CC BY
85
ЕР
Формирование аромата
сырокопченой колбасы под влиянием стартовых культур
А. И. Рогатин, А. А. Семенова, доктор техн. наук, В. В. Насонова, канд. техн. наук,
А. В. Куликовский, канд. техн. наук, Н. Л. Вострикова, канд. техн. наук, А. Н. Иванкин, доктор хим. наук
ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии
Аромат - одна из важнейших органолептических характеристик мясных продуктов. Аромат представляет собой реакцию человека на комплекс летучих веществ, содержащихся в воздушной зоне вокруг продукта при его потреблении. Сложность изучения аромата состоит в том, что он формируется огромным количеством различных по химической природе веществ.
УДК 637.524.5:579.67
Ключевые слова: мясное сырье, хромато-масс-спектрометрический анализ вкусо-аро-матических компонентов колбас Брауншвейг-ская
^ При этом эти вещества находятся в продукте, как правило, в минимальных концентрациях, но благодаря очень низкому порогу чувствительности рецепторов человека, они ощущаются и оказывают значительное влияние на органолептиче-скую оценку продукта в целом. Процесс формирования аромата сырокопченых колбас изучается отечественными и зарубежными учеными на протяжении десятилетий [1-5]. Интерес к этому вопросу вызван рядом объективных причин. Во-первых, сырокопченые колбасы являются продуктом длительного изготовления с высокой потребительской стоимостью. Во-вторых, их изготовление представляет собой совокупность сложнейших микробиологических и биохимических процессов, включая ферментативные, протео-литические и окислительные превращения, конечный результат которых до сих пор является трудно предсказуемым даже в условиях хорошо налаженного технологического процесса. В-третьих, изменение представления о безопасности и качестве сырокопченых колбас под влиянием новых научных знаний заставляет искать направления модификации технологических процессов и изучать их воздействие на формирование традиционного потребительского качества продукции.
В настоящее время научными исследованиями, проводимыми за рубежом, установлено свыше 400 ключевых соединений, определяющих их вкус и аромат традиционных ферментированных колбас, производимых в разных странах. При-
чем, такие исследования проводились не только во Франции, Италии, Испании, Бельгии, но и в Португалии, Чили, Монголии и в других странах [6-10].
Одним из наиболее популярных в России ферментированных продуктов является сырокопченая колбаса «Брауншвейгская», ключевые соединения аромата которой до сих пор не были изучены современными хроматографическими методами. В последнее десятилетие эту колбасу изготавливают на промышленных предприятиях с применением стартовых культур, содержащих стафилококки.
Стафилококки, в частности Staphylococcus carnosus, способствуют образованию специфического аромата продукта путем трансформации аминокислот (в том числе, аминокислот с разветвленной цепью - лейцина, изо-лейцина и валина) и свободных жирных кислот. Формирование аромата также зависит от типа колбас и технологии их производства. В случае быстро созревающих колбас применение стафилококков способствует образованию метилразветвленных альдегидов. В случае медленно созревающих колбас использование стафилококков в больших количествах способствует образованию ме-тилразветвленных кислот и сульфитов, а при низком уровне их введения образуются диацетиловый и этиловый эфиры. Кроме того, на образование ароматических соединений влияют добавление нитрита, нитрата или аскорбатов, параметры предварительного выращивания культур и факторы окружающей среды.
Использование стафилококков, вырабатывающих большое количество ароматических соединений, позволяет улучшать органолептиче-ские качества сырокопченых колбас и ускорять процесс ферментации. Микрококки как стартовые микроорганизмы признаны менее эффективными, чем стафилококки. Однако применение стафилококков в составе стартовых культур может сопровождаться риском развития энте-ротоксигенных штаммов золотистого стафилококка вследствие невозможности проведения эффективного микробиологического контроля в присутствии технологической родственной микрофлоры. В связи с этим, учитывая влияние технологии изготовления конкретной колбасы, представляло научный и практический интерес исследование по сравнительной оценке аромата традиционной сырокопченой колбасы «Брауншвейгской» при замене в составе стартовой культуры штамма стафилококка на штамм микрококка. В связи с этим целью работы являлось сравнительное изучение формирования органолептических характеристик сырокопченых колбас с использованием стафилококков и микрококков в составе стартовых культур.
