CC BY
96
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ БИОКОРРЕГИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ
Запорожский А. А., доктор техн. наук, Мишкевич Э. Ю., Запорожская С. П., канд. техн. наук ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»
П еред производителями пищевых продуктов всегда П стоит проблема: как рациональнее использовать сырье, чтобы увеличить рентабельность производства, не снижая при этом качество выпускаемой продукции. Особенно это касается мясоперерабатывающей отрасли.
УДК 637.5.04/.07 Ключевые слова:
молочнокислые бактерии, микрококки, биотрансформация, коллагенсодержащее сырье, белковый композит, мясной
Согласно официальной статистике продукты переработки скота и птицы, направляемые на пищевые цели, составляют лишь 64% к живой массе. При этом на долю коллагенсодержащего сырья приходится от 25 до 33% [1].
Непосредственное использование коллагенсодержащего сырья при производстве пищевых продуктов весьма затруднительно из-за его низких функционально-технологических характеристик. Однако более полное вовлечение в производство коллаген-содержащего сырья приведет к расширению ассортимента выпускаемой продукции, улучшению экологического состояния прилежащих к мясоперерабатывающим предприятиям зон, к значительному уменьшению количества отходов производства, и как следствие значительному повышению рентабельности производства в целом.
Эффективным инструментом решения данной конкретной в технологическом и экономическом направлениях проблемы является применение принципов биотрансформации колла-генсодержащего сырья. В этой связи, научный и практический интерес производителей, в последнее время,
направлен в сторону применения биотехнологических методов основанных на применении различных видов микроорганизмов.
Использование микроорганизмов способствуют более глубокой переработке основного и вторичного сырья, реализации технологических режимов в естественных диапазонах температур, рН и давления среды, с минимальными затратами материальных и энергоресурсов. Действие микроорганизмов основано на образовании органических кислот, ферментов, витаминов и других веществ, способствует улучшению санитарно-микробиологических, орга-нолептических показателей готового продукта, а также позволяет интенсифицировать процесс производства [2].
Помимо решения технологических и экономических проблем биотрансформация коллагенсодержащего сырья микроорганизмами позволит разработать, в соответствии с принципами нутрициологии, теоретическими постулатами современных теорий о питании и медико-биологическими нормами, новые виды мясопродуктов, обладающих направленным биокоррегирующим действием, реализуя тем самым госу-
дарственную политику РФ в области здорового питания до 2020 года.
Целью данной работы стали поиск штаммов микроорганизмов позитивно воздействующих на функционально-технологические характеристики коллагенсодержащего сырья, получение на его основе белкового композита, изучение свойств белкового композита и целесообразности его применения в технологии производства мясопродуктов биокоррегирующего действия, в частности, мясных паштетов.
Материалы и методы
Основываясь на данных видового состава микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека [3] и опыте использования чистых культур в производстве продуктов специального назначения, в качестве объектов исследования были выбраны штаммы молочнокислых бактерий и микрококков: Lactobacillus casei МДП-1 (В 4542), Lactobacillus plantarum LPM-100 (В 8899), Pediococcus pentosaceus PDA-23 (В 8894), Staphylococcus carnosus 108 (в 8953), Micrococcus sp. 38 (В 1619). Отобранные штаммы находятся на депонировании во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов
Таблица 1. Устойчивость отдельных культур и комбинированной закваски к соли
ВКПМ Концентрация соли, %
Вариант закваски № штамма 3 5 6 8
Lactobacillus casei МДП-1 В 4542 + + + -
Lactobacillus plantarum LPM-100 В 8899 + + + -
Pediococcus pentosaceus PDA-23 В 8894 + + + -
Micrococcus sp. 38 В 1619 + + + +
Staphylococcus carnosus 108 В 8953 + + + +
Комбинация штаммов 1:1:1:1:1 + + + +
ФГНУП ГосНИИ Генетики и селекции промышленных микроорганизмов.
Штаммы микроорганизмов, предназначенных для использования в мясном производстве, обычно тестируют на адаптированность к мясному сырью, выявляют степень их антагонистической активности по отношению к санитарно-показательной микрофлоре и толерантности по отношению друг к другу, определяют их устойчивость к соли и нитриту натрия.
Исследования проводились как на отдельных культурах микроорганизмов, так и на их комбинации в соотношении 1:1:1:1:1.
