряхлением организма систематически употреблять простоквашу. Содержащаяся в ней молочная кислота подавляет развитие гнилостных бактерий кишечника. Таким образом, в простокваше ученый видел средство к продлению жизни человека. Для приготовления мечниковской простокваши молоко пастеризуют и охлаждают до 37° С, вводят в него чистую культуру болгарской палочки и ароматообразующего молочнокислого стрептококка. Молоко оставляется при 35° С до получения сгустка.
В последние годы лактобациллин все больше вытесняется так называемым ацидофильным молоком. Ацидофильное молоко готовят путем сквашивания пастеризованного молока не болгарской палочкой, а ацидофильной, которая отличается способностью переносить более высокие концентрации фенола и индола, а потому и лучше приживается в кишечнике человека. Ацидофильное молоко — очень приятный питательный продукт, имеет чистый кисломолочный вкус и консистенцию слегка тягучей жидкой сметаны, умеренно освежающего вкуса. Установлено, что это молоко обладает способностью подавлять развитие возбудителей острых желудочно-кишечных заболеваний, а потому может быть успешно применено как лечебное средство при дизентерии. Сейчас наша промышленность вырабатывает разнообразные ацидофильные продукты, например, ацидофильно-дрожжевое молоко, рекомендуемое как вспомогательное средство при лечении туберкулеза и кишечных заболеваний. Ацидофильная паста готовится с добавлением сахара, фруктово-ягодных сиропов.
Различные кисломолочные продукты пользуются заслуженным спросом у населения. При употреблении кисломолочных продуктов в пищеварительный тракт вводится огромное количество кисломолочных бактерий, которые приживаются в кишечнике, а образуемая ими молочная кислота действует губительно на гнилостные микробы и таким образом устраняется источник отравления организма. Кроме того, в продуктах обмена молочнокислых бактерий содержатся антибиотики, губительные не только для гнилостных, но и для некоторых болезнетворных бактерий. В кисломолочных бактериях обнаружены следующие антибиотики: низин, лактолин, диплококцин, стрептоцин и пр.
Кисломолочные продукты в диетическом отношении более ценны, чем молоко, они лучше усваиваются организмом, поскольку воздействуют на секреторную деятельность желудка и кишечника, в результате железы пищеварительного тракта интенсивнее выделяют ферменты, ускоряющие переваривание пищи.
Усвояемость кисломолочных продуктов повышается из-за разложения в них белков на более простые вещества. Кроме того, молочнокислые дрожжи вызывают спиртовое брожение, а потому образующиеся пузырьки углекислого газа пронизывают белковый сгусток, и он становится более доступным действию ферментов пищеварительного тракта.
Обладая приятным, слегка освежающим и острым вкусом, эти продукты возбуждают аппетит, тем самым улучшая общее состояние организма.
Кумыс, кефир, ацидофильно-дрожжевое молоко, обогащенное спиртом и углекислотой, возбуждающе действуют на дыхательные и сосудодвигательные центры и центральную нервную систему. Это повышает приток кислорода в легкие, улучшает окислительно-восстановительные процессы в организме. Регулярное употребление кисломолочных продуктов способствует укреплению нервной системы, так как в них накапливаются крайне необходимые человеку витамины.
Кисломолочные продукты широко применяют при лечении различных нарушений функций желудочно-кишечного тракта, малокровии, болезнях легких и плевры, нарушениях обмена веществ и атеросклерозе. Творог назначают для профилактики атеросклероза, ибо содержащиеся в нем холин и метионин способствуют повышению в крови лецитина, который препятствует отложению холестерина в стенках кровеносных сосудов и предупреждает развитие склеротических явлений.
Кисломолочные продукты очень разнообразны.
Катык — продукт, вырабатываемый на Кавказе и в республиках Средней Азии.
Йогурт — кисломолочный продукт с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ. Это наиболее распространенный напиток в США, Англии, Франции, Швеции, Дании и других западных странах. Страны Балканского полуострова считаются родиной этого замечательного напитка. Обычно его готовили из овечьего молока на естественной закваске, состоящей преимущественно из болгарской палочки. В настоящее время применяют закваски на смешанной культуре термофильного стрептококка и болгарской палочки. Йогурт выпускают в таблетках, а также в натуральном виде и с различными наполнителями — соками, сиропами.
Айран — напиток горцев Северного Кавказа.
Курунга — кисломолочный напиток жителей Бурятии и Хакассии.
Кумыс распространен в Башкирии, Татарии, Казахстане и Киргизии.
Кисломолочные продукты эффективны для лечения некоторых болезней, употребляются в качестве вспомогательных средств при одновременном применении медицинских препаратов и соблюдении режима питания. Общеизвестно целебное действие ацидофильного молока при лечении дизентерии, брюшного тифа, гастритов, детских поносов. В годы Великой Отечественной войны ацидофильную пасту накладывали на гнойные раны, трудно заживающие язвы и ожоги. Паста, положенная на рану, мешает распространению инфекции, и рана быстро заживает. При лечении туберкулеза в нашей стране широко применяют кумыс, ацидофильно-дрожжевое молоко и курунгу. В этих продуктах содержатся молочнокислые палочки и дрожжи, накапливающие значительное количество антибиотиков, подавляющих туберкулезную палочку.
