Methodenartikel

Novel Production Protocol voor Kleinschalig Fabricage van probiotische gefermenteerde levensmiddelen

25.9K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/54365

⸱

10 september 2016

 ,  ,  , 
1Yoba for Life Foundation, 2Department of Molecular Cell Biology, Vrije Universiteit Amsterdam (VUA), 3Uganda Industrial Research Institute (UIRI), 4Micropia, Natura Artis Magistra, 5Department of Microbiology and Systems Biology, Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO)

In dit artikel

Samenvatting

Een productieprotocol wordt beschreven voor de kleinschalige productie van probiotische gefermenteerde zuiveldrank met behulp van een nieuwe bacteriële startercultuur.

Samenvatting

Een roman gedroogde bacterieel consortium van Lactobacillus rhamnosus Yoba 2012 en Streptococcus thermophilus C106 is gekweekt in 1 liter melk. Deze nieuwe starter kan worden gebruikt voor de productie van gefermenteerde melk en andere gefermenteerde voedingsmiddelen thuis of op kleine schaal in landelijke omgeving. Voor de frisse starter, wordt 1 liter van gepasteuriseerde melk in een pan die past in een grotere pan met water, geplaatst op een warmtebron. In dit waterbad wordt de melk verwarmd en geïncubeerd bij 85 ° C gedurende 30 minuten. Daarna wordt de melk gekoeld tot 45 ° C, overgebracht naar een vacuüm kolf geënt met de bacteriën gedroogd en gedurende ten minste 16 uur tussen 30 ° C en 45 ° C. Ten behoeve van frequente huis productie wordt de verse starter bevroren tot ijsblokjes, die kan worden gebruikt voor de productie van kleine hoeveelheden tot 2 L van gefermenteerde melk. Ten behoeve van de kleinschalige productie in arme landen, pasteurisatie van maximaal 100 liter melk is uitgevoerd in melkbussen deze in grote steelpan gevuld met water en verwarmd op een brand bij 85 ° C gedurende 30 min geplaatst en vervolgens afgekoeld tot 45 ° C. Vervolgens wordt de batch 100 L geïnoculeerd met 1 l vers bereide starter eerder vermeld. Een effectieve fermentatie verzekeren bij een temperatuur tussen 30 en 45 ° C, kan de melk is bedekt met een deken voor 12 uur. Voor de productie van niet-zuivel gefermenteerde voedingsmiddelen, wordt het verse starter achtergelaten in een kaasdoek voor 12 uur, en de afgetapte wei kan vervolgens worden gebruikt voor de inoculatie van een breed scala van voedsel grondstoffen, zoals groenten en granen voedingsmiddelen op basis van.

Inleiding

Dit artikel beschrijft een productieprotocol dat de productie van voedzaam en probiotische gefermenteerde melk en andere probiotische gefermenteerde levensmiddelen mogelijk maakt met behulp van een entkweek die bewezen gezondheidsvoordelen. Het protocol is robuust en eenvoudig uit te voeren door iedereen op elke plaats, met inbegrip van resource-arme landen.

In Sub-Sahara Afrika, 21% van de sterfgevallen van kinderen <5 jaar wordt veroorzaakt door diarree 1, waarvan 29% wordt veroorzaakt door rotaviral etiologie in het bijzonder 2. Het is aangetoond dat dagelijkse consumptie van gefermenteerde levensmiddelen die een dosering van 1 x 10 10 CFU van L. rhamnosus GG bevordert darmgezondheid en vermindert de incidentie en ernst van rotavirus-geassocieerde diarree 3-7.

Nuttige bacteriën aanwezig zijn in een breed scala aan traditionele gefermenteerde levensmiddelen in heel Afrika bezuiden de Sahara 8-10. Echter, deze voedingsmiddelen zijn bijna uitsluitend home-produced, hebben een relatief korte houdbaarheid en hebben veiligheidsrisico's als gevolg van de ongecontroleerde aard van de fermentatie 11 toegenomen. Bovendien is de consumptie van deze traditionele voedingsmiddelen daalt als gevolg van verstedelijking en een algemene verwestersing van diëten in Afrika 10,12.

De generieke probiotische bacterie L. rhamnosus yoba 2012 13, die identiek is aan L. rhamnosus GG, werd ingevoerd na de oorspronkelijke octrooi voor L. rhamnosus GG was verstreken 14. De gedroogde zaaikweek heeft een Aw van ongeveer 0,1, waarbij de levensvatbaarheid hoog na een opslagduur van tenminste één jaar bij kamertemperatuur gaatjes (gegevens niet getoond).

De entkweek wordt verpakt in porties van 1 g en kan worden gebruikt voor de productie van maximaal 100 L gefermenteerde melk. Bij het produceren van één of twee batches per dag, kan de starterculturen helpen een productiecapaciteit van maximaal 1000 L per week bereiken vanaf every-dag verse melk.

Het gebruik van L. rhamnosus Yoba 2012 met S. thermophilus C106 als adjuvans cultuur waarmee het probioticum Lactobacillus voortplanten 15 is een unieke bacterieel consortium die niet door andere auteurs heeft gemeld. De productieprotocol omvat resuspenderen van de inhoud van een verpakking (1 g) van gevriesdroogde startercultuur (kiemkweek) in 1 liter melk, wat resulteert in een zogenaamd vers starter na incubatie gedurende 16 uur. De verse starter wordt vervolgens gebruikt om maximaal 100 liter melk te inoculeren. Deze methode van pre-incubatie wordt de hoeveelheid gevriesdroogde bacteriën gebruikt, waardoor de productiekosten in vergelijking met directe incubatie zoals bijvoorbeeld beschreven door Goff 16 verminderen. De formulering van het in dit artikel beschreven protocol onderhoudt de voordelen van een gevriesdroogde kweek, zoals stabiliteit bij bewaren en eenvoudige opslag en behandeling, resulteert in sterk reproducible fermentaties.