Объекты и методы исследований
Объектами исследования являлись образцы сырокопченой колбасы типа «Брауншвейгская», изготовленные промышленным способом без внесения стартовой культуры (контрольный образец «В»), с добавлением стартовой культуры, содержащей Lactobacillus plantarum + Stаy-
fiP
Рисунок 1. Образцы колбасы в процессе ферментации
lococcus carnosus (опытный образец «А»), а также с добавлением стартовой культуры, содержащей Lactobacillus plantarum+Micrococcus varians (опытный образец «Б»).
Контрольный и опытные образцы изготавливали из фарша, состоящего из 45% постной говядины, 25% нежирной свинины и 30% шпика. Нитритную соль добавляли в количестве 3%, глюкозу - 0,3%, коньяк -0,25%, черный перец - 0,1%, кардамон - 0,05%, аскорбиновую кислоту - 0,05% к массе фарша.
При изготовлении опытных образцов колбасы использовали один штамм Lactobacillus plantarum и штаммы Staphylococcus carnosus и Micrococcus varians, которые вносили из расчета введения в фарш 1.107 КОЕ/г.
Готовый фарш набивали в искусственную колбасную оболочку «фиб-роуз» диаметром 48 мм, формуя батоны массой 300 г. Все образцы подвергали осадке при температуре +2..+4 оС в течение 24 ч. После осадки батоны помещали в климатическую камеру и выдерживали при температуре +24....+25,5 оС и относительной влажности не выше 95% до снижения значения рН продукта 5,0-5,2. После этого влажность в камере снижали до 92% и начинали проводить поэтапное копчение продолжительностью по 90 мин. Температуру и влажность в камере постепенно снижали, доводя их в течение 8 сут до 14 оС и 74%, соответственно. Затем образцы сырокопченой колбасы сушили при температуре 1214 оС до достижения конечной влажности продукта не выше 32% (рис. 1).
Анализ состава летучих компонентов запаха готовых колбас осуществляли на газовом хроматографе 7890А с масс-селективным детектором 5975C VLMSD Agilen-Technologies (USA). Использовали экстракты (1:1) 40% водным этанолом и экстракты хлороформ-метанолом по Фолчу с последующим метилированием раствором ацетил-хлорида в метаноле (11). Расчет со-
держания компонентов (представлены наименования по iupac) с массовым содержанием во вкусоа-роматической смеси веществ более 0,01% проводили с использо-ванием автоматической базы поиска и идентификации данных NIST08 MS Library c вероятностью соотнесения пиков более 65%.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенные исследования позволили установить около 200 соединений, формирующих характерный
аромат сырокопченой колбасы«Бра-уншвейгской», основные из которых представлены в таблице 1.
Вещества обладают характерным ароматом. Например, индоли-зин - огурца, 2-ноненаль - арбуза, тетрадекановая кислота - бальзама, ладана, 1-октен-3-ол - грибов, н-декан и гваякол - табака, индол -фруктов, пендадеканаль - горелой древесины и т.п. [12].