Кумыс приравнивают к тем растительным продуктам, которые являются самыми насыщенными носителями витамина С (шиповник, черная смородина). В нем содержатся витамины А и В, их очень много в кобыльем молоке, из которого и готовят этот целебный напиток.
Наша промышленность выпускает много напитков, приготовленных с применением подобранных соответствующих культур молочнокислых бактерий. Это напитки «Южный», «Снежок». Напитки «Десертный», «Десертный школьный» вырабатывают из пахты — отхода маслодельного производства. Из пахты готовят «Диетический напиток» путем заквашивания ее чистыми культурами ацидофильной палочки с добавлением свекловичного сахара и ванилина.
Многие питательные продукты вырабатывают из молочной сыворотки, получаемой при производстве творога, сыра и казеина. В ней содержатся молочный сахар, минеральные соли, небольшое количество белка и жира, переходит примерно половина общего количества сухих веществ молока. Из сыворотки готовят разнообразные напитки: «Альбуминное молоко», «Сывороточный квас», «Шампанское из сыворотки», а также «Альбуминные сырки» и ацидофильную альбуминную пасту, являющиеся ценными продуктами для детского питания.
Сметана — кисломолочный продукт, вырабатываемый из пастеризованных сливок путем сквашивания их закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислых стрептококков, обладающих ароматообразующими свойствами. Сметану готовят несколькими способами (гомогенизацией сливок и созреванием их перед сквашиванием). Делают ее различной жирности (10, 20 и 40%), с разным составом заквасок (мезофильные и термофильные бактерии). От качества заквасок зависит консистенция сметаны.
Творог делают из пастеризованного молока, сквашивая его закваской, состоящей из чистых культур молочнокислых стрептококков с применением сычужного фермента. В зависимости от содержания жира он бывает жирным, полужирным и нежирным. Можно готовить его не только из молока, но и из пахты. Есть творог «Диетический», зернистый со сливками, ацидофильно-дрожжевой. Промышленное производство творога разнообразно: кислотно-сычужный способ (с внесением хлористого кальция и сычужного фермента, когда образуется плотный сгусток низкой кислотности) и кислотный способ (без добавления сычужного фермента).
Повседневные продукты нашего питания — сливочное масло и сыр. При изготовлении многих сортов кислосливочного масла сливки предварительно сквашивают добавлением культур молочнокислых бактерий, которые обладают замечательными особенностями придавать маслу аромат и характерный вкус. Обычно это сливочный стрептококк (Стрептококкус креморис) и другие ароматообразующие стрептококки (Стрептококкус диацетилактис), вырабатывающие особое ароматическое вещество — диацетил. В настоящее время при изготовлении кислосливочного масла и многих сортов маргарина используются закваски, состоящие из ароматообразующих молочнокислых стрептококков. Диацетил — продукт деятельности молочнокислых бактерий в основном кокковых форм. Ученые проводят кропотливые изыскания по увеличению выхода этого продукта, придающего маслу и маргарину приятный запах и аромат.
Масло — ценный питательный продукт. В нем обычно около 1% белка, 0,4% молочного сахара, 0,15% золы, различное количество соли, 16% влаги и не менее 80% жира. Естественный цвет масла зависит от количества каротина и подобных жирорастворимых пигментов, содержащихся в жировых шариках молока. Если коровы питаются свежей зеленой травой, содержащей много каротина, то и масло будет более темным, вернее желтым, а при скармливании животным силоса и зерновых культур оно имеет бледный цвет. Для искусственной окраски масла используется красящее вещество, получаемое из плодов дерева аннато. Вкус кислосливочного масла образуется в результате сквашивания сливок молочнокислыми бактериями, что устраняет опасность появления посторонних привкусов. Пастеризация сливок и применение заквасок получили свое развитие в 1890—1900 гг. Природа же образования аромата масла выяснена только в 30-е годы, когда был выделен особый молочнокислый стрептококк диацетил и установлена его роль в придании продукту специфического аромата.
При промышленном изготовлении кислосливочного масла большое значение имеет качество молока и сливок, что зависит от породы коров, их корма (пастбища), процесса хранения, перемешивания, сбивания сливок, микроорганизмов, вносимых в закваски. Существенное влияние на микрофлору оказывает промывка масла и его посолка.
В прежнее время население пользовалось исключительно естественными заквасками, первоисточниками которых были простокваша или квашеные сливки. Введение заквасок из чистых культур молочнокислых бактерий обеспечивает быстрое нарастание кислотности, что способствует вытеснению гнилостных бактерий и группы кишечной палочки. В целях повышения длительности хранения масла обычно солят сквашенные сливки. Появились сорта масла, вырабатываемые маслозаводами путем изменения деталей технологического процесса.
