CC BY
396
Для корреспонденции
Машенцева Наталья Геннадьевна - доктор технических наук,
профессор РАН, заведующая кафедрой биотехнологии
и технологии продуктов биоорганического синтеза
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых
производств»
Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 Телефон: (499) 750-01-11, доб. 1021 E-mail: [email protected]
Клабукова Д.Л.1, Колотвина С.В.2, Титов Е.И.1, Машенцева Н.Г.1
Изучение влияния композиции стартовых культур на уровень холестерина в ферментированных мясных продуктах
The study of starter cultures compositions influence on the cholesterol level in fermented meat products
Klabukova D.U, Kolotvina S.V.2, Titov E.I.1, Mashentseva N.G.i
1 ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»
2 ООО «Компания Хеликон», Москва
1 Moscow State University of Food Production
2 Ltd «Helicon Company», Moscow
В статье рассмотрена возможность использования композиций стартовых культур для снижения содержания холестерина в мясных ферментированных продуктах. Анализ результатов собственных исследований и данных литературы позволил заключить, что способность снижать холестерин in vitro стартовыми культурами является штаммоспецифичным признаком. С учетом технологических свойств и способности снижать холестерин in vitro предложены 6 композиций стартовых культур микроорганизмов, относящиеся к трем родам: Lactobacillus, Pediococcus и Staphylococcus (из коллекции ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»). Отсутствие антагонизма между штаммами внутри каждой композиции было определено методом перпендикулярных штрихов. Штаммы каждой композиции культивировали совместно в питательной среде, содержащей холестерин. Остаточное содержание холестерина в среде определяли через 24 ч методом Златкиса-Зака, основанном на реакции холестерина с FeCl3 в присутствии концентрированной серной и ледяной уксусной кислот с образованием комплекса желтого цвета. Установлено, что композиции проявляют большую активность к редукции холестерина, чем каждый штамм по отдельности. Выявлен синергетический эффект в редукции холестерина штаммами стартовых культур, вошедших в состав композиций. Снижение холестерина составило 25,0-45,7% от его исходного содержания в среде. В тех композициях, в которые входили штаммы с высокой способностью к снижению холестерина, общая способность к редукции холестерина также была выше. Установлено, что стартовые культуры снижают холестерин не только in vitro, но и в процессе ферментации мясного сырья при производстве сырокопченых колбас. Для производства сырокопченой колбасы была выбрана композиция: Lactobacillus
Для цитирования: Клабукова Д.Л., Колотвина СВ., Титов Е.И., Машенцева Н.Г. Изучение влияния композиции стартовых культур на уровень холестерина в ферментированных мясных продуктах // Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 5. С. 82-90. Статья поступила в редакцию 06.06.2017. Принята в печать 08.09.2017.
For citation: Klabukova D.L., Kolotvina S.V., Titov E.I., Mashentseva N.G. The study of starter cultures compositions influence on the cholesterol level in fermented meat products. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (5): 82-90. (in Russian) Received 06.06.2017. Accepted for publication 08.09.2017.
sakei 105, Pediococcus pentosaceus 31, Staphylococcus xylosus 45 в соотношении 1:1:1. Бактериальную композицию вносили в мясное сырье на стадии фаршесо-ставления в количестве 109 КОЕ/г фарша. Содержание холестерина в мясном фарше и в готовых сырокопченых колбасах было определено методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. В фарше оно составило 840+10 мг/кг, в контрольном образце готовых колбасных изделий - 971 + 15 мг/кг. Увеличение содержания холестерина, по-видимому, обусловлено потерей массы продукта в результате сушки. В опытном образце с добавлением бактериальной композиции содержание холестерина снизилось на 21,4% по сравнению с контрольным (763 + 12 мг/кг).