Основные компоненты аромата всех образцов были, главным образом, представлены производными жирных кислот, которых суммарно содержалось в несколько раз больше, чем других веществ. По-видимому, аромат традиционного для России сырокопченого изделия - колбасы «Брауншвейгской» - определяется в основном комбинацией производ-
ных следующих жирных кислот - де-Таблица 1. Компонентный состав основных ароматобразующих веществ в образцах сырокопченой колбасы «Брауншвейгской»
XipjinprimueiLM H hiw brcmriaa С а дер .t.j HHi i:ir rr'i &
фСмЯ пш:.а гдетйфк- OOpiiHii UKUU
laumr urn Л Б в
4 117 j -phrnvt-1 Н-фшгйЬп^-Айе 0,00 0,00 OJ2
1 17J l-nbv^-phdyl-lH.ndDlr 0,00 ML 0,00
4 6] 1 Deiuuit a llJ ccifihi-.) tia 0,06 M2 0,26
1Ш Nsnuiuit л rid criiih - L enei 041 UJ из
i ОМ Dodifiiwt icij. meiKv] tic O.fX 1,64 w
MdbvL 1 rtcidrr а пол: f 7.TJ 7J»
7 729 Fcntid*cjnDii jiid methyl titer (MS 0,00 0,00
им o.oo 0,00 iM
S 175 MdbvL hc\ a dc f 1,42 l.ii 0,00
1Я* Htiijionpic »dd methy l titer U ,47 12,1»
S6J9 Mfth.v] cu-lO-HrpuJecenoate 232 0,00 0,00
1.775 Hepladecinair and mtthvl ptfei 3JS 0,00 0,00
e iso Methyl i;ZV94irtadtrinnjlt 5М» 1$,96 14,
9j«9 Mtfrl m-IO-NonidKHiiiilt 1.1} 4*9 0,40
9.91J i Л, 11.14-1ниоМ1жаин<; acid 0,00 0,00
9 9"0 bJAI l-Etrofitiwnoic afid 1Л6 0,00 0,00
9 4*1 Oclidecanair ind, mrtkvl o.oo 0,00
10017 Orlidir-9 -f n-] ■ aJ dmifTfcvl a rel a 1 o.oo 0,00 i,7i
iooji Z-6.1?-nctaderjd]m-L-DL ac-rtate o.oo 2,48 0,00
10 0" J 2-artYL-rvclopirpintoclanair and o.oo 0,00 Md
10 079 Mrtbvl c[t] ^kdishaee 12,04 o,oo 0,00
[OTIS I1СГtariff- jntf 1.S5 0,00 J.7S
10 147 , 11 -tnm(thyl-Zr6, 10-dodtr Jinr n-] -el 0.« 0,00 0,4«
10 rJ 2.4 -dn jLtd- s- ¿lui ir Jiil^ OjOO 0,72 0,00
10.235 Aiiehiddme icij 0.00 6,6* 0,00
WJSO Methyl", I U.l J-Eifiutrnfrjujii o.oo 0,00 1Д1
io.:*s 1,9-mlflm a deridient 0.00 J,17 0,00
iojs: i-miudtttii-l-d 0,00 0.00 10,46
10 JO"1 114uiidecabl4l, acerau 0.00 6,66 0,00
10411 6 .eciideeeiuie i lllH. meihvl елет 0,00 0,00 1Д6
10416 Miihvl t S.methvfaoiu detaninie 0.00 3,3* 0,00
1069" Mrthvl i,11,14,17-ske« Шаи! 0.61 0,40 3 "3
10.774 9-4£ti<ierenil 4,46 0,00 0,00
Ю tn Elhvl 5.S, [ 1 14.17 -ici la pcil a tr.DiL 0,00 4,11 7.23
10 147 Pifcmitavl chJocidf IJtT 0,15 0,19
10 (13 2 .j Jils;. Jioy. ptoj>U iliidire 0.00 0,00 SJ"
10.il 9 1 -cye]ohexyfaotur>« 0,00 M7 0,00
10 «5 Docounok ind 0,27 0,56 OJ52
ibiii П-iiilnpy rani ydf 0,00
11 № I0-rwnad*r«ioic aiid. mtthyl erter 0,00 0,00 o>:
H.SS5 TetucoianoK: add. miihyl ester 0,00 0,00 on
JS.JS: CMmni O.IO 0,41 OjSJ
20 29fi 1-4опнш 0,11 0,00 0.00
20 Ml Odnvnl Kdjt; o.oo 0,00^
20 J 06 l^emdHen-Muitot 0,00 0,00 0.2 4
CtnUpnir ко.шчегтм] 90,"6 97Д7 S4.45
№ 1 февраль 2014 ВСЁ 0 МЯСЕ
25
fiP
кановой, гексадекановой, 9-октаде-ценовой, пальмитиновой, докозано-вой, 8,11,14,17-эйкозатетраеновой, цис-10-нондеценовой, нонановой, додекановой, тетрадекановой, производных холестерина и некоторых других компонентов. Формирование «профиля» аромата происходит, главным образом, за счет использования характерного сырьевого состава (постного мяса и шпика), а также за счет применения пряностей и энзиматической активности микроорганизмов, участвующих в процессах ферментации и созревания [1316].
