Dairy industry Dairy industry Молочная промышленность 1019-8946 72623 10.21603/1019-8946-2023-6-18 Научная статья Research Article Научная статья Development and Acid Formation of Lactococci at Technically Significant Temperatures: Comparative Analysis Сравнительная оценка динамики развития и кислотообразования лактококков при технически значимых температурах Свириденко Галина Михайловна Sviridenko Galina M. vniims@fncps.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Шухалова Ольга Михайловна Shukhalova Olga M. o.shukhalova@fncps.ru Мамыкин Денис Станиславович Mamykin Denis S. d.mamykin@fncps.ru Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия – филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН Углич Россия All-Russian Scientific Research Institute of Butter- and Cheesemaking – Branch of V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS Uglich Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия – филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова Углич Россия All-Russian Scientific Research Institute of Butter- and Cheesemaking, Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems Uglich Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия – филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова Углич Россия All-Russian Scientific Research Institute of Butter- and Cheesemaking, Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems Uglich Russian Federation 25 12 2023 25 12 2023 6 71 76 04 09 2023 01 12 2023 https://moloprom.kemsu.ru/en/nauka/article/72623/view

Мезофильные лактококки Lactococcus lactis subsp. lactis и Lactococcus cremoris используются для производства многих ферментированных молочных продуктов, в том числе сыров, как основной кислотообразователь в составе бактериальных заквасок. В данной статье проводится сравнительная оценка динамики процессов развития и кислотообразования производственных штаммов лактокков в зависимости от технически значимой температуры. В результате проведенных исследований сделан вывод, что мезофильные лактококки видов Lactococcus lactis subsp. lactis и Lactococcus cremoris при оптимальных режимах термостатирования не демонстрируют значительных различий между штаммами в условиях глубинного жидкофазного культивирования в молоке по интенсивности развития культуры, а также кислотообразующей активности, характеризующейся приростом титруемой кислотности (°Т) и падением активной кислотности (pH). Исследуемые мезофильные лактококки обладают способностью развиваться и метаболизировать углеводы при температуре (10 ± 1) °С, что дает возможность протекания процессов кислотообразования во время созревания сыров. Все исследованные штаммы имеют значительную психротрофность, при этом их развитие и метаболизм прерываются при тепрературе (4 ± 1) °С, что дает возможность избежать риски снижения хранимоспособности ферментированных молочных продуктов под действием заквасочных лактококков. Наибольшие риски применения заквасочных культур Lactococcus cremoris связаны с их низкой термостабильностью, что отражается в чувствительности штаммов к температурам выше (40 ± 1) °С.

Mesophilic lactococci strains of Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus cremoris are part of many fermented dairy products, including cheeses. As a rule, they serve as the main acid agents in bacterial starter cultures. Throughout all technological stages of cheese production, these microorganisms encounter various factors that affect their growth and metabolism. Despite its widespread industrial use and accumulated scientific knowledge, the question still remains of how lactococci behave during production. This article provides a comparative assessment of temperature-related development processes and acid formation in lactococci Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus cremoris. The strains showed no differences in culture development rate or acid-forming activity under optimal thermostating conditions during the deep liquidphase cultivation in milk. These variables were measured by the increase in titratable acidity (°T) and the decrease in active acidity (pH). The lactococci developed and metabolized carbohydrates at (10 ± 1) °C, which allowed for acid formation processes during the cheese ripening stage. Both strains showed significant psychrotrophy. Their development and metabolism were interrupted at (4 ± 1) °C, which made it possible to avoid the risk of reducing the storage capacity of fermented dairy products under the effect of lactococci starter. The greatest risks of using Lactococcus cremoris starter cultures were associated with their low thermal stability, which made the strains sensitive to temperatures above (40 ± 1) °C.

