XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Производство кисломолочных продуктов при помощи термофильных и мезофильных бактерий
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность: в современном быстроразвивающемся мире всё большую актуальность приобретает употребление полезных и экологически-чистых продуктов. Однако ввиду перенаселенности планеты таких продуктов на всех не хватает, всё чаще промышленность использует биохимикаты для ускорения производства, усиления вкуса и увеличения срока хранения. Кисломолочные продукты необходимо потреблять ежедневно, так как внутри содержатся полезные вещества, входящие в состав зубной эмали, костной ткани. Поэтому состав этих продуктов очень важен.
Цель: научиться самостоятельно изготавливать полезную кисломолочную продукцию, используя термофильные и мезофильные культуры.
Задачи:
Изучить информацию о мезофильных и термофильных культурах и их влиянии на состав кисломолочных продуктов.
Протестировать продукты, содержащие и не содержащие изучаемые культуры на качество и срок хранения.
Сравнить сроки хранения и вкусовые качества продукта, произведенного исключительно с помощью биобактерий и аналогичного продукта промышленного производства.
Изучить влияние консервантов на организм человека и доказать их вред.
Гипотеза: в современном мире люди всё чаще перестают задумываться о составе, потребляемых ими, продуктов. На примере кисломолочной продукции, изготовленной без консервантов, я хочу донести людям, что не всегда то, что красиво снаружи – полезное по составу. Когда я научусь самостоятельно изготавливать продукцию без консервантов, это точно изменит мое мировоззрение и состояние здоровья.
Методы исследования:
Описание и анализ теоретических источников информации
Наблюдение
Эксперимент
Объект исследования: кисломолочная натуральная продукция.
Предмет исследования: качество продукции и срок хранения кисломолочной натуральной продукции.
Теоретическая часть
Мезофильные и термофильные бактерии
Термофильные бактерии растут при относительно высоких температурах, которые составляют 45-122 ° С. Они живут во множестве морских и наземных мест обитания. Некоторые места обитания теплолюбивых бактерий - это горячие источники, такие как в национальном парке Йеллоустоун, глубоководные гидротермальные жерла и разлагающиеся растительные вещества, такие как торфяники и компост. У них есть несколько биохимических и молекулярных стратегий, чтобы противостоять вредному воздействию высоких температур. У термофильных бактерий есть множество применений, таких как производство термостабильных ДНК-полимераз, используемых в ПЦР. Мезофильные бактерии - это организмы, которые растут при умеренной температуре, которая составляет 20-45 ° C. Оптимальная температура роста мезофильных бактерий составляет 37 ° С. Следовательно, бактерии в микробиоме человека, а также патогенные бактерии человека являются мезофилами.
Влияние термофильных и мезофильных бактерий на состав кисломолочной продукции
Мезофильные бактерии используют для сквашивания молока и теста при 20-40С. Молоко сквашивают две мезофильные бактерии: лактокок и лейконосток.
У лейконостока несколько подвидов, способных выделять слизи, для однородно-кремовых и тягучих текстур кисломолочных напитков и сыров. Сам лейконосток молочной кислоты практически не выделяет - это слабенькая молочнокислая бактерия и она дает некислые молочнокислые напитки. Это самая главная бактерия в плесневых сырах вроде рокфора и стилтона. Благодаря ей, газу от лейконостока, в сыре образуются кратеры и туннели, по которым растет плесень. Лейконосток - главный источник газа в кисломолочке и дырок в сыре.
Термофильные бактерии используются в методах брожения теста и молока при 30-50С. Самыми главными термофильными бактериями в молоке и тесте являются бактерии дельбрюка и термофильный стрептокок.
Термофильный стрептококк - важнейшая бактерия в "горячих" простоквашах и сырах, а также во множестве "холодных", в том числе, в кефире и в современных заквасках для хлеба. Без него не было бы ни сыра моццарелла, ни йогурта. Бактерия Дельбрюка, она же - болгарская палочка, важнейший компонент жидких дрожжей (пшеничных заквасок) для хлеба, которые заменили старинные хмелевые закваски неустойчивого качества - домашние дрожжи и впервые начали производиться в Ростове-на-Дону. Бактерия Дельбрюка - важнейший и отличительный ингредиент мечниковской простокваши, йогурта.