Verder is de productie protocol zoals beschreven in dit artikel vereist geen high-tech apparatuur in tegenstelling tot de standaard productie-methoden die worden gebruikt in de ontwikkelde wereld 17.

Tenslotte de verse starter kan worden gebruikt voor de inoculatie van andere (niet-zuivel) grondstoffen voor de productie van een breed scala van gefermenteerde voedingsmiddelen zoals succes getoond Obushera, Kwete, Uji en Zomkom, alle op basis van granen traditioneel gefermenteerde voedingsmiddelen uit Oeganda (de eerste twee), Kenia en Burkina Faso, respectievelijk 15. Dit is slechts een kleine fractie van de enorme hoeveelheid gefermenteerde voedingsmiddelen ontwikkeld in Afrika 18.

Fermentatie is de afbraak van macromoleculen zoals zetmeel, suikers en eiwitten in producten die een toegenomen verteerbaarheid door de activiteiten van enzymen en / of micro-organismen. Vergisting is een veel gebruikte techniek in Sub-Sahara Afrika. together met drogen en zouten het stelt voedselbehoud bij gebrek aan koelvoorzieningen of industriële technieken zoals inblikken 9,19. Traditionele fermentatieprocessen gebruikt vaak back-morsing, waarbij een klein gedeelte van een vorige charge wordt toegevoegd aan een nieuwe partij aan de fermentatie te vergemakkelijken en de kans op falen fermentatie 11 verminderen. Harrison en Tomkins 20 beschrijven een breed scala aan traditionele Afrikaanse gefermenteerde levensmiddelen op basis van maïs, sorghum en gierst, en de positieve rol die deze voedingsmiddelen kunnen brengen tot het spenen kinderen, bijvoorbeeld door het verminderen van de kindertijd diarree en bijbehorende sterfte. Nout en Sarkar 19 beschrijven de traditionele productie van een gefermenteerde cassave gerecht dat op grote schaal in West-Afrika wordt verbruikt. Franz et al. 9 zorgen voor een uitgebreide beschrijving van de Afrikaanse gefermenteerde voedingsmiddelen ingedeeld in granen en plantaardige voedingsmiddelen, zetmeelrijke hakvrucht voedingsmiddelen en dierlijke eiwitten voedsel. In aanvulling op dat, Narvhus en Gadaga 21 specifiek beschrijven de traditionele productie van gefermenteerde melk in Afrika.

Voor de productie van probiotische gefermenteerde melk (of andere gefermenteerde voedingsmiddelen) vooral bij nationale productie, de beschikbaarheid van een vriezer voordelig om de verse starter bewaren in bevroren porties. Bij resource-arme landen, kan de productie van gefermenteerde melk goed worden uitgevoerd door melkproducerende gemeenschappen. De huidige ervaring met de lokale gemeenschappen in Oeganda geeft aan dat zuivelcoöperaties geschikt zijn entiteiten tot het nemen van yoghurt productie van hun eigen melk levert. De beschikbaarheid van een melk kan van voordeel, hoewel het ook mogelijk, maar minder geschikt om grote hoeveelheden gefermenteerde melk werd bereid in groter pan. Bovendien is de beschikbaarheid van elektriciteit en de daarmee verbonden aanwezigheid van koeling faciliteiten in lokale winkels en kiosken in arme landen is een voordeel in de uitbreiding van het bedrijf en de vermindering of verliezen als gevolg van bederf. Zoals zal in het protocol beschreven door de toevoeging van kaliumsorbaat is het mogelijk de yoghurt meerdere dagen bewaren bij omgevingstemperatuur en spoilages verminderen bij spanningsfluctuaties.

Protocol

1. Bereiding van Fresh Starter

Om de frisse starter voor te bereiden, neem 1 liter ofwel Ultra-hoge temperatuur (UHT) verwerkte melk of verse koemelk. Als het UHT-melk, ga dan naar stap 1.3. Als het verse koemelk, verder met stap 1.1.

