A production protocol is described for the small-scale production of probiotic fermented dairy drink with the aid of a novel bacterial starter culture.
En ny torkad bakteriekonsortium av Lactobacillus rhamnosus Yoba 2012 och Streptococcus thermophilus C106 odlas i ett L av mjölk. Denna nya starter kan användas för framställning av fermenterad mjölk och andra fermenterade livsmedel, antingen hemma eller på småskalig i lantlig miljö. För färsk starter, är en L mjölk pastöriserades i en kastrull som passar in i en större panna innehållande vatten, placeras på en värmekälla. I detta vattenbad, är mjölken värms och inkuberades vid 85 ° C under 30 min. Därefter mjölken kyls ned till 45 ° C, överfördes till en vakuumflaska, inokulerades med de torkade bakterier och lämnades i minst 16 h mellan 30 ° C och 45 ° C. För att täta inhemsk produktion, är den färska starter frysta i isbitar, som kan användas för produktion av små volymer på upp till 2 liter fermenterad mjölk. För att småskalig produktion i resursfattiga länder, pastörisering av upp till 100 liter mjölk is utförda i mjölk burkar som är placerade i en stor kastrull fylld med vatten och upphettades på en eld vid 85 ° C under 30 min, och därefter kyldes till 45 ° C. Därefter 100 L sats inokulerades med 1 L nyberedda starter nämnts tidigare. För att säkerställa en effektiv jäsning vid en temperatur mellan 30 och 45 ° C, kan mjölken är täckt med en filt för 12 h. För produktion av icke-mjölkfermenterade livsmedel, är den färska starter kvar i en ostduk för 12 h och den avrunna-off vassle kan därefter används för inokulering av ett brett spektrum av livsmedel råvaror, inklusive grönsaker och spannmåls baserade livsmedel.
Den här artikeln beskriver en produktionsprotokoll som möjliggör produktion av näringsrika och probiotiska fermenterad mjölk och andra probiotiska fermenterade livsmedel med hjälp av en ympkultur som har visat positiva hälsoeffekter. Protokollet är robust och lätt att köra av någon som helst plats, inklusive resurssvaga länder.
I Afrika söder om Sahara, 21% av dödsfallen bland barn <5 år orsakas av diarré 1, varav 29% orsakas av rota etiologi i synnerhet 2. Det har visats att daglig konsumtion av fermenterad livsmedels innehållande en rekommenderad dos av 1 x 10 10 CFU L. rhamnosus GG stimulerar tarmhälsa och minskar förekomsten och svårighetsgraden av rotavirus-associerad diarré 3-7.
Nyttiga bakterier är närvarande i brett utbud av traditionella fermenterade livsmedel över hela Afrika söder om Sahara 8-10. Men dessa livsmedel är nästan uteslutande hem-produced, har en relativt kort hållbarhetstid och har ökat säkerhetsrisker på grund av den okontrollerade natur jäsningen 11. Dessutom konsumtionen av dessa traditionella livsmedel avtar på grund av urbanisering och en generell westernization av dieter i Afrika 10,12.
Den generiska probiotiska bakterien L. rhamnosus Yoba 2012 13, vilken är identisk med L. rhamnosus GG, infördes efter det ursprungliga patentet för L. rhamnosus GG hade löpt ut 14. Den torkade ympkultur har en Aw av ungefär 0,1, vilket håller viabiliteten hög efter en lagringsperiod av minst ett år vid rumstemperatur (data ej visade).
Ympkulturen är förpackad i portioner om 1 g och kan användas för produktion av högst 100 L fermenterad mjölk. Vid framställning av en eller två omgångar per dag, kan startkulturer bidra till att nå en produktionskapacitet på upp till 1000 L per vecka från every-dag färsk mjölk.