Общее количество основных компонентов аромата, идентифицированных в контрольном и опытных образцах, было примерно одинаковым. Однако качественный и количественный состав компонентов аромата контрольного и опытных образцов различались. Так, например, 13 из основных веществ аромата -3 - phenyl - 1H - quinolin -2 - one, 9 -hexadecenoic acid, octadecanoic acid, methyl ester, octadec - 9 - en - 1 - al dimethyl acetal, 2 - octyl - cy-clopropa-neoctanoic acid, 3,7,11 - trime-thy l- 2,6,10 - dodecatrien - 1 - ol, methyl 7,10,13 - eicosatrienoate, 5 -nonadecen - 1 - ol, 6 - octadecenoic acid, methyl ester, 2,3 - dihydroxypro-pyl elaidate, 10 - nonadecenoic acid, methyl ester, tetracosanoic acid, methyl ester, 13 - tetradecen - 1 - ol acetate - были характерны только для контрольного образца, изготовленного без внесения стартовых культур. 9 веществ - 1 - ethy l- 2 - phenyl - 1 H-indole, Z - 6,17 - octade-cadien -1 - ol ace-tate, 2,4 - dinitro - 5 - fluo-
roaniline, arachidonic acid, 1,9 - cyclo-hexadecadiene, 11 - hexadecen - 1 -ol, acetate, methyl 18 - methylnonade-canoate, 1 - cyclohexylnonene, octa-cosyl acetate - были установлены в опытном образце, изготовленном с внесением стартовой культуры, содержащей микрококк. 7 веществ -pentadecanoic acid, methyl ester, methyl cis - 10 - heptadecenoate, hep-tadecanoic acid, methyl ester, 5,8,11,14 - eicosatetraenoic acid, cis -5,8,11 - eicosatrienoic acid, methyl cis - 13 - eicosenoate, 1 - docosene -были характерны только для опытного образца, ферментация которого происходила под действием стартовой культуры, содержавшей стафилококк.
Сравнение количественного и качественного состава летучих арома-тообразующих веществ контрольного образца А и опытного образца Б (стафилококк) позволило выделить только два вещества, которые присутствовали в этих образцах примерно в одинаковом количестве -methyl tetradecanoate и hexadecanoic acid, methyl ester. Остальные вещества, присутствовавшие в опытном образце Б, были представлены, в основном, в 3-6 раз в меньшем количестве по сравнению с контрольным образцом.
Опытный образец В, изготовленный с использованием микрококка в составе стартовой культуры, по восьми веществам - decanoic acid, methyl ester, nonanoic acid, methyl ester, dodecanoic acid, methyl ester, methyl tetradecanoate, hexadecanoic acid, methyl ester, methyl (Z)-9-octade-cenoate, palmitoyl chloride, D-gulopy
ranoside - показал высокий уровень соответствия количественного их содержания с контрольным образцом. Для перечисленных веществ различия в количественном составе образцов А и В были не выше 38%. Интересно, что такое совпадение в основном наблюдалось для метил-разветвленных органических кислот, очевидно, образованных в процессе ферментации.
Заключение и выводы
Введение некоторых микробных культур позволяет направлено изменять аромат традиционной мясной продукции. Исследование российской колбасы «Брауншвейгской» показало, что под действием стафилококковой и микрококковой микрофлоры образование ароматобра-зующих веществ происходило по-разному. Каждая культура формировала оригинальный компонентный состав аромата. Тем не менее, количественный и качественный состав летучих веществ в образце сырокопченой колбасы «Брауншвейг-ская», изготовленной с внесением микрококка, был более приближен к аромату естественной ферментированного (под действием собственной микрофлоры) контрольного образца.