  1. Melk testen van verse koemelk
    1. Voor de organoleptische test om afwijkingen of bederf van de melk op te sporen, te controleren het uiterlijk van de melk en controleer de geur.
    2. Voor de doek-on-kokende test, dragen een kleine steekproef van de melk aan een eetlepel. Houd de lepel boven een warmtebron tot de melk begint te koken. Haal de lepel van de bron van warmte en kijken naar de melk tekenen van stolling die slechte kwaliteit melk te geven op te sporen.
    3. Voor de laktometer test, vult een cilinder, beker glas of een ander hol object minstens 15 cm hoog met melk. Plaats de laktometer in de melk. Laktometer lezingen van 28 of meer voor melk bij 30 ° C indicaten melk van voldoende dichtheid zonder toevoeging van water.
    4. Voor de proef ethanol, levert een 80% ethanoloplossing in gedestilleerd water. Meng een gelijke hoeveelheid melk met een gelijke hoeveelheid 80% ethanol, bijvoorbeeld door het mengen van een theelepel melk met een theelepel 80% ethanol in een beker. Kijk naar het mengsel tekenen van stolling die slechte kwaliteit melk te geven op te sporen.
  2. Wanneer melk wordt gebruikt, filtreer de melk met een zeef of filterdoek (poriegrootte 0,1-0,5 mm), eerder gepasteuriseerd in kokend water gedurende 15 min.
  3. Pasteurisatie
    1. Breng de melk in een pannetje en sluit de pan met deksel. Plaats de pan in een iets grotere pan. Vul het grotere pan met water, tot 2 cm onder de rand van de kleinere pan.
    2. Verwarm dit op te zetten met behulp van een geschikte warmtebron (bijvoorbeeld elektrische verwarming, gas brander, houtskool oven, houtvuur), totdat de melk op 85 ° C, zoals gemeten met een laboratorium thermometer.
    3. Draai de source van vuur laag en de temperatuur van 85 ° C gedurende 30 min handhaven.
  4. Haal de pan met de melk uit de pan met het water en laat het afkoelen. Optioneel kan de pan over te dragen aan een pan met koud water om de snelheid van het koelproces. Het deksel niet te verwijderen uit de pan, met uitzondering van het nemen van temperatuurmetingen.
  5. Laat de melk afkoelen tot 45 ° C, zoals gemeten met een laboratorium of keukenthermometer. Op dit punt, breng de melk aan een vacuumfles en beënt de melk toevoegen van de inhoud van een pakket van de entkweek (1 g).
  6. Laat de geïnoculeerde melk gedurende 16 uur in vacuüm kolf om fermentatie te laten plaatsvinden. Controleer de uiteindelijke pH van het gefermenteerde melk, die moet 4,4 of minder, zoals gemeten met een pH meter of pH papier.
  7. Na de gisting, roer of schud het product gedurende ongeveer 5-10 minuten tot een gladde textuur te verkrijgen.
  8. Op te slaan tot de volgende stappen.
    1. Voor thuis productie, giet de frisse starter ineen ijsblokje lade ijsblokjes van 10 ml te maken. Plaats de ijsblokjes in de diepvriezer (-18 ° C) en ga verder met deel 2 binnen 3 maanden.
    2. Voor de productie tot 100 L schaal in resource arme instellingen, doorgaan met deel 3, waardoor de garantie die stap 3.5 wordt gestart 16 uur na de voltooiing van stap 1.5. Als alternatief, plaats de nieuwe starter in de koelkast (7 ° C) na stap 1.6 en ga verder met deel 3 binnen 5 dagen.
    3. Voor de productie van een groot aantal niet-zuivel type gefermenteerde voedingsmiddelen, verder punt 4.

2. De productie van kleine series op huishoudniveau

  1. Gebruik een geschikte hoeveelheid melk (aanbevolen 1-10 L).
  2. Voer stap 1.1.
  3. Voer stap 1.2.
  4. Pasteurisatie
    1. Breng de melk in een pannetje en sluit de pan met deksel. Plaats de pan in een iets grotere pan. Vul het grotere pan met water, tot 2 cm onder de rand van de kleinere pan.
    2. Verwarm dit op te zetten met behulp van een geschikte warmtebron (bijvoorbeeld elektrische verwarming, gas brander, houtskool oven, houtvuur), totdat de melk bereikt 60 ° C, zoals gemeten met een laboratorium of keuken thermometer.
    3. Optioneel: Op dit punt voeg suiker een geadviseerde concentratie van 5% (w / v), gemeten bij evenwicht. Roer goed door met een lepel het mengen van tevoren gepasteuriseerd door onderdompeling in kokend water gedurende 15 minuten. Verhit tot de melk op 85 ° C, zoals gemeten met een laboratorium of keukenthermometer.
    4. Draai de warmtebron laag en de temperatuur van 85 ° C gedurende 30 min handhaven.
  5. Voer stap 1.4.
  6. Laat de melk afkoelen tot 45 ° C, zoals gemeten met een laboratorium of keukenthermometer. Op dit punt, te enten de melk door het toevoegen van een ijsblokje (zoals werd opgesteld onder punt 1) voor elke liter melk en breng de melk aan (a) afzuigkolf (s).
  7. Laat de geïnoculeerde melk in de thermoskan te staanfermentatie plaatsvinden tot een pH van 4,4 wordt bereikt, zoals gemeten met een pH meter of pH papier. Deze wordt geschat op 12 uur te nemen.
  8. Voer stap 1.7.
  9. Breng de gefermenteerde melk een koelkast (7 ° C) en laat het afkoelen ten minste 3 uur voor consumptie. Bij opslag onder de juiste koeling wordt het beste product verbruikt binnen één maand.

3. De productie in de landelijke omgeving van Resource-arme landen

Opmerking: Gebruik een maximum van 100 liter melk per 1 liter vers starter.