Användningen av L. rhamnosus Yoba 2012 med S. thermophilus C106 som en adjuvant kultur som gör det möjligt för probiotiska Lactobacillus att propagera 15 är en unik bakterie konsortium som inte har rapporterats av andra författare. Produktionen protokoll omfattar återsuspension av innehållet ett paket (1 g) av frystorkat startkultur (ympkultur) i 1 L av mjölk, vilket resulterar i ett så kallat färskt starter efter inkubation under en period av 16 h. Den färska starter används därefter för att ympa ett maximum av 100 L av mjölk. Denna metod för förinkubation minskar mängden frystorkade bakterier som används, vilket minskar produktionskostnaderna i jämförelse med direkt inkubation som exempelvis beskrivits av Goff 16. Den formulering som används för det protokoll som beskrivs i detta dokument upprätthåller fördelarna med en frystorkad kultur, såsom lagringsstabilitet och enkel lagring och hantering, vilket resulterar i högt reproducible fermentationer.
Dessutom produktionsprotokoll som beskrivs i den här artikeln inte kräver högteknologisk utrustning i motsats till de vanliga produktionsmetoder som används i den utvecklade världen 17.
Slutligen den färska starter kan användas för ympning av andra (icke-mejeri) råmaterial för produktion av ett brett spektrum av fermenterade livsmedel såsom är framgångsrikt visats för Obushera, Kwete, Uji, och Zomkom, alla spannmålsbaserade traditionellt fermenterade livsmedel från Uganda (de två första), Kenya och Burkina Faso, respektive 15. Detta är bara en liten del av den stora mängd av fermenterade livsmedel som utvecklats i Afrika 18.
Jäsning är nedbrytning av makromolekyler, såsom stärkelse, socker och proteiner i produkter som ett ökat smältbarhet, genom verksamheten i enzymer och / eller mikroorganismer. Jäsning är en allmänt använd teknik i Afrika söder om Sahara. Togeter med torkning och saltning det möjliggör matbevarandet i frånvaro av kylanläggningar eller industriella tekniker såsom konservering 9,19. Traditionell fermentering ofta använder back-sluttande, i vilken en liten del från en tidigare sats sättes till en ny sats för att underlätta jäsning och för att minska risken för jäsning misslyckande 11. Harrison och Tomkins 20 beskriver ett brett utbud av traditionella afrikanska fermenterade livsmedel baserade på majs, durra eller hirs, och den gynnsamma roll dessa livsmedel kan ge avvänjning barn, till exempel genom att minska barndomen diarré och tillhörande dödlighet. Nout och Sarkar 19 beskriver den traditionella produktionen av jäst kassava maträtt som ofta konsumeras i västra Afrika. Franz et al. 9 ger en utförlig beskrivning av afrikanska fermenterade livsmedel kategoriseras i spannmål och grönsaker livsmedel, stärkelse övriga skörde livsmedel och animaliskt protein livsmedel. I tillägg till detta, Narvhus och Gadaga <supp> 21 specifikt beskriva den traditionella produktionen av fermenterad mjölk i Afrika.
För produktion av probiotiska fermenterad mjölk (eller andra fermenterade livsmedel), i synnerhet i fallet med hem produktion, är det fördelaktigt att lagra den färska starter i frusna portioner tillgängligheten av en frys. Vid resurssvaga länder, kan produktionen av fermenterad mjölk köras väl av mjölkproducerande samhällen. Aktuell erfarenhet med lokalsamhällen i Uganda visar att mejeri Kooperativen är lämpliga enheter för att ta upp yoghurt produktionen från sina egna mjölk leveranser. Tillgängligheten av en mjölk burk är fördelaktig, även om det också är möjligt, om än mindre föredraget, för att förbereda stora partier av fermenterad mjölk i en större panna. Dessutom är tillgången på elkraft och därmed sammanhängande förekomsten av kylanläggningar i lokala butiker och kiosker i resursfattiga länder en fördel i expansion av verksamheten och minskningen of förluster på grund av förstöring. Emellertid är det såsom kommer att diskuteras i protokollet, genom tillsats av kaliumsorbat möjligt att bevara yoghurt i flera dagar vid omgivande temperatur och minska spoilages i händelse av effektfluktuationer.