Ключевые слова:холестерин, стартовые культуры, бактериальная композиция, сырокопченые колбасы, ферментированные мясные продукты
The article considers the possibility of using starter cultures compositions to reduce cholesterol in meat fermented products. An analysis of own researches and other scientific data allowed to conclude that the ability to reduce cholesterol by starting cultures in vitro is the strain-specific property. In view of the technological properties and the ability to reduce cholesterol in vitro, six compositions of starter cultures from the MGUPP collection were suggested. The compositions consisted of microorganisms belonging to the three genuses: Lactobacillus, Pediococcus and Staphylococcus. The absence of antagonism between the strains within each composition was determined by perpendicular strokes. Strains of each composition were co-cultured in a medium containing cholesterol. The residual cholesterol amount in the medium was determined after 24 hours by the Zlatkis-Zakmethod. This method is based on the cholesterol reaction with FeClj in the presence of concentrated sulfuric acid and glacial acetic acid to form a yellow colored complex. It was found that the compositions showed stronger activity for cholesterol reduction than each strain separately. Synergistic effect of cholesterol reduction was detected in starter cultures strains included into compositions. Reduction of cholesterol observed at 25.0-45.7%of its initial concentration in the medium. In those compositions, which included strains with a high capacity to reduce cholesterol, total cholesterol degradation ability was also higher. It was found that starter cultures reduced cholesterol not only in vitro, but also in the process of meat raw material fermentation in production of dry-smoked sausage. Composition a (Lactobacillus sakei 105, Pediococcus pentosaceus 31, Staphylococcus xylosus 45 at a ratio of 1:1:1) was chosen for the manufacture of dry-smoked sausage. Bacterial composition was introduced into the meat raw materials on the mince preparation step in an amount of 109 CFU/g mince. Cholesterol maintenance in minced meat and ready-made dry-smoked sausages was determined by HPLC. In minced meat it was 840+10 mg/kg. In the ready sausages the greatest amount of cholesterol was detected in the control sample and was 971+15 mg/kg. Increasing cholesterol levels apparently due to loss of product weight by drying. Cholesterol level decreased by 21.4% in the test sample with the addition of bacterial composition (763±12 mg/kg).
Keywords: cholesterol, starter culture, bacterial composition, dry-smoked sausage, fermented meat products
I 1совые ситуации способствуют развитию атеросклероза. В связи с этим коррекция образа жизни, в том числе изменение рациона питания, позволит снизить риск возникновения данного заболевания [1]. В рационах здорового питания большое значение уделяется включению пищевых продуктов - источников полноценного белка, содержащих пониженное количество холестерина.
Н
ерациональное питание, малоподвижность, стрес-
Катаболизм холестерина до различных продуктов, которые утрачивают негативные свойства холестерина, способен осуществляться ферментными системами микроорганизмов. Количественный и качественный состав микроорганизмов влияет на скорость и глубину микробной трансформации холестерина, причем некоторые бактерии, благодаря своим ферментным системам, обладают способностью полностью деградировать холестерин. Кроме того, бактерии способны вызывать деструкцию и трансформацию желчных кислот, изменение концентрации которых индуцирует или ингибирует синтез холестерина. Так, при исследовании около 5000 штаммов E. coli было установлено, что холестеринразрушающей способностью обладали 40% бактерий, холестеринмодифицирующей -28%, холестеринсинтезирующей - 32% штаммов [3].
Считалось, что основным путем превращения холестерина в организме человека является его окисление в процессах энергетического обмена до желчных кислот. Однако холестерин и его производные могут быть использованы в процессах пластического обмена микрофлоры желудочно-кишечного тракта [2].
Микроорганизмы, связывающие холестерин, сорбируют различные жирные кислоты (пальмитиновую, олеиновую и др.). Многие бактерии способны ассимилировать холестерин в присутствии желчи при более низких рН среды (<6,0) [2, 4, 5]. При изучении данных свойств штаммов Lactobacillus fermentum из сыра Тулум были отобраны 7 штаммов L. fermentum, уровень ассимиляции холестерина которыми колебался между 12,1 и 45,3% в среде MRS и 20,7-71,1% в среде MRS с желчью [6].
Известно о холестериндеградирующей активности штаммов для кисломолочных продуктов. В 1995 г. было высказано предположение, что деконъюгация желчных кислот пробиотическими бактериями и ассимиляция холестерина лактобациллами и бифидобактериями вносят вклад в гипохолестеринемический эффект кисломолочных продуктов [7].