  1. Voer stap 1.1.
  2. Voer stap 1.2.
  3. Pasteurisatie:
    1. Breng de melk in een melk kan van geschikte grootte en sluit het blik met een deksel. Plaats het blik in een grote pan. Vul de pan met water, tot op het hoogste niveau mogelijk te maken.
    2. Verwarm deze set-up met behulp van een geschikte warmtebron (houtvuur is de snelste en vaak de meest kosteneffectieve) tot de melk bereikt 60 ° C, zoals gemeten met een laboratorium ofkeuken thermometer.
    3. Facultatief: Afhankelijk smaak voorkeur voeg suiker in een verhouding van 50 g per liter. Roer goed door met een lepel het mengen van die voorheen door onderdompeling in kokend water gedurende 15 minuten werd gepasteuriseerd. Verhit tot de melk op 85 ° C, zoals gemeten met een laboratorium of keukenthermometer.
    4. Het vuur en de temperatuur van 85 ° C gedurende 30 min handhaven.
  4. Verwijder het blik met de melk uit de pan met het water en laat het afkoelen. Om het tempo van het koelproces, overdracht van de bus naar een pan met koud water. Het deksel niet verwijderen uit de kan, behalve voor het meten van de temperatuur.
  5. Laat de melk afkoelen tot 45 ° C, zoals gemeten met een laboratorium of keukenthermometer. Verwijder het blik uit het koude water pan. Op dit punt, beënt de melk door het toevoegen van een totale verse starter (dit kan nooit overdosis).
  6. Wikkel een deken om de melk kan met het oog op isolatie en het voorkomen van een rapid temperatuurdaling (idealiter de temperatuur tussen 45 en 35 ° C blijft). Laat de geïnoculeerde melk in de kan om fermentatie plaatsvindt tot een pH van 4,4 wordt bereikt. Dit proces duurt ongeveer 12 uur.
  7. Verwijder de deken uit het blik en open het blik.
    1. Optioneel: de waterige toplaag van de gefermenteerde melk aan een gladdere structuur van de probiotische gefermenteerde melk (yoghurt) te verkrijgen.
    2. Optioneel: voeg food-grade kunstmatige smaakstoffen (bijvoorbeeld aardbei of vanille), bijvoorbeeld bij een concentratie van 0,1% (v / v) gedoseerd aan een 10 ml maatbeker of lepel (afhankelijk van de concentratie van de smaak en de voorkeur van de klant).
    3. Optioneel: conserveringsmiddelen toevoegen. Een voordelige en veilige keuze is het gebruik van kaliumsorbaat met een maximale concentratie van 0,12 g / L (bron: http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/4144 adviseert 3 mg / kg lichaamsgewicht / dag).
      NB: Jonge kinderen met een gewicht van minder dan 10 kg niet mor moet nemene dan maximaal 30 mg kaliumsorbaat bij het nemen van een dosis van 250 ml gefermenteerde melk, hetgeen overeenkomt met een dosering van ongeveer 2 eetlepels per 50 L.
    4. Roer de gefermenteerde melk grondig met een metalen lepel die eerder door onderdompeling in kokend water gedurende 15 minuten gesteriliseerd.
  8. Optioneel: Verpak de gefermenteerde melk, overbrengen naar een koelkast (7 ° C) en afkoelen ten minste 3 uur voor consumptie.
    Opmerking: Bij opslag onder de juiste koeling, onder 7 ° C, wordt het product het best verbruikt binnen twee weken. Bij opslag onder de juiste koeling, en conserveringsmiddel wordt toegevoegd zoals beschreven onder 3.7.3 van het product is best geconsumeerd binnen 4 weken.

4. De productie van andere gegiste Foods

Dit deel beschrijft de productie van andere dan gefermenteerde melk gefermenteerde levensmiddelen met een maximaal volume van ongeveer 50 L.

  1. Pasteuriseren een kaasdoek door onderdompeling in kokend water gedurende loosten 15 min. Bind de kaasdoek losjes boven een kom of pan die ongeveer 2 L kan houden met behulp van een touw of een rubberen band.
  2. Giet de verse starter op het kaasdoek, mors op en voldoende ruimte tussen de onderkant van de kom en het kaasdoek.
  3. Plaats de kom in een koelkast bij ongeveer 7 ° C gedurende 8-12 uur tot ongeveer 0,5 liter wei afgevoerd uit de yoghurt in de kom.
  4. Gebruik de wei verschillende soorten gefermenteerde levensmiddelen maken. Voorbeelden worden hieronder gegeven.
    NB: De verkregen gefermenteerde voedsel zal wei (melk) bevatten. Melk en zijn derivaten worden geboekt tot de meest voorkomende ingrediënten die voedselallergieën en intoleranties.
    1. Voor de productie van Obushera een sorghum en gierst gebaseerd Oegandese drank volgen beschreven door Mukisa et al. 22 protocol.
    2. Voor de productie van Uji, een Keniaanse pap gemaakt van maïs of sorghum of een combinatie van beide, volg de protocol dat wordt gebruikt door de Jomo Kenyatta University of Agriculture and Technology in Kenia en beschreven door Kort et al. 15.
    3. Voor de productie van Zomkom een sorghum-gebaseerde drank van Burkina Faso, volgt de door Christèle et al. 23 en Kort et al. 15 protocol.
    4. Voor de productie van Mutandabota, een product uit de vruchten van de baobab boom en melk die op grote schaal in Zuid-Afrika wordt geconsumeerd volgt u de procedure beschreven door Mpofu et al. 24. Merk op dat voor dit product de verse starter die wordt verkregen in punt 1 kan direct worden gebruikt zonder eerst stap 4,1-4,3.

Resultaten

De linkerzijde van Tabel 1 toont een schematische weergave van deel 1 van het protocol. Daarna volgt een algemene gecombineerde diagram van de delen 2 en 3 aan de rechterzijde van de tafel.