Den enkla produktions protokoll med basutrustning och en ny jäst livsmedel startkultur beskrivs i artikeln möjliggör produktion av en hög kvalitet probiotiska fermenterad mjölk på hushållsnivå och i lantlig miljö i resursfattiga länder. Det är viktigt att pastörisera mjölken under minst 30 minuter för att få tillräcklig minskning eller eliminering av nedbrytande organismer och potentiella patogena mikroorganismer. Dessutom orsakar tillräcklig uppvärmning denaturering av vassleprotein 17 som senare kommer att associera med kaseinmiceller 25 vilket resulterar i bildning av tvärbindningar i fermenterad mjölk 26. Följaktligen är viskositeten hos slutprodukten ökas jämfört med upphettas mindre utsträckning mjölk 27. Det är också avgörande för att undvika inokulering av mjölken över 45 ° C, eftersom vid högre temperaturer bakterierna kommer att inaktiveras.
På samma sätt, om det är tillgängligt och kostnad-effective, är användningen av UHT-mjölk föredragna, speciellt för framställningen av den färska starter. För det första är UHT-mjölk så gott som fri från oönskade mikroorganismer. För det andra, i UHT mjölk vassleproteiner har i stor omfattning denatureras, vilket gör dem mer tillgängliga för bakteriella proteaser, främja deras nedbrytning och efterföljande tillväxt av yoghurt bakterier. Under processen för att kyla ner, proteiner delvis återveckas till deras naturliga tillstånd, därför återuppvärmning före ympning är fördelaktigt för yoghurt produktion. Förlängda jäsningsresulterar i en fermenterad mjölk med ett pH <4,4, vilket ofta är oönskat. Jäsningen kan stoppas i tid genom att placera den fermenterade mjölken i kylskåpet.
Lokalt producerade yoghurt i Afrika har visat sig innehålla höga halter av laktokocker 28 såsom L. lactis, vilket kan orsaka produktion av peptider som har en bitter smak 29-32, som i allmänhet är undesirable 31. Därför är det viktigt att jäsningen sker vid en temperatur mellan 45 och 35 ° C 15,28. Eftersom temperaturen långsamt minskar under fermentering i ett semi-kontrollerad miljö, är ympning utföres vid 45 ° C, den högsta temperaturen tillåts. Tillräcklig isolering under jäsningen är nödvändig för att undvika sänkning av temperaturen under 35 ° C.
Manuell produktion av yoghurt i lantlig miljö har en relativt hög risk för mikrobiell förorening av nedbrytande organismer. I synnerhet jäster kan utbreda sig under de sura betingelser i yoghurt. Förorening Jäst kan leda till överdriven gasproduktionen, antingen i inkubationstiden fasen eller under lagring och därmed förstöra yoghurt omedelbart eller avsevärt förkorta dess hållbarhetstid 33,34. Jästnivåer kan minimeras genom värmesterilisering och / eller rengöring med natriumhypoklorit av alla redskap och utrustning före varje kontakt wit h mjölk eller yoghurt. Speciellt efter jäst förstörelse har inträffat, är svår och omfattande sterilisering och rengöring krävs för att eliminera föroreningen.
De ovan skisse risker visar tydligt att framgången för tillämpningen av denna produktion protokoll i resurssvaga länder begränsas av sin manuella karaktär och därmed förknippad ökad nedbrytning takt. Den förstöring hastigheten blir ännu högre i samhällen som saknar kylanläggningar eller har mycket varierande tillgång till elektricitet. Även bristande tillgång till prisvärda högkvalitativa förpackningsmaterial kan begränsa upptaget av den beskrivna protokollet. Den nödvändiga utrustningen är grundläggande och universell, men ett laboratorium eller kök termometer är viktigt. Slutligen, för närvarande endast ett begränsat antal länder har resurser för att producera den frystorkade startkulturen. De flesta resursfattiga länder saknar dessa anläggningar, och därför är beroende av import för att erhålla denna produkt.