Контакты:
Александр Иванович Рогатин
Анастасия Артуровна Семенова
Виктория Викторовна Насонова
+7 (495) 676-6161
Наталья Леонидовна Вострикова
Андрей Владимирович Куликовский
+7(495) 676-9971
Андрей Николаевич Иванкин
+7 (495) 676-9891
Литература
I .Грень А.И., Высоцкая Л.Е., Михайлова Т.В. Химия вкуса и запаха мясных продуктов. - Киев: Наукова Думка, 1985.
2.Ханхалаева ИА., Хамаганова И.В. Влияние стартовых культур на вкус и аромат сырокопченых колбас // Мясная индустрия. - 2008. - № 3. - С. 53-55.
3.Stahnke L.H., Sunesen L.O., Smedt A.D. Sensoiy characteristics of European, dried, fermented sausages and the correlation to volatile profile / In Proceedings of the 13th Forum for
Applied Biotechnology. 22-23 September 1999: Mededelingen Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetenschapppen, 1999. - P. 559-566.
4.Mateo J., Zumalacarregui J.M. Volatile compounds in Chorizo and their changes during ripening // Meat Science. - 1996. - V.44. № 2. - P. 255-273.
5. Sunesen L.O., Dorigoni V., Zanardi E., Stahnke L.H. Volatile compounds released during ripening in Italian dried sausage // Meat Science. - 2001. V.58. - № 1. - Р. 93-97.
6.Vandekerckhove P., Demeyer D. The composition of Belgian dry sausage (salami) // Fleischwirtsch. - 1975. - V. 55. S. 680-682.
7.Casaburi A., Aristoy M.C., Cavella S., Di Monaco R., Ercolini D., Toldra F. Biochemical and sensory characteristics of traditional fermented sausages of Vallo di Diano (Southern Italy) as affected by the use starter cultures // Meat Science. - 2007. - V.76. - № 3. - 295-307.
8.Partidario A.M., Padilha M., Roseiro C., Silva L., Santos C. Volatile compounds produced during ripening of Painho de Portalegre dry fermented sausage // Revista Portuguesa de Ciencias Veterinarias Rpcv. 2006. - V. 101. - № 1. - P. 115-120.
9.Hua Z.L. Study on the Quality Characteristics and the Changes and Formation Mechanism of Volatile Flavor of Mutton Fermented Dry Sausage. - Inner Mongolia Agricultural University: PhD thesis, 2009.
10.Gianelli M.P., Salazar V. Mohika L. Volatile compounds of traditional meat products (charqui). http://www.scielo.br
II .Лисицын А.Б., Иванкин А.Н., Неклюдов А.Д. Методы практической биотехнологии. - М: ВНИИМП, 2002.
12.Загустина НА., Мишарина ТА., Веприцкий А.А., Жуков В.Г., Ружицкий А.О., Теренина М.Б., Крикунова Н.И., Куликова А.К., Попов В.О. Удаление из воздуха летучих веществ табачных листьев методом биофильтрации // Прикладная биохимия и микробиология. - 2012. - № 4. - С. 425 - 437.
13.Иванкин А.Н. Жиры в составе современных мясных продуктов // Мясная индустрия. - 2007. - № 6. - С. 8 - 13.
14.Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Биохимическая переработка жиров и масел в липидные композиции с улучшенными биологическими и физико-химическими свойствами // Прикладная биохимия и микробиология. - 2002. - Т.38. - № 5. - С. 469-481.
15.Neklyudov A.D., Ivankin A.N., Berdutina A.V. Properties and uses of protein hydrolysates //Applied Biochemistry and Microbiology. - 2000. - V. 36. - № 5. - P. 452-459.
16.Neklyudov AD., Ivankin A.N. Biochemical processing of fats and oils as a means of obtaining lipid products with improved biological and physicochemical properties: a review //Applied Biochemistry and Microbiology. - 2002. - V. 38. - № 5. - P. 399-409.