Fermentatieprofielen melk geïnoculeerd met de entkweek met de productie protocol zoals beschreven in dit artikel zijn opgenomen. Figuur 1 toont de fermentatie van verse starter (zoals beschreven in punt 1). Figuur 2 toont de fermentatie van de gefermenteerde melk (eindproduct , zoals beschreven in paragraaf 2 en 3). Omdat in de praktijk het platteland strikte temperatuurcontrole moeilijk, werden metingen uitgevoerd bij een temperatuur van 37 ° C en 45 ° C.

Voor fermentatie bij 37 ° C, de verzuring profielen van de twee sachets geteste tonen een klein verschil bij het ontstaanvan de exponentiële verzuring van ongeveer 30 minuten zowel bij de productie van de vers voorgerecht en het eindproduct. De uiteindelijke pH-waarden van beide culturen identiek na 16 uur.

Typische pH-waarden en titers van de gekweekte L. rhamnosus en S. thermophilus stammen volgens de beschreven productie procedures voor verschillende gefermenteerde voedsel te vinden in tabel 2. cel-tellingen voor L. rhamnosus en S. thermophilus werden bepaald op MRS agar medium en LM17 respectievelijk met algemeen toegepaste plating microbiologische methoden. Final cel-tellingen van L. rhamnosus Yoba 2012 waren 1,7 x 10 7, 3,7 x 10 9 en 3,3 x 10 9 CFU ml -1 voor gefermenteerde melk, kwete en Uji, respectievelijk. Uiteindelijke pH-waarden waren 4.3 en 4.2 voor gefermenteerde melk en kwete, respectievelijk. Voorlopige resultaten gaven aan dat de toevoeging van potassium sorbaat vóór de fermentatie niet nadelig beïnvloeden, maar ook verhoogt het aantal levensvatbare L. rhamnosus yoba 2012 bacteriën in yoghurt twee weken na de productie (gegevens niet getoond).

Figuur 3 toont de resultaten van hoge-prestatie vloeistofchromatografie (HPLC) in combinatie met een brekingsindex (RI) detector van niet-gefermenteerde melk vergeleken met de gefermenteerde melk. De resultaten geven aan dat lactose niveaus in de melk afnemen, terwijl melkzuurspiegels en galactose verhogen, die een gevolg is van de metabolische activiteit van de entkweek.

figure-results-1
Figuur 1. fermentatieprofiel van de verse starter uit halfvolle melk (1,5% vet, 3,5% eiwit). Een liter melk werd geïnoculeerd met één zakje (1 g) zaadkweek en gefermenteerd bij 37 ° C(•••• dupliceren) en 45 ° C (- - - -, dupliceren) gedurende 16 uur. De rechte lijn (----) bij een pH van 4,4 wordt ingevoegd als een indicatie om te bepalen wanneer de fermentatie is voltooid. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-2
Figuur 2. Fermentatie profiel van de gefermenteerde melk (eindproduct) uit halfvolle melk (1,5% vet, 3,5% eiwit). Een liter melk werd geïnoculeerd met een 20 g verse starter en gefermenteerd bij 37 ° C (•• ••, dupliceren) en 45 ° C (- - - -, dupliceren) gedurende 16 uur. De rechte lijn (----) bij pH 4,4 wordt ingevoegd als een indicatie om te bepalen wanneer de fermentatie is voltooid.Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-3
Figuur 3. HPLC-elutie patronen van niet-gefermenteerde melk (zwart) en gefermenteerde melk gedurende 16 uur met de entkweek (blauw). De elutie patronen geven het verbruik van lactose en productie van galactose en lactaat. Suikers en zwak zuur werden geïdentificeerd op basis van de retentietijd en de piek oppervlakte verhouding van UV-absorptie en brekingsindex. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-4
Tabel 1. Seed cultuur toepas tie protocol. Klik hier om een grotere versie van deze tabel te bekijken.

figure-results-5
Tabel 2. Vermeerdering van Lactobacillus rhamnosus 2012 yoba in diverse gefermenteerde voedingsmiddelen. Gegevens werden verkregen van Kort et al. 15. Fermentaties werden uitgevoerd bij 37 ° C uitgevoerd, tenzij anders vermeld. De cel telling van L. rhamnosu s Yoba 2012 en S. thermophilus C106 na enten zowel gevarieerd tussen 1 x 10 6 en 1 x 10 7 CFU ml -1. De functionele mutandabota werd bereid met een starter die uitsluitend L. rhamnosus Yoba 2012 zoals gerapporteerd door Mpofu et al 24.; ND, niet bepaald.d / 54365 / 54365tbl2large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze tabel te bekijken.

Aanvullende File. Lokale productie en verkoop van probiotische yoghurt op het platteland van Afrika. Shots en de foto's zijn genomen in Balawoli en Namagera, Uganda, mei 2016. De clip toont de waardeketen vanaf melk receptie tot verwerking, verpakking, verkoop en uiteindelijk naar de consumptie van een partij van 50 liter van probiotische yoghurt, bereid met het gebruik van slechts basisuitrusting. klik hier om te downloaden.

