Ингредиенты

Производство заквасок в России

В.И. Ганина, С.А. Фильчакова
д. т. н., проф., Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского (Первый казачий университет); к. т. н., ведущий советник, Министерство сельского хозяйства РФ
Производство и разработку кисломолочных продуктов, включая продукцию нового поколения и с функциональными свойствами, многие виды сыров и другие виды молочной продукции, невозможно осуществить без применения заквасок.
01.10.2018

В Техническом регламенте Таможенного союза 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» приводится следующее определение термина «закваска»: «специально подобранные непатогенные, нетоксигенные микроорганизмы и (или) ассоциации микроорганизмов (преимущественно молочнокислых)». В этом же регламенте закваски относят к функционально необходимым компонентам: «функционально необходимые компоненты при производстве продуктов переработки молока – закваски для производства продуктов переработки молока, кефирные грибки, пробиотические микроорганизмы (пробиотики), пребиотики, ферментные препараты, которые вводятся при производстве продуктов переработки молока и без которых невозможно производство соответствующего продукта переработки молока». Такое внимание к закваскам обусловлено их важной ролью в биотехнологии ферментированных видов молочной продукции, что доказано многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых, а также проверено на практике в течение десятков лет. Закваски выполняют следующие основные функции:

1. Синтезируют ферменты, действие которых приводит к осуществлению биохимических превращений компонентов исходного сырья в соединения, формируя при этом физико-химические, органолептические и микробиологические показатели.

2. Способствуют ингибированию развития технически вредной, патогенной и условно-патогенной микрофлоры.

3. Повышают пищевую, в том числе и биологическую, ценность.       

4. Могут придавать продукции пробиотические свойства; синтезировать биологически активные вещества, в частности витамины, экзополисахариды, бактериоцины; ароматические соединения: диацетил, ацетоин, летучие жирные кислоты, эфиры, ацетальдегид, 2–3 бутиленгликоль и др.

  

Закваски, применяемые в биотехнологии молочной продукции, состоят из штаммов микроорганизмов различных таксономических групп, а именно родов: Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactobacillus, Bifidobacterium, Propionibacterium, Acetobactor, Saccharomyces, Penicillium, Brevibacterium. В состав заквасок включают не только микроорганизмы разных родов, видов, но и несколько штаммов. Процесс создания заквасок трудоемкий и многоэтапный, он начинается с выделения штаммов из многообразных источников, изучения их свойств, идентификации и отбора наиболее ценных, отвечающих современным установленным требованиям. Следует отметить, что, в зависимости от вида продукта и его технологии, необходимо применять закваски с определенным составом микроорганизмов, который определяет ее свойства. Именно поэтому следующим этапом создания заквасок является изучение взаимодействия (сочетаемости) между штаммами, включаемыми в состав заквасок. К важному этапу при создании заквасок относится изучение основных показателей закваски и проверки стабильности ее свойств. Таким образом, создание заквасок – это сложная микробиологическая задача, для решения которой требуются не только специальное оборудование, питательные среды, но и высококвалифицированные сотрудники.

В нашей стране в области микробиологии молока работы были начаты С.А. Севериным, который впервые в России в 1869 г. занялся вопросами приготовления заквасок в маслоделии. В 1898 г. на Бактериолого-агрономической станции, созданной в 1894 г. при Императорском русском обществе акклиматизации животных и растений, начали выпускать сухие закваски, которые позволили значительно улучшить качество вывозимого на экспорт масла. В 1906 г. на станцию поступил И.А Макринов, который занимался микробиологией молока, а в 1908 г. – С.А. Королёв, который, наряду с другими вопросами, также занимался микробиологией молока. В эти годы станция успешно сотрудничала с фирмой братьев Бландовых, осваивавших выпуск простокваши по способу И.И. Мечникова. И.А. Макринов изучал состояние заквасочного дела в швейцарском сыроделии. С учетом условий России были созданы закваски для сыров.

В 1910 г. на станцию поступил А.Ф. Войткевич (1875–1950), который в 1912 г. стал помощником директора. Он изучал роль пропионовокислых бактерий при производстве швейцарских сыров. За 15 лет с начала работы станции в области микробиологии молока были выполнены работы по организации снабжения производства сухими заквасками для масла и сыра, изучены причины прогоркания масла (Л.Т. Будинов). В период с 1914 г. продолжалась рассылка заквасок, главным образом сухих, производимых на станции, для кисло-сливочного масла и Голландского, Бакштейна и Швейцарского сыров, продаваемых в зарубежные страны. Учеными проведены исследования по проверке микроорганизмов простокваши И.И. Мечникова, впервые в России был предложен способ производства кисломолочного продукта на пастеризованном молоке с применением молочнокислых палочек. Исследована микрофлора донской простокваши и кавказского кислого молока. С.А. Королёвым отмечено наличие в них палочковидных бактерий и крупных стрептококков, по описанию соответствующих термофильному молочнокислому стрептококку.