Разные сыры с их специфическими вкусовыми особенностями пользуются заслуженной популярностью у многочисленных потребителей. Наша промышленность выпускает различные виды сыра, их перечисление заняло бы несколько страниц текста — это «Российский», «Голландский», «Вандомский», «Камамбер», «Зеленый сыр», «Кашкавал», «Ланкаширский», «Рокфор», «Эдемский» и многие другие. Сыроделие существует с давних пор и со времени своего возникновения прошло длительный путь развития.
Наиболее простой способ выработки кисломолочную сыров распространен в странах Востока и среди некоторых негритянских племен. Он сводится к получению творога в результате сквашивания молока, а затем к отжимке его и посолке. Высшие типы сыра по сравнению с кисломолочными — сычужные сыры. Для получения сгустка при выработке этих сыров пользуются сычужным ферментом, добываемым из желудка молочных телят.
К твердым сычужным сырам относятся «Рокфор», «Чеддар», «Эдемский», «Швейцарский» и др. Приготовление этих сыров проходит несколько операций: пастеризация молока; сквашивание или созревание; свертывание молока прибавлением сычужной закваски; обработка в сырном котле полученного сгустка; прессование, где достигается формовка сыра (поскольку прессуются сыры в формах); посолка сыров, брожение и вызревание сыров в специально приспособленных для этого подвалах.
Сыры делятся на твердые и мягкие. Различие между ними заключается в том, что из твердых сыров удаляется много сыворотки, а в мягких остается большее ее количество.
Молочнокислые бактерии играют немалую роль в сыроделии. Первоначально сыроделы полагались на естественно развивающуюся кислотность молока. Однако уже с 30-х годов применяется закваска, состоящая из молочнокислых бактерий.
Молочнокислые бактерии выделяют молочную кислоту и образуют ряд ферментов, так необходимых для процесса выработки сыров.
Приготовление и хранение заквасок в настоящее время — важная и высокоспециализированная часть сыроделия. Они постоянно находятся под контролем лаборатории. Невидимые микроорганизмы усиленно работают, и их роль в изготовлении сыров огромна. Специфичностью вкуса и аромата, особенностями разнообразных сортов сыры в значительной мере обязаны микробам. После того как закваска из молочнокислых бактерий (а она разная в зависимости от вида сыра) тщательно перемешивается с молоком, последнее нагревают до температуры свертывания сычужного фермента. Кислотность молока (которая возникает при развитии в нем молочнокислых бактерий закваски) при свертывании сычужным ферментом — один из решающих факторов в сыроделии.
Изготовление сыра определенного вида имеет свою специфику, но в общей сложности повторяет все указанные стадии. Наверное, многие любители сыров чаще выбирают сыр, имеющий глазки (рисунок в виде «ноздрей»), образование которых связано с деятельностью особых пропионовокислых бактерий. В созревании «Швейцарского», «Российского» и других сыров эти бактерии влияют не только на образование рисунка, но также на вкус и аромат сыра, что обусловливается накоплением пропионовой и отчасти уксусной кислоты. В созревании сыра «Рокфор» и образовании его специфического вкуса основная роль принадлежит плесеням (Пенициллиум). Этот сыр относится к выдержанным и часто готовится из овечьего молока. Плесень вводится в виде сухого порошка. Действие ее заключается в том, что она вызывает расщепление как казеина, так и жира. В результате образуются летучие жирные кислоты, придающие сыру характерный острый запах, а привкус перца, который чувствуется в «Рокфоре», получается вследствие разложения каприловой кислоты при доступе кислорода.
Мягкие (кисломолочные) творожные сыры («Сливочный», «Камамбер», «Лидеркранц» и др.) отличаются от твердых тем, что они не подвергаются обработке в котле и не прессуются. При приготовлении сыров этого типа к пастеризованному молоку добавляют закваску, содержащую исключительно молочнокислые бактерии.
Иногда при изготовлении «Камамбера» добавляют чистую культуру плесени, которая способствует созреванию сыра, начинающемуся с поверхности.
Много выпускается и плавленых сыров. Их популярность у населения объясняется небольшой стоимостью и хорошими вкусовыми качествами. При производстве плавленых сыров используется высокая температура плавления обычно твердых видов сыра и эмульгирование их с солями, особенно солями лимонной кислоты и сухой сывороткой или пастой и т. д.
А что такое рассольные сыры? К ним относятся брынза, «Тушинский», «Кобийский», осетинские сыры. Особенности микробиологических процессов в этих сырах обусловливаются тем, что они созревают и хранятся в рассоле. Микроорганизмы усиленно размножаются в сырной ванне и в процессе прессования, т. е. до проникновения соли внутрь сыра.
Небольшая экскурсия, совершенная нами в мир молочнокислых бактерий, позволяет воочию убедиться в их полезности.