Discussie

De eenvoudige productie protocol met behulp van basisuitrusting en een nieuw gefermenteerde levensmiddelen starter cultuur in dit artikel beschreven vergemakkelijkt de productie van een hoge kwaliteit probiotische gefermenteerde melk op gezinsniveau en op het platteland van de instellingen in arme landen. Het is cruciaal om de melk gedurende ten minste 30 minuten pasteuriseren om voldoende reductie of eliminatie van bederf veroorzakende organismen en potentieel pathogene micro-organismen te verkrijgen. Bovendien, voldoende verwarming veroorzaakt denaturatie van wei-eiwit 17, die vervolgens zal associëren met caseïne micellen 25 gevolg de vorming van cross-links in de gefermenteerde melk 26. Dientengevolge wordt de viscositeit van het eindproduct toegenomen ten opzichte van minder intensief verhitte melk 27. Het is ook kritisch inoculatie van de melk te voorkomen boven 45 ° C, omdat bij hogere temperaturen de bacteriën worden geïnactiveerd.

Evenzo, indien beschikbaar en kosten-effectieve, het gebruik van UHT melk de voorkeur, vooral voor de productie van de nieuwe starter. Allereerst UHT melk vrijwel vrij is van ongewenste micro-organismen. Ten tweede UHT melkwei-eiwitten zijn uitvoerig gedenatureerd, waardoor ze beter toegankelijk voor bacteriële proteasen maakt, het bevorderen van hun afbraak en daaropvolgende groei van de bacteriën yoghurt. Tijdens het afkoelen eiwitten gedeeltelijk te hervouwen hun natieve toestand derhalve opnieuw verwarmen vóór de inoculatie is gunstig voor yoghurt productie. Langdurige fermentatie resulteert in een gefermenteerde melk met een pH <4,4, hetgeen vaak ongewenst is. Fermentatie kan worden gestopt tijdig door het plaatsen van de gefermenteerde melk in de koelkast.

Lokale yoghurt in Afrika is aangetoond dat aanzienlijke niveaus van lactococci 28 zoals L. bevatten lactis, die de productie van peptiden die een bittere smaak hebben 29-32, die over het algemeen undesirab veroorzakenle 31. Daarom is het essentieel dat fermentatie plaatsvindt bij een temperatuur tussen 45 en 35 ° C 15,28. Omdat de temperatuur langzaam afnemen tijdens fermentatie in een semi-gecontroleerde omgeving, wordt inoculatie uitgevoerd bij 45 ° C, de hoogste toegestane temperatuur. Voldoende isolatie tijdens de fermentatie is essentieel voor verlaging van de temperatuur beneden 35 ° C te voorkomen.

Handmatige productie van yoghurt in de landelijke omgeving heeft een relatief hoog risico op microbiële besmetting door bederf organismen. Met name gisten kunnen voortplanten onder de zure omstandigheden in yoghurt. Gist vervuiling kan leiden tot overmatige gas, in de incubatiefase of de opslag, waardoor de yoghurt bederven direct of aanzienlijk verkorten de houdbaarheid 33,34. Gist niveaus kan worden geminimaliseerd door warmte sterilisatie en / of reiniging met natriumhypochloriet van alle gereedschap en apparatuur voor elk contact wit h de melk of yoghurt. Vooral na gist bederf is opgetreden, wordt ernstige en uitgebreide sterilisatie en reiniging vereist om de verontreiniging te elimineren.

De beschreven risico's laten duidelijk zien dat het succes van de toepassing van deze productie protocol in resource arme landen wordt beperkt door de manuele aard en de daarmee verbonden verhoogd bederf tarief. De bederf tarief wordt nog hoger in gemeenschappen die koeling voorzieningen ontbreken of sterk wisselende beschikbaarheid van elektriciteit. Ook het gebrek aan toegang tot kwalitatief hoogwaardige en betaalbare verpakkingsmateriaal kan de opname van de beschreven protocol te beperken. De benodigde apparatuur is eenvoudig en universeel, maar een laboratorium of keuken thermometer is van essentieel belang. Tot slot, op dit moment slechts een beperkt aantal landen hebben de faciliteiten voor de gevriesdroogde starter cultuur te produceren. De meeste resource-arme landen niet de faciliteiten, en dus afhankelijk van import om dit product te verkrijgen.

_content "> Onder voedingsmiddelen, gefermenteerde melkproducten zoals yoghurt is de meest voorkomende voertuig probiotische bacteriën. De productie van gefermenteerde melk geen speciale apparatuur, afgezien van een thermometer. Dus de combinatie van de hierboven beschreven eerste generieke probiotische starterkweek 13 met een eenvoudige productie protocol maakt het mogelijk om reproduceerbare, gecontroleerde en veilige productie van probiotische gefermenteerde melk door bijna iedereen op elke plaats, met inbegrip van de productie in het huishouden en huisnijverheid niveaus in landelijke gebieden in arme landen. in traditioneel beoefend natuurlijke fermentatie, een gelijk niveau van probiotische bacteriën kunnen niet worden gegarandeerd 9. de self-stabiele starter cultuur in 1 g zakjes in staat kleinschalige producenten op een kosteneffectieve manier te produceren gefermenteerde levensmiddelen, zonder de noodzaak om grote hoeveelheden starter culturen die meestal levensvatbaarheid te verliezen na het openen van het pakket te kopen, in het bijzonder wanneer bewaard bij kamertemperatuur en bij een hoge relatieve vochtigheid, watonze kennis geldt voor alle andere beschikbare yoghurt starterculturen. Bovendien is de hoeveelheid gedroogde bacteriën die afkomstig is zeer laag blijft, dan 0,1% van de probiotische cultuur concentratie in het eindproduct, omdat bijna alle startercultuur lokaal geproduceerd door de voorincubatie methode die wordt beschreven in dit protocol .