1.3. Консерванты
Консервант - это вещество или химическое вещество, которое добавляется в такие продукты, как пищевые продукты, напитки, фармацевтические препараты, краски, биологические образцы, косметика, древесина и многие другие продукты, чтобы предотвратить разложение в результате роста микроорганизмов или нежелательных химических изменений. В общем, консервирование осуществляется в двух режимах, химическом и физическом. Химическая консервация подразумевает добавление в продукт химических соединений. Физическое сохранение включает в себя такие процессы, как охлаждение или сушка.
1.4 Влияние консервантов на пищеварительную систему организма человека
До конца однозначно признать консерванты веществами, пагубно влияющими на здоровье, нельзя – единого общего заключения по этому поводу нет. Но есть масса разных исследований, так или иначе отмечающих их негативное влияние на наш иммунитет. Вот список претензий медиков:
Консерванты подавляют синтез некоторых белков
Некоторые диетологи не рекомендуют потреблять в больших количествах продукты с искусственными консервантами.
Консерванты могут вызывать аллергические реакции.
Микродозы консервантов накапливаются в организме. В результате это может подорвать иммунитет, нарушить работу печени, ЖКТ, нервной системы, вызвать кислородное голодание.
Консерванты в больших количествах убивают нормальную микрофлору кишечника. Это может вызвать расстройство кишечника, нарушить процесс всасывания воды в толстом кишечнике. Такой процесс очень часто необратим, так как у патогенных микроорганизмов вырабатывается устойчивость и восстановить нормальную функцию кишечника в таком случае очень трудно.
Некоторые консерванты могут нарушать артериальное давление.
Как отмечалось выше, разрешенные в продуктах микродозы консервантов могут накапливаться в организме, доходя со временем до ядовитых концентраций. Первый минус - консерванты очень трудно выводятся из организма. Второй серьезный минус - консерванты часто взаимодействуют друг с другом. Безобидные на первый взгляд и официально разрешенные пищевые добавки в сочетании друг с другом при благоприятных условиях и определенной концентрации образуют ядовитые соединения, опасные для здоровья человека. Например, разрешенный консервант Е239 в сочетании с витамином С образует запрещенный опасный формальдегид Е240.
Консервант Е211 разрушает печень, нарушает работу нервной системы, а в соединении с витамином С может вызывать рак.
Большой вред здоровью человека консерванты наносят и за счёт того, что они подавляют не только те бактерии, что содержатся в продуктах, но и полезные бактерии в организме человека.
2. Практическая часть
2.1.Изготовление кисломолочной продукции с использованием термофильных и мезофильных культуры в домашних условиях.
Ингредиенты и оборудование (см. приложение, фото 1) :
Коровье цельное молоко – 5 литров
Мезофильные культуры (2 дозы) (см. приложение, фото 3)
Термофильные культуры (1 доза) (см. приложение, фото 2)
Хлористый кальций (1 гр на 5 литров молока) (см. приложение, фото 4)
Кастрюля больших размеров
Термометр
Стрейч-сетка или тюль
Пластиковый контейнер
Форма для хранения творога
Технология приготовления:
Налила в кастрюлю молоко, нагрела до 72 градусов с выдержкой 10-15 секунд и остудила до 33 градусов. (Пастеризация) (см. приложение, фото 5)
Внесла мезофильные и термофильные культуры (2:1), рассыпала по поверхности молока, подождала 3 минуты.
Развела хлористый кальций в отношении 1 грамм на 5 литров молока в небольшом количестве воды. Добавила в молоко.
Поставила кастрюлю, накрыв крышкой, в духовку (или другое теплое место) для сквашивания на 8-10 часов (возможно до 18) при температуре 33-36 градусов. (см. приложение, фото 6)
Дожидаюсь окончания простокваши. Проверяю: если масса легко отходит от стенок кастрюли и напоминает густую простоквашу, перехожу к следующему этапу.
На твороге образовался тонкий желтый слой – сливки. Сняла, чтобы исключить горечь во вкусе итогового продукта.