Ученые проводили работу в области микробиологии молока в различных учреждениях: сначала на Бактериолого-агрономической станции (А.И. Войтов, С.А. Северин, И.А. Макринов, С.А. Королёв, А.Ф. Войткевич, Л.П. Старыгина, В. Рунов, Е.Н. Мишустин и др.), позднее в Институте микробиологии АН СССР (А.Ф. Войткевич и др.), Московском отделении Института сельскохозяйственной микробиологии (М.С. Полонская, В.В. Леонович, М.П. Бибердиева и др.), Вологодском молочно-хозяйственном институте (С.А. Королёв, Н.Н. Зайковская, И.М. Казанская, А.М. Скородумова, В.И. Верещагина, С.Б. Панфилов и др.), Сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева, Научно-исследовательском молочном институте, Научно-исследовательском институте маслоделия и сыроделия (позднее ВНИИМС) в г. Угличе и др.

В дальнейшем проблема по созданию заквасок рассматривалась учеными постепенно, по мере развития микробиологии и методов исследования. Важную роль в изучении вопросов микробиологии молока и получения заквасок сыграла бактериологическая опытная станция, созданная С.А. Королёвым в 1918 г. в Вологодском молочно-хозяйственном институте (в настоящее время Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия им. Н.В. Верещагина). С.А. Королёв организовал на базе этой станции производство чистых культур молочнокислых бактерий, разработал новый, оригинальный для того времени метод высушивания. После смерти С.А. Королёва (1932 г.) лабораторию чистых культур молочнокислых бактерий возглавила В.И. Верещагина. Лаборатория выпускала в основном сухие закваски для масла. В это время в лаборатории А.В. Бобровой была выполнена работа по выделению ацидофильных бактерий от животных и человека, разработана методика изготовления сухих заквасок ацидофильных бактерий. В 1934 г. В.И. Верещагина первой в СССР начала выпуск сухой культуры ацидофильных бактерий для нужд сельского хозяйства и использования ее в различных регионах страны. В дальнейшем А.В. Бобровой и проф. А.В. Скворцовым были обобщены результаты применения сухих заквасок ацидофильных бактерий в разных регионах страны.

После Великой Отечественной войны на вновь построенном Останкинском молочном комбинате в г. Москве была организована микробиологическая лаборатория и создано отделение по приготовлению заквасок. Позднее практически весь комплекс работ по закваскам был перенесен во ВНИМИ (организован в 1929 г.). В структуру ВНИМИ входил отдел микробиологии, работу которого в послевоенные годы возглавил В.М. Богданов, а затем руководство осуществляли Н.С. Королёва, В.Ф. Семенихина, а в настоящее время – И.В. Рожкова. Учеными и сотрудниками (Л.А. Банникова, А.К. Максимова, Н.А. Бавина, И.Н. Пятницына, Э.Е. Грудзинская, И.В. Лагода, Т.С. Сухова, В.С. Лёшина, Л.Г. Мытник, С.Б. Задояна, Л.Д. Гуськова и др.) Центральной лаборатории микробиологии ВНИМИ проводились научные исследования в различных направлениях, включая селекцию молочнокислых микроорганизмов и разработку заквасок для производства масла, кисломолочных продуктов; создание отраслевой коллекции штаммов промышленных молочнокислых бактерий; разработку технологии получения заквасок и бактериальных концентратов для производства молочных продуктов; селекцию микроорганизмов, обладающих пробиотическими свойствами, исследование их биохимических свойств и создание продуктов функционального назначения; изучение состава и определение рациональных условий культивирования кефирных грибков и др. При институте в 1937 г. был организован производственно-экспериментальный завод, где производили закваски, которые применяли на многих предприятиях молочной промышленности Советского Союза. Цех заквасок функционирует и в настоящее время, но закваски производятся в небольшом количестве.

Научно-исследовательские работы в области сыроделия и маслоделия, включая создание заквасок, сконцентрировались в г. Угличе Ярославской области на базе вновь построенного в 1936 г. сыродельного завода, при котором была организована научно-исследовательская лаборатория. В 1944 г. на базе лаборатории создается Центральный научно-исследовательский институт сыродельной промышленности, в состав которого входит лаборатория заквасок. Первой заведующей лабораторией была М.Ф. Хадина. В 1944 г. в лабораторию назначается А.И. Маненкова, а позднее микробиологическую лабораторию возглавлял Е.В. Рунов, а М.Р. Гибшман – лабораторию заквасок. Основными работами, выполненными Е.В. Руновым и А.П. Соколовской, были исследования по применению комбинированных заквасок в сыроделии. Научно-практические исследования по микробиологии и созданию биофабрики проводили М.Р. Гибшман, Е.Н. Дерябина, А.И. Маненкова, Т.Е. Брацило, П.Ф. Крашенинин, И.И. Климовский, М.В. Залашко, Л.С. Залашко, А.В. Гудков, А.П. Сокольская, З.П. Чужова, Г.А. Белова и другие ученые. В лаборатории, наряду с производством заквасок, осуществлялась научная работа по совершенствованию подбора культур для заквасок, технологии получения сухих заквасок, плесеней для мягких сыров и способов их применения. В лаборатории заквасок велись работы по выделению фагоустойчивых лактококков. В 1964 г. в лаборатории были начаты научные исследования по созданию бактериального концентрата (препарата) лиофильной сушки для сыров с низкой температурой второго нагревания и способу применения его при выработке сыра. В 1971 г. производство бактериальных концентратов было поставлено на промышленную основу, предприятие действует и до настоящего времени – это Угличская биофабрика. В дальнейшем исследования в области микробиологии сыров, масла и заквасок продолжились, и в настоящее время их осуществляют Г.Д. Перфильев, Н.П. Сорокина, Г.М. Свиридено и другие ученые.