 бактериальные закваски молочнокислые микроорганизмы лактококки кислотообразующая активность технически значимые температуры bacterial starter cultures lactic acid microorganisms lactococci acid forming activity technically significant temperatures

Wedajo, B. Lactic Acid Bacteria: Benefits, Selection Criteria and Probiotic Potential in Fermented Food / B. Wedajo // Journal of Probiotics & Health. 2015. № 03(02). P 1-9. https://doi.org/10.4172/2329-8901.1000129 Wedajo, B. Lactic Acid Bacteria: Benefits, Selection Criteria and Probiotic Potential in Fermented Food / B. Wedajo // Journal of Probiotics & Health. 2015. № 03(02). P 1-9. https://doi.org/10.4172/2329-8901.1000129 Klaenhammer, T. Discovering lactic acid bacteria by genomics / T. Klaenhammer, E. Altermann, F. Arigoni [et al.] // Antonie Van Leeuwenhoek. 2002. № 82(1-4). P. 29-58. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2029-8_3 Klaenhammer, T. Discovering lactic acid bacteria by genomics / T. Klaenhammer, E. Altermann, F. Arigoni [et al.] // Antonie Van Leeuwenhoek. 2002. № 82(1-4). P. 29-58. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2029-8_3 Johansen, E. Use of Natural Selection and Evolution to Develop New Starter Cultures for Fermented Foods / E. Johansen // Annu Rev Food Sci. Technol. 2018. № 25. P. 411-428. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030117-012450 Johansen, E. Use of Natural Selection and Evolution to Develop New Starter Cultures for Fermented Foods / E. Johansen // Annu Rev Food Sci. Technol. 2018. № 25. P. 411-428. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030117-012450 Nicosia, F. D. Technological Characterization of Lactic Acid Bacteria Strains for Potential Use in Cheese Manufacture / F. D. Nicosia, A. Pino, G. L. R. Maciel [et al.] // Foods. 2023. № 12. 1154. https://doi.org/10.3390/foods12061154 Nicosia, F. D. Technological Characterization of Lactic Acid Bacteria Strains for Potential Use in Cheese Manufacture / F. D. Nicosia, A. Pino, G. L. R. Maciel [et al.] // Foods. 2023. № 12. 1154. https://doi.org/10.3390/foods12061154 Ayad, E. H. E. Selection of wild lactic acid bacteria isolated from traditional Egyptian dairy products according to production and technological criteria / E. H. E Ayad, S. Nashat, N. El-Sadek [et al.] // Food Microbiology. 2004. V. 21. I. 6. P. 715-725. https://doi.org/10.1016/j.fm.2004.02.009 Ayad, E. H. E. Selection of wild lactic acid bacteria isolated from traditional Egyptian dairy products according to production and technological criteria / E. H. E Ayad, S. Nashat, N. El-Sadek [et al.] // Food Microbiology. 2004. V. 21. I. 6. P. 715-725. https://doi.org/10.1016/j.fm.2004.02.009 Мордвинова, В. А. Факторы, влияющие на качество сыров типа "Маасдам" / В. А. Мордвинова, Г. М. Свириденко // Сыроделие и маслоделие. 2015. № 3. С. 28-30. Mordvinova, V. A. Faktory, vliyayuschie na kachestvo syrov tipa "Maasdam" / V. A. Mordvinova, G. M. Sviridenko // Syrodelie i maslodelie. 2015. № 3. S. 28-30. Мордвинова, В. А. Качество и хранимоспособность продуктов сыроделия: основные факторы / В. А. Мордвинова // Сыроделие и маслоделие. 2011. № 5. С. 9-11. Mordvinova, V. A. Kachestvo i hranimosposobnost' produktov syrodeliya: osnovnye faktory / V. A. Mordvinova // Syrodelie i maslodelie. 2011. № 5. S. 9-11. Pessione, A. Proteomics as a tool for studying energy metabolism in lactic acid bacteria / A. Pessione, C. Lambertia, E. Pessione // Molecular BioSystems. 