De productie van gefermenteerde melk wordt in detail beschreven in dit artikel en kan een eerste stap om de kunst van het produceren van probiotische gefermenteerde levensmiddelen, die vervolgens kan worden toegepast op vele soorten van andere voedingsmiddelen gisten (zoals bedoeld in dit artikel) onder de knie te zijn. Fundamentele gefermenteerde melk upgrade een eventuele volgende stap is de productie van real-fruit gefermenteerde melk. Dit vereist de bereiding van een steriele fruitdomein (een mengsel van fruit, suiker en eventueel bepaalde additieven) of aankoop van een kant en klare fruitdomein na fermentatie 35,36 mengen met de gefermenteerde melk.

Openbaarmakingen

Wilbert Sybesma en Remco Kort zijn de oprichters van de Yoba stichting Life, een not-for-profit organisatie, geaccrediteerd door de Nederlandse Belastingdienst als een openbare Benevolent Institution (PBI), die tot doel heeft de lokale productie en consumptie van gefermenteerde producten in Afrika te bevorderen . Gefermenteerde producten gemaakt met de Yoba zaad cultuur, met inbegrip van yoghurt, zomkom, obushera en mutandabota worden niet op de markt gebracht door de stichting als zodanig, maar de Yoba stichting Life stimuleert de lokale productie en eigendom, waardoor de inkomsten-genererende activiteiten voor Afrikaanse ondernemers in de foodsector . De Yoba for Life Foundation distribueert en verkoopt kant-en-klare zakjes met gedroogde bacteriële zaad culturen door middel van een netwerk van partners en vrijwilligers aan de lokale productie van zuivel en te vergemakkelijken op basis van granen producten door gecontroleerde bacteriële fermentatie.

Dankbetuigingen

De auteurs erkennen de Oost-Afrikaanse project Dairy Development (EADD) voor hun praktische ondersteuning op de grond in de opleiding zuivelcoöperaties op het platteland van Oeganda in gefermenteerde melk productie. CSK Food Enrichment is erkend voor de productie, kwaliteitscontrole en evaluatie van fermentatieve capaciteit van de starter cultuur. Lactosan GmbH & Co, Oostenrijk, is erkend voor de productie van hulp. De auteurs danken Karin Overkamp (TNO Microbiology and Systems Biology, Zeist, Nederland) voor de HPLC-analyse, en Derrick Assimwe (UIRI) voor het opnemen van de auteur verklaringen in Uganda. Deze opnames vond plaats tijdens de IDRC-ondersteunde aanvang vergadering van de gefermenteerde Food for Life-project (CIFSRF fase 2) in Entebbe, Oeganda, mei 2016. De Vrije Universiteit Amsterdam en de Micropia museum worden bedankt voor de financiële bijdragen en het verstrekken van laboratoriumfaciliteiten voor de productie van de video in dit artikel. De auteurs danken Wim van Egmondvoor microscopie yoghurt bacteriën.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Yoba starter cultureYoba for Life foundation-
MelkVerkregen van lokale koeien-Verse, volle melk, vrij van antibiotica en verkregen van een gezonde koe
Optioneel suikerGekocht bij lokale supermarkt-Rietsuiker werd gebruikt, maar snijsuiker is ook mogelijk. Vrij van onzuiverheden
Laboratorium thermometerNarang Scientific IndustriesTM-01
LactometerNarang Scientific IndustriesLM-01
Ethanol 96%Sigma Aldrich476226
pH papierMacherey-Nagel GmbH & Co90206
KaasdoekBeyond Gourmet-Elke hoogwaardige voedselkwaliteit kaasdoek kan worden gebruikt
Zeef/filterCuisinartCTG-00-3MSElke fijne zeef kan worden gebruikt, maar roestvrijstalen zeefjes hebben de voorkeur.
1 L Thermos flesGekocht bij lokale magazijn-
1 L pan + dekselGekocht bij lokale magazijn-Roestvrij staal
2 L panGekocht bij lokale magazijn-Elk hitte- en waterdicht materiaal is voldoende
50 L panGekocht bij lokale magazijn-Elk hitte- en waterdicht materiaal is voldoende
MelkkanNarang Scientific IndustriesMC-SS-30Elke roestvrijstalen melkbus kan worden gebruikt
DekenGekocht bij lokale magazijn-Hoe dikker de deken, hoe beter de isolatie