В годы существования Советского Союза отечественные производители в полном объеме обеспечивали заквасками все предприятия молочной промышленности. После распада СССР негативные факторы экономики повлияли на развитие научных исследований и производство заквасок (запланированное строительство биофабрик по производству заквасок было отложено и до настоящего времени на государственном уровне этот вопрос не решен). В 90-е гг. ХХ в. на рынок России закваски активно стали продвигать западные компании («Хр. Хансен», «Даниско» и др.), которые стабильно работали в направлении получения и совершенствования технологии заквасок. Безусловно, эти компании, имея современное оборудование и технологии, предлагали на нашем рынке закваски прямого внесения, которые по некоторым показателям были более стабильными. Это было связано еще с тем, что за время применения заквасок на отечественных молочных предприятиях появились бактериофаги, лизирующие молочнокислые бактерии, используемые в составе заквасок. В состав заквасок, поступающих из западных стран, входили штаммы молочнокислых бактерий, выделенные из других источников, и поэтому они подвергались лизису другими видами бактериофагов. Результаты научных исследований ВНИИМС, ВНИМИ и ученых зарубежных стран показали, что в России фаги, лизирующие лактококки, чаще всего относили к группе В2 (фото 1), а за рубежом – группе В1 (фото 2). 

Кроме того, отечественные производители уже не могли удовлетворить спрос предприятий в России на закваски, что было обусловлено недостатком мощностей, использованием уже устаревшего оборудования, не позволяющего внедрять новые технологии заквасок, это отрицательно сказывалось и на качестве готовых заквасок. На современном этапе специалисты молочной отрасли понимают, что за 20-летний период применения заквасок, поступающих из западных стран, на предприятиях появились бактериофаги, активно лизирующие штаммы молочнокислых бактерий используемых заквасок. Например, сейчас все чаще выявляется лизис не только культур лактококков, но и термофильного молочнокислого стрептококка, а также молочнокислых палочек. Таким образом, ситуация по преимуществу применения западных заквасок перед отечественными заквасками изменилась и требует корректировки.

В настоящее время в России отечественные закваски во всем ассортименте производят на следующих предприятиях: цех заквасок ГНУ «ВНИМИ», ФГУП «Экспериментальная биофабрика» ВНИИМС (г. Углич), Барнаульская биофабрика, ООО «Зелёные линии». На территории России имеется ряд предприятий, производящих пробиотические микроорганизмы для молочных продуктов, в частности НПО «Бифилайф», «Вектор БиАльГАМ», «БиоВеста» ООО «Пропионикс» и др. Доля реализуемых отечественных заквасок очень мала и составляет порядка 10–15 %, и это, несомненно, плохой показатель с разных точек зрения. На долю импортных заквасок приходится 85–90 % всего рынка в России. Большинство молочных предприятий применяет закваски западных компаний Danisco, Chr. Hansen, а также закваски из Италии (ООО «Током –Элит», MARINO, Centro sperimentale latte, «Иджея», ChemiFerm, SACCО и др.), Болгарии («EKOKOM групп»), Франции (BIOPROX, ЕРОЗИМ), Швеции (Mediferm), Нидерланды (CSK food enrichment) и других стран.

Отечественные биофабрики производят неконцентрированные и концентрированные закваски (термины в соответствии ТР ТС 033/2013), что однозначно термину «закваски прямого внесения», в лиофилизированной (сухой) форме. Западные компании производят концентрированные закваски в лиофилизированной и глубокозамороженной формах. Применение заквасок прямого внесения (бактериальные концентраты) имеет ряд преимуществ: исключается процесс получения лабораторной и производственной заквасок, что снижает риск развития бактериофагов, а также приводит к экономии трудозатрат, электричества, воды, затрат на среды, сокращение площадей и др.; обеспечиваются высокая активность и постоянство состава микроорганизмов заквасок; простотаи гибкость применения в технологии продукции; исключаются потери и уменьшается риск обсеменения закваски посторонними микроорганизмами по сравнению с применением производственной закваски.

Понимая, что закваски играют важную роль в биотехнологии молочной продукции и получении ее с требуемыми показателями качества и безопасности, можно сделать заключение о целесообразности расширения производства отечественных заквасок. Это также важно в целях обеспечения продовольственной безопасности нашей страны в рамках выполнения основных направлений государственной политики в соответствии с «Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации».

Источник: Переработка молока. 2018. № 3.