Влияние концентрации поваренной соли на выживаемость клеток определяли путем засевания культур в стерилизованное молоко с содержанием поваренной соли от 3% до 8%. Культивирование проводилось в термостате при температуре 35 °С в течение 48 часов. Рост или отсутствие роста культур определяли визуально по наличию или отсутствию мутности.
Для выявления устойчивости микроорганизмов к нитриту натрия в жидкий концентрат бактерий вносили нитрит натрия в количестве 2, 4 и 5 мг на 100 г. Концентрат выдерживали при температуре 4 °С в течение 24 часов. Рост или отсутствие роста культур определяли визуально по наличию или отсутствию сгустка. Затем определяли оптическую плотность концентратов на фотоколориметре при длине волны 550 нм.
Антагонистическую активность по отношению к санитарно-показательной микрофлоре определяли методом перпендикулярных штрихов на поверхности агаровой среды. В качестве тест-штамма использовали культуру E.coli. Инкубирование Pediococcus pentosaceus PDA-23 (В 8894), Lactobacillus plantarum LPM-100 (В 8899), Staphylococcus carnosus 108 (В 8953) проводилось при температуре 37 °С, а Lactobacillus casei МДП-1 (В 4542), Micrococcus sp. 38 (В 1619) - при 32 °С.
Метод перпендикулярных штрихов применяли при определении возмож-
ности совместного роста и развития культур.
Для определения протеолитиче-ской активности микроорганизмов в качестве питательной среды использовали мясо-пептонный желатин. Инкубирование проводилось в термостате при температуре 35 °С. Наблюдение велось в течение 7 дней.
Сырьем для получения белкового композита были выбраны говяжье сердце и свиная щековина, предварительно отваренные и измельченные на волчке с диаметром решетки 3 мм.
Биотрансформация сырья проводилась в термостатируемой емкости с мешалкой при температуре 32-35 °С в течение 24 часов.
Активизированные бактериальные культуры (соотношение культур 1:1:1:1:1, в количестве не менее 109 КОЕ/г) вносились из расчета 0,5%, 1,0% и 1,5% к массе мясного сырья.
По образованию небекового азота судили о протеолитическом воздействии культур на сырье.
Определение оксипролина производили по методу Ньюмена и Логана.
Результаты исследований и их обсуждение
Исследования проводились на кафедре Технологии продуктов питания животного происхождения Кубанского государственного технологического университета.
Одним из критериев отбора культур была их адаптированность к мясному сырью. Основываясь на сведениях ФГНУП ГосНИИ Генетики и селекции промышленных микроорганизмов, вы-
Вариант закваски ВКПМ № штамма Количество нитрита натрия, мг в 100 г
2 Оптическая плотность, Д ■ Оптическая плотность, Д 5 Оптическая плотность, Д
Lactobacillus casei МДП-1 В 4542 + 1,69±0,087 + 1,63±0,06 + 1,32±0,015
Lactobacillus plantarum LPM-100 В 8899 + 1,66±0,032 + 1,58±0,037 + 1,28±0,056
Pediococcus pentosaceus PDA-23 В 8894 + 1,62±0,078 + 1,54±0,048 + 1,27±0,07
Micrococcus sp. 38 В 1619 + 1,64±0,043 + 1,58±0,037 + 1,25±0,045
Staphylococcus carnosus 108 В 8950 + 1,45±0,03 + 1,38±0,057 + 1,22±0,056
Комбинация штаммов 1:1:1:1:1 + 1,66±0,023 + 1,57±0,032 + 1,25±0,07
Таблица 2. Устойчивость отдельных культур и комбинированной закваски к нитриту натрия
Таблица 3. Содержание небелкового азота в исследуемом мясном сырье
Образец Количество вносимой закваски, % к массе Небелковый азот, % к общему азоту сырья
мясного сырья 12 часов 24 часа
Контроль — 0,35 0,97
Образец № 1 0,5 0,88 2,11
Образец № 2 1,0 1,24 3,0
Образец № 3 1,5 2,2 3,54
бранные для исследований штаммы, были выделены из национальных сы-ровяленых и сырокопченых колбас, микрофлора которых сформирована естественным путем.
Исследования показали, что антагонизма между отобранными штаммами не наблюдается.
Высокую антагонистическую способность штаммы микроорганизмов показали по отношению к тест-штамму E.coli как каждая культура в отдельности, так и в комбинации 1:1:1:1:1.