Разрезала пласт ножом. Начинаю медленно «вертеть» кастрюлю из стороны в сторону (пласты должны отойти от края посуды). (см. приложение, фото 7)
Поставила прогреваться массу до 45-50 градусов на среднем огне для начала процесса синерезиса (сывороткоотделение). Чем ниже температура нагрева, тем нежнее будет творог, чем выше – тем суше, рассыпчатей.
Куски уплотнились, сняла с огня. Подготовила блюдце. Нажимала блюдцем от края кастрюли к центру, переворачивала сгустки. (см. приложение, фото 10)
В другую кастрюлю выложила стрейч-сетку и выкладываю пласты с помощью пластикового контейнера. Аккуратно переложила, не сломав пласты. (см. приложение, фото 8, фото 9)
Подвесила творог в сетке на стекание (4-5 часов). Проверяю на наличие влаги, как только вся стечет, творог готов. (см. приложение, фото 11, фото 12, фото 13)
Время хранения творога – до 10 дней.
2.2. Изучение кисломолочного продукта, содержащего консерванты на состав и срок хранения.
Продукт творожный зерненый с массовой долей жира 5,0 %
Состав: творожное зерно (обезжиренное молоко, закваска молочнокислых культур, уплотнитель – хлорид кальция, ферментный препарат), сливки, соль, консервант – сорбат калия. Может содержать следы орехов. Энергетическая ценность 119 ккал.
Масса – 130 грамм.
Срок годности: 4.12.22 – 3.01.2023
2.3. Сравнение вкусовых качеств получившейся кисломолочной продукции с помощью фокус-группы.
В сравнении качества продукции участвовали три человека в составе фокус-группы. Все пробовали купленную творожную продукцию и творог домашнего производства. На основе мнений фокус-группы было выявлено, что творожная продукция из магазина вкусная, но недостаточно мягкая, не хватает вкуса. У творога, изготовленного в домашних условиях, сбалансированный вкус, мягкая консистенция, заметна разница между домашним и фабричным производством.
2.4. Эксперимент с целью выяснить разницу в сроках хранения используемой продукции.
На упаковке творожного продукта указан срок хранения продукции – 1 месяц.
Срок хранения кисломолочного продукта, изготовленного в домашних условиях значительно меньше – 10 дней, а также продукт очень быстро закончился. Творог стоял в холодильнике на протяжении двух дней, в течение которых очень быстро был съеден семьёй, состоящей из пяти человек.
2.5. Выводы о лучшем качестве творога.
Исходя из вышеприведенных анализов, можно сделать вывод, что продукт собственного приготовления вкуснее, мягче по текстуре, без вреда для здоровья, а значит, является более качественным, чем творожный продукт, купленный в магазине, содержащий консерванты
Выводы: научилась самостоятельно изготавливать полезную кисломолочную продукцию, используя термофильные и мезофильные культуры, добилась хорошего результата: вкусного и мягкого творога без консервантов – без вреда для здоровья.
Список литературы:
STREPHONSAYS : «Знать о чем угодно» : [сайт]. – URL: https://ru.strephonsays.com (дата обращения 29.09.2022). – Текст: электронный.
LiveJournal : «Термофилы и мезофилы. Закваска для молока и теста» : [сайт]. - URL: https://mariana-aga.livejournal.com/242863.html (дата обращения 3.10.2022). – Текст: электронный.
WIKIPEDIA : The Free Encyclopedia : [сайт]. - URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Preservative (дата обращения 15.10.2022). – Текст: электронный.
ВкусВилл Медиа: Новости и статьи ВкусВилл : [сайт]. – URL: https://vkusvill.ru/media/journal/dobro-i-zlo.html (дата обращения 23.10.2022). – Текст: электронный.
Приложения.
Фото 1 (подготовка к приготовлению творога) Фото 2 (термофильные культуры)
Фото 3(мезофильные культуры) Фото 4 (хлористый кальций)
Фото 5 (пастеризация) Фото 6 (сквашивание)
Фото 7 (результат сквашивания) Фото 8 (Переворачивание блюдцем, . разрезанный на пласты сгусток)
Фото 9 (Подготовка к свешиванию) Фото 10 (Подготовка к свешиванию)
Фото 11 (формирование мешочка Фото 12 (процесс стекания влаги)
из стрейч-сетки)
Фото 13 (творог домашнего производства)