_content "> Bland livsmedel, fermenterad mjölk inklusive yoghurt är den vanligaste fordon för probiotiska bakterier. Produktionen av fermenterad mjölk kräver inte specialutrustning bortsett från en termometer. Sålunda kombinationen av den ovan beskrivna första generiska probiotiska startkultur 13 med en enkel produktionsprotokoll möjliggör reproducerbar, kontrollerad och säker produktion av probiotiska fermenterad mjölk med nästan vem som helst var som helst, inklusive produktionen vid hushåll och småindustri nivåer på landsbygden i resurssvaga länder. i traditionellt utövas naturliga jäsningar, lika nivåer av probiotiska bakterier kan inte garanteras 9. den själv stabil startkultur i 1 g påsar möjliggör småskaliga producenter att kostnadseffektivt producera fermenterade livsmedel, utan att behöva köpa stora mängder startkulturer som vanligtvis förlorar viabilitet efter att ha öppnat förpackningen, i synnerhet när hölls vid rumstemperatur och vid en hög relativ luftfuktighet, vilket ärså vitt vi vet är fallet för alla andra tillgängliga yoghurt startkulturer. Vidare är mängden av torkade bakterier som är importerade fortfarande mycket låg, under 0,1% av den probiotiska kultur koncentrationen i den slutliga produkten, eftersom nästan alla av startkulturen produceras lokalt på grund av den förinkubation metod som beskrivs i detta protokoll .Produktionen av fermenterad mjölk beskrivs i detalj i den här artikeln och kan vara ett första steg för att behärska konsten att producera probiotiska fermenterade livsmedel, som sedan kan användas för att fermentera många andra typer av livsmedel (som avses i denna artikel). För att uppgradera grundläggande fermenterad mjölk, är en möjlig nästa steg produktionen av verkliga frukt fermenterad mjölk. Detta kräver framställning av en steril Fruktkonserv (en blandning av frukt, socker och eventuellt vissa tillsatser) eller köp av en färdig frukt bevara att blandas med den fermenterade mjölken efter jäsning 35,36.
The authors have nothing to disclose.
Författarna erkänner den östafrikanska Dairy Development (EADD) projekt för deras praktiska stöd på marken i utbildningsmejerikooperativ på landsbygden Uganda i fermenterad mjölkproduktionen. CSK Food Enrichment är känd för produktion, kvalitetskontroll och bedömning av fermentativ kapacitet startkulturen. Lactosan GmbH & Co, Österrike, är känd för produktion hjälp. Författarna tackar Karin Overkamp (TNO mikrobiologi och systembiologi, Zeist, Nederländerna) för HPLC-analysen, och Derrick Assimwe (UIRI) för inspelning författar uttalanden i Uganda. Dessa inspelningar ägde rum under IDRC-stödda start möte av den fermenterade livsmedel för livet projekt (CIFSRF fas 2) i Entebbe, Uganda, maj 2016. VU University Amsterdam och Micropia museum är känd för ekonomiska bidrag och tillhandahållande av laboratorieutrustning för produktionen av videon beskrivs i denna artikel. Författarna tackar Wim van Egmondför mikroskopi av yoghurtbakterier.
Yoba starter culture | Yoba for Life foundation | – | |
Milk | Obtained from local cow | – | Fresh, whole milk, free from antibiotics and obtained from a healthy cow |
Optionally sugar | Bought at local supermarket | – | Canesuger was used, but beet sugar is also possible. Free from impurities |
Laboratory Thermometer | Narang Scientific Industries | TM-01 | |
Lactometer | Narang Scientific Industries | LM-01 | |
Ethanol 96% | Sigma Aldrich | 476226 | |
pH paper | Macherey-Nagel GmbH & Co | 90206 | |
Cheesecloth | Beyond Gourmet | – | Any high quality food grade cheese cloth can do |
Sieve/strainer | Cuisinart | CTG-00-3MS | Any fine mesh strainer can do, but stainless steel strainers are preferred. |
1 l Thermos flask | Bought at local warehouse | – | |
1 liter pan + lid | Bought at local warehouse | – | Stainless steel |
2 liter pan | Bought at local warehouse | – | Any heat- and waterproof material will do |
50 liter pan | Bought at local warehouse | – | Any heat- and waterproof material will do |
Milk can | Narang Scientific Industries | MC-SS-30 | Any stainless steel milkcan can do |
Blanket | Bought at local warehouse | – | The thicker the blanket, the better the isolation |