Изучение протеолитической активности выбранных культур показало, что разжижение среды наблюдается в среднем через 48 часов инкубиования, а в пробирке, куда культуры были внесены в комбинации 1:1:1:1:1, видимые изменения среды видны уже через 24 часа инкубиования. Разжижение среды свидетельствует о расщеплении желатины и возможности использования исследуемых культур в комбинации 1:1:1:1:1 для биотрансформации кол-лагенсодержащего сырья.
Получены и проанализированы результаты исследований определения соле- и нитрито- устойчивости как отдельных культур так и их комбинации 1:1:1:1:1 (таблицы 1 и 2).
Интерпретируя данные таблицы 1, можно утверждать, что Staphylococcus carnosus 108 и Micrococcus sp. 38 обладают большей солеустойчиво-стью, чем остальные микроорганизмы. Lactobacillus plantarum LPM-100, Lactobacillus casei МДП-1, Pediococcus pentosaceus PDA-23 неплохо растут в стерилизованном молоке с массовой долей поваренной соли 6%, однако более толерантен оказался Lactobacillus plantarum LPM-100. В комбинации
1:1:1:1:1 рост микроорганизмов не прекратился и при концентрации соли 8% .
Достаточно высокая устойчивость к нитриту натрия подтверждена во всех образцах. Однако как видно из таблицы 2 увеличение дозы нитрита натрия привело к уменьшению оптической плотности, это подтверждает литературные данные о том, что с увеличением концентрации нитрита натрия уменьшается наращивание биомассы микроорганизмов [4].
Таким образом, культуральные и биохимические свойства исследуемых микроорганизмов, их синергизм и способность роста на мясо-пептонном желатине позволяют использовать их в выбранной комбинации (1:1:1:1:1) для биотрансформации коллагенсодержа-щего сырья в мясной отрасли.
Дальнейшие исследования были направлены на получение белкового композита и оценке возможности его использования при производстве мясных продуктов.
Для оценки влияния консорциума молочнокислых бактерий и микрококков на коллагеновые белки, используемого сырья, определяли содержание небелкового азота, количество растворимого
белка, растворимого оксипролина и азота аминного. Результаты исследований представлены в таблицах 3 и 4.
Из таблицы 4 видно, что гидролиз протекает во всех образцах, подвергнутых биотрансформации. Количество аминного азота увеличилось в образце № 3 по сравнению с контролем в 7,5 раз. С увеличением количества вносимой закваски от 0,5% до 1,5% увеличивается содержание оксипролина, перешедшего в фильтрат, в 1,5 раза. В результате проведенных исследований рекомендуемая нами дозировка закваски 1,5% к массе сырья.
На рисунке 1 представлены данные аминокислотного состава био-трансформированного образца № 3 в сравнении с контрольным образцом. Результаты газохроматографического исследования показали, что конверсия аминокислотного состава привела к уменьшению ароматических аминокислот (фениаланина, тирозина), аминокислот с разветвленной цепью (лейцина, валина), а также треонина и глутаминовой кислоты поскольку эти аминокислоты участвуют в процессах образования вкусоароматических соединений. Тем не менее увеличилось количество аргинина, лизина, метиони-на, аспарагиновой кислоты, аланина, глицина, серина и цистеина.
Были изготовлены опытный образец мясного паштета с добавлением в рецептуру белкового композита и контрольный образец - паштет «Украинский» 1 сорта, выработанный по традиционной технологии. Производство мясного паштета с белковым композитом осуществлялось согласно схеме, представленной на рисунке 2.
Количество вно- Количество
Образец симой закваски, % к массе мясного сырья Растворимого белка, % Растворимого оксипролина, мг% Азота аминно-го, %
Контроль — 2,0 53,0 0,02
Образец № 1 0,5 2,5 99,0 0,04
Образец № 2 1,0 3,3 131,0 0,10
Образец № 3 1,5 3,9 145,0 0,15
Таблица 4. Воздействие консорциума молочнокислых бактерий
и микрококков на мясное сырье
Рисунок 1. Аминокислотный состав биотрансформированного белкового композита
С целью оценки биологической ценности контрольного и опытного образцов определяли степень гидролиза белков пищеварительными ферментами in vitro по методу Покровско-го-Ертанова в модификации академика Липатова Н.Н.. Полученные данные свидетельствуют о том, что скорость расщепления белка в опытных образцах мясного паштета превышает данный показатель в контрольном образце в среднем на 17%. Объясняется это тем, что в процессе биотрансформации говяжьего сердца и свиной щековины микроорганизмами происходит накопление молочной кислоты, что приводит к набуханию коллагена и распаду полипептидных цепочек с образованием глютина, который в свою очередь имеет большое количество гидрофильных групп и способствует разрыхлению соединительной ткани. Реакционная способность коллагена возрастает, он становится способным связывать дополнительные молекулы воды.