Referenties

  1. Kosek, M., Bern, C., Guerrant, R. L. The global burden of diarrhoeal disease, as estimated from studies published between 1992 and 2000. Bull. World Health Organ. 81, 197-204 (2003).
  2. Parashar, U. D., et al. Global Mortality Associated with Rotavirus Disease among Children in 2004. J. Infect. Dis. 200, 9-15 (2009).
  3. Szajewska, H., Skòrka, A., Ruszczyński, M., Gieruszczak-Białek, D. Meta-analysis: Lactobacillus GG for treating acute diarrhoea in children. Aliment. Pharmacol. Ther. 25, 871-881 (2007).
  4. Guandalini, S. Probiotics for Prevention and Treatment of Diarrhea. J. Clin. Gastroenterol. 45, 149-153 (2011).
  5. Guarino, A., Guandalini, S., Vecchio, A. L. Probiotics for prevention and treatment of diarrhea. J. Clin. Gastroenterol. 49, 37-45 (2015).
  6. Allen, S. J., Martinez, E. G., Gregorio, G. V., Dans, L. F. Probiotics for treating acute infectious diarrhoea. Cochrane Database Syst Rev. 11, (2010).
  7. De Roos, N. M., Katan, M. B. Effects of probiotic bacteria on diarrhea, lipid metabolism, and carcinogenesis: a review of papers published between 1988 and 1998. Am. J. Clin. Nutr. 71, 405-411 (2000).
  8. Sybesma, W., Kort, R., Lee, Y. -K. Locally sourced probiotics, the next opportunity for developing countries. Trends Biotechnol. 33, 197-200 (2015).
  9. Franz, C. M. A. P., et al. African fermented foods and probiotics. Int. J. Food Microbiol. 190, 84-96 (2014).
  10. Reid, G., et al. Harnessing microbiome and probiotic research in sub-Saharan Africa: recommendations from an African workshop. Microbiome. 2, 12(2014).
  11. Holzapfel, W. H. Appropriate starter culture technologies for small-scale fermentation in developing countries. Int. J. Food Microbiol. 75, 197-212 (2002).
  12. Monachese, M., et al. Probiotics and prebiotics to combat enteric infections and HIV in the developing world: a consensus report. Gut Microbes. 2, 198-207 (2011).
  13. Kort, R., Sybesma, W. Probiotics for every body. Trends Biotechnol. 30, 613-615 (2012).
  14. Gorbach, S. L., Goldin, B. R. Lactobacillus acidophilus strains of bacteria and compositions thereof. EPO199535. , (1986).
  15. Kort, R., et al. A novel consortium of Lactobacillus rhamnosus and Streptococcus thermophilus for increased access to functional fermented foods. Microbial Cell Factories. , (2015).
  16. Douglas Goff, H. Dairy Science and Technology Education Series. , University of Guelph, Food Science. (2015).
  17. Tribby, D. The Sensory Evaluation of Dairy Products. Clark, S., Costello, M., Drake, M., Bodyfelt, F. , Springer US. 191-223 (2008).
  18. Odunfa, S. A. African fermented foods: from art to science. MIRCEN J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 4, 259-273 (1988).
  19. Nout, M. J. R., Sarkar, P. K. Lactic Acid Bacteria: Genetics, Metabolism and Applications. Konings, W. N., Kuipers, O. P., Veld, J. H. , Springer. Netherlands. 395-401 (1999).
  20. Harrison, P. M. B. D. T., Tomkins, A. M. Fermented cereal gruels: Towards a solution of the weanling's dilemma. Food Nutr. Bull. 13, (1991).
  21. Narvhus, J. A., Gadaga, T. H. The role of interaction between yeasts and lactic acid bacteria in African fermented milks: a review. Int. J. Food Microbiol. 86, 51-60 (2003).
  22. Mukisa, I. M., et al. The dominant microbial community associated with fermentation of Obushera (sorghum and millet beverages) determined by culture-dependent and culture-independent methods. Int. J. Food Microbiol. 160, 1-10 (2012).
  23. Christèle, I. -V., et al. Traditional recipes of millet-, sorghum-and maize-based dishes and related sauces frequently consumed by young children in Burkina Faso and Benin. , (2010).
  24. Mpofu, A., et al. Development of a locally sustainable functional food based on mutandabota, a traditional food in southern Africa. J. Dairy Sci. 97, 2591-2599 (2014).
  25. Lucey, J. A., Singh, H. Formation and physical properties of acid milk gels: a review. Food Res. Int. 30, 529-542 (1997).
  26. Lucey, J. A. Formation and Physical Properties of Milk Protein Gels. J. Dairy Sci. 85, 281-294 (2002).
  27. Lucey, J. A. Cultured dairy products: an overview of their gelation and texture properties. Int. J. Dairy Technol. 57, 77-84 (2004).
  28. Mukisa, I. M., Kyoshabire, R. Microbiological, physico-chemical and sensorial quality of small-scale produced stirred yoghurt on the market in Kampala city, Uganda. Nutr. Food Sci. 40, 409-418 (2010).
  29. Omaea, M., Maeyama, Y., Nishimura, T. Sensory Properties and Taste Compounds of Fermented Milk Produced by Lactococcus lactis and Streptococcus thermophilus. Food Sci. Technol. Res. 14, 183-189 (2008).
  30. Bockelmann, W., Kiefer, B., Geis, A., Teuber, M. Milk Proteins. , Springer. 225-227 (1989).
  31. Tamime, A. Y., Robinson, R. K. Tamime and Robinson's yoghurt: science and technology. , Elsevier. (2007).
  32. Tamime, A. Y., Deeth, H. C. Yogurt: Technology and Biochemistry. , (1980).
  33. Fleet, G. Spoilage Yeasts. Crit. Rev. Biotechnol. 12, 1-44 (1992).
  34. Viljoen, B. C., Lourens-Hattingh, A., Ikalafeng, B., Peter, G. Temperature abuse initiating yeast growth in yoghurt. Food Res. Int. 36, 193-197 (2003).
  35. Low fat thin-bodied yogurt product and method. Google Patents. , (1989).
  36. Bamforth, C. W., Ward, R. E. The Oxford Handbook of Food Fermentations. , Oxford Handbooks. 385(2014).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Lactobacillus rhamnosusStreptococcus thermophiluspasteurisatie van melkincubatie in vacu mkolvenbevroren startculturenkleinschalige productieomgevingen met beperkte middelenkwaliteitscontrole van melkpH van gefermenteerde melk

Gerelateerde artikelen