2010. I. 8. P. 1419-1430. https://doi.org/10.1039/C001948H Pessione, A. Proteomics as a tool for studying energy metabolism in lactic acid bacteria / A. Pessione, C. Lambertia, E. Pessione // Molecular BioSystems. 2010. I. 8. P. 1419-1430. https://doi.org/10.1039/C001948H Хамитова, А. Р. Факторы внешней среды, влияющие на процесс брожения / А. Р. Хамитова // Наука и образование: проблемы и тенденции развития. 2016. № 1. С. 10-12. Hamitova, A. R. Faktory vneshney sredy, vliyayuschie na process brozheniya / A. R. Hamitova // Nauka i obrazovanie: problemy i tendencii razvitiya. 2016. № 1. S. 10-12. Свириденко, Г. М. Оценка микробиологических рисков в производстве молочных продуктов / Г. М. Свириденко // Переработка молока. 2010. № 4. С. 6-9. Sviridenko, G. M. Ocenka mikrobiologicheskih riskov v proizvodstve molochnyh produktov / G. M. Sviridenko // Pererabotka moloka. 2010. № 4. S. 6-9. Грунская, В. А. Анализ микробиологических рисков при производстве кисломолочных продуктов / В. А. Грунская, С. В. Иванова, А. А. Абабкова // Молочнохозяйственный вестник. 2013. № 2 (10). С. 30-35. Grunskaya, V. A. Analiz mikrobiologicheskih riskov pri proizvodstve kislomolochnyh produktov / V. A. Grunskaya, S. V. Ivanova, A. A. Ababkova // Molochnohozyaystvennyy vestnik. 2013. № 2 (10). S. 30-35. Samaržija, D. Taxonomy, physiology and growth of Lactococcus lactis: a review / D. Samaržija, N. Antunac, J. L. Havranek // Mljekarstvo. 2001. Т. 51. № 1. P. 35-48. Samaržija, D. Taxonomy, physiology and growth of Lactococcus lactis: a review / D. Samaržija, N. Antunac, J. L. Havranek // Mljekarstvo. 2001. T. 51. № 1. P. 35-48. Carr, F. J. The lactic acid bacteria: a literature survey / F. J. Carr, D. Chill, N. Maida // Critical reviews in microbiology. 2002. Т. 28. №. 4. P. 281-370. Carr, F. J. The lactic acid bacteria: a literature survey / F. J. Carr, D. Chill, N. Maida // Critical reviews in microbiology. 2002. T. 28. №. 4. P. 281-370. Bintsis, T. Lactic acid bacteria as starter cultures: An update in their metabolism and genetics / T. Bintsis // AIMS microbiology. 2018. Т. 4. № 4. P. 665. Bintsis, T. Lactic acid bacteria as starter cultures: An update in their metabolism and genetics / T. Bintsis // AIMS microbiology. 2018. T. 4. № 4. P. 665. Ibrahim, S. A. Lactic Acid Bacteria as Antimicrobial Agents: Food Safety and Microbial Food Spoilage Prevention / S. A. Ibrahim, R. D. Ayivi, T. Zimmerman [et al // Foods. 2021. № 10. https://doi.org/10.3390/foods10123131 Ibrahim, S. A. Lactic Acid Bacteria as Antimicrobial Agents: Food Safety and Microbial Food Spoilage Prevention / S. A. Ibrahim, R. D. Ayivi, T. Zimmerman [et al // Foods. 2021. № 10. https://doi.org/10.3390/foods10123131 Свириденко, Г. М. Развитие и метаболизм Lc. lactis subsp. cremoris при различных технологических приемах производства созревающих сыров / Г. М. Свириденко, О. М. Шухалова // Молочная промышленность. 2022. № 8. С. 36-38. Sviridenko, G. M. Razvitie i metabolizm Lc. lactis subsp. cremoris pri razlichnyh tehnologicheskih priemah proizvodstva sozrevayuschih syrov / G. M. Sviridenko, O. M. Shuhalova // Molochnaya promyshlennost'. 2022. № 8. S. 36-38. Гудков, А. В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты / А. В. Гудков. - М.: ДеЛи принт, 2003. - 800 с. Gudkov, A. V. Syrodelie: tehnologicheskie, biologicheskie i fiziko-himicheskie aspekty / A. V. Gudkov. - M.: DeLi print, 2003. - 800 s.