При исследовании состава летучих компонентов, обусловливающих вкус и аромат паштета, было отмечено, что опытный и контрольный образцы имели идентичный состав и отличались только количественным содержанием соединений. Данные газохроматогра-фического исследования представлены в таблице 5.
Из таблицы 5 видно, что результаты содержания летучих компонентов в опытном образце паштета соответствуют контрольному образцу, выработанному по традиционной
технологии, но незначительно их превышают. Это означает, что использование белкового композита в произ-
водстве паштетов позволяет получить вкусо-ароматические характеристики, близкие к контролю.
Согласно проведенным микробиологическим исследованиям установлено, что санитарно-гигиенические характеристики опытного образца паштета соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.
Выводы
В ходе исследований: - доказана возможность совместного использования исследуемых штаммов молочнокислых бактерий и микрококка на основании их биотехнологического потенциала для улучшения функционально-технологических
Рисунок 2. Технологическая схема производства паштета с биотрансформированным композитом
Вещество Опытный образец Контрольный образец
Гексаналь 0,31 0,27
Y-терпинен 0,045 0,018
3,7-диметил-1,6-октадион-3-ол 0,05 0,01
Изосафрол 12,31 11,57
пентадеканаль 0,08 0,056
ß-фелландрен 0,117 0,06
линалилпропаноат 0,38 0,28
Карнофиллен 4,35 3,68
Азарон 0,12 0,070
Олеилол 0,797 0,245
Таблица 5. Состав летучих компонентов в опытном и контрольном образцах
паштета
характеристик коллагенсодержащего сырья;
- установлено, что биотрансформация коллагенсодержащего сырья с помощью молочнокислых бактерий и микрококка в комбинации 1:1:1:1:1 положительно влияет на его харак-
теристики, позволяя получить белковый композит сбалансированный по аминокислотному составу и с желаемым комплексом технологических свойств;
- доказано, что структурные и химические преобразования, происходящие
с коллагеновыми волокнами в процессе биотрансформации, повышают доступ пищеварительных ферментов к белковым молекулам, тем самым увеличивая перевариваемость готового продукта;
- разработана на базе существующей технологической схемы мясного паштета «Украинский» 1 сорта новая технология производства мясных паштетов с введением дополнительной операции по подготовке белкового композита;
- установлено, что введение в рецептуру мясных паштетов белкового композита позволило получить продукт, превосходящий по своей пищевой и биологической ценности оригинал. |
КОНТАКТЫ
Запорожский
Алексей Александрович
Мишкевич Эвелина Юрьевна
evelina.mishkevitchrayandex.ru Запорожская Светлана Павловна
+7 (928)419-29-08
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Панков В.Н, Селезнева Н.В., Гребенщиков А.В. Применение Bacillus subtilis в составе микробного консорциума для биомодификации малоценного мясного сырья. // III Общероссийская студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форум», 15-20 февраля 2011 г. URL http://www.rae.ru/forum2011/143/1290 (дата обращения 01.08.2014)
2. Аксенова К. Н., Мануйлова Т. П., Патиева А. М. Создание и исследование свойств консорциума микроорганизмов для обработки мясного сырья // Молодой ученый, 2014. № 7. - С. 100-103.
3. Тимошенко, Н.В. Патиева А.М., Патиева С.В., Коваленко М.П. Разработка технологий рубленых мясорастительных полуфабрикатов для людей, предрасположенных или страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями // Труды Кубанского государственного аграрного университета, 2008. № 15. Т. 1. - С. 176-179.
4. Хамагаева Н.С., Ханхалаева Н.А., Занграева Л.Н. Использование пробиотических культур для производства колбасных изделий. Улан-Уде: Изд-во ВСГТУ, 2006.-204 с.
Специальная одежда Азбука чистоты EVI А для мясоперерабатывающие предприятий
Более прочный материал, чем эинил. срок службы в 2-Б раз превышает аналоги.
УгтлДчнй к w ааоюлцшл ле-гыо алвдпсл, дезиыфицыдоетса. www.aztiLjka-chistüty.ril
Легкость, исключительная иэнососггоииосль, эласггьтчность при- низких температура*. ® ЙОО 77В 54