При оценке потенциальных пробиотических свойств 17 штаммов ацидофильных лактобактерий Lactobacillus gasseri спектрофотометрическим методом было установлено, что L. gasseri 4/13 снижал концентрацию холестерина в среде роста на 65% по сравнению с исходной концентрацией [8].
Было показано, что при развитии пробиотических бактерий, используемых при производстве кисломолочных продуктов, в питательной среде штаммы проявили различную способность к редукции холестерина. Установлено, что штаммы B. bifidum GG-72, B. adolescentis BGV-11 проявляли наибольшую активность к снижению уровня холестерина: 37,6 и 33,6% соответственно. Близкие по значению результаты показали штаммы L. plantarum ГВИ-1, L. fermentum LFM-2 и L. rhamnosus LC-52GV: 30,6, 29,6 и 27,1% соответственно, которые также проявляли способность к редукции холестерина [9].
Мясные продукты занимают значительную долю в повседневном рационе питания людей. Содержание холестерина в мясе и мясных продуктах варьирует в широких пределах: от 40 до 2300 мг/100 г. Достаточно высоко содержание холестерина в вареных колбасных изделиях - около 80 мг на 100 г изделия, а в сырокопченой колбасе холестерина содержится около 110 мг/100 г [10].
Известно, что в технологии ферментированных мясных продуктов обязательным условием для придания продукту требуемых характеристик, сокращения времени созревания, увеличения выхода готового продукта, продления сроков его хранения и повышения микробиологической безопасности является введение в рецептуру стартовых культур [11-13]. К промышленно ценным свойствам стартовых культур относятся сбраживание углеводов с образованием молочной кислоты, солеустойчивость, способность к денитрификации, антагонистическая активность по отношению к санитарно-показательной микрофлоре, синтез бактериоцинов и антибиотикоподобных соединений, способность к ли-полизу, протеолизу и образованию вкусоароматических соединений, способность утилизировать кислород и его активные формы за счет выделения таких ферментов,
как каталаза, пероксидаза и супероксиддисмутаза, снижение уровня нежелательных соединений (токсинов, биогенных аминов, й(-)-молочной кислоты) [13].
В мясной промышленности широко используют различные бактериальные препараты, включающие несколько штаммов разных таксономических групп [13, 14]. Поэтому особый интерес представляет изучение способности снижать холестерин именно композицией стартовых культур. В связи с этим создание композиций стартовых культур, способных снижать уровень холестерина, и изучение их влияния на редукцию холестерина in vitro и в натуральном мясном продукте актуально и перспективно.
В задачи данного исследования входила оценка антагонистического эффекта штаммов, входящих в состав композиции, выбор наиболее эффективной in vitro бактериальной композиции, способной снижать холестерин, и апробация ее в процессе ферментации мясного сырья при производстве сырокопченых колбас.
Материал и методы
Для создания бактериальной композиции, состоящей из стартовых культур разных таксономических групп, необходимо изучить способность микроорганизмов к совместному росту и размножению. Характер взаимоотношения таких культур определяли методом перпендикулярных штрихов [15]. Бактериологической петлей один из изучаемых штаммов высевали по диаметру чашки Петри на плотную (агаризованную) среду MRS, специально предназначенную для культивирования молочнокислых микроорганизмов, затем перпендикулярно ему высевали другие штаммы. Культивирование проводили при 37 °С в течение 24 ч. В случае обнаружения антагонизма у культур микроорганизмов на стыке штрихов видна зона подавления роста.
Молочнокислые и другие микроорганизмы из коллекции ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» для оценки холесте-ринредуцирующей активности выращивали в течение 24 ч в жидкой питательной среде MRS с добавлением холестерина (холестерин LS для биохимии, 95% основного вещества, Panreac) конечной концентрации 70 мг на 100 см3. Посевная доза микроорганизмов, определяемая с помощью оптического стандарта мутности Мак-Фарланда, для всех штаммов составляла 108 КОЕ/см3, конечная концентрация после 24 ч инкубации - 3х109 КОЕ/см3. Поскольку холестерин в чистом виде нерастворим в воде, его растворяли при нагревании в смеси 99% этанола и Твина-80 в соотношении 3:1 до концентрации в растворе 3 мг на 1 см3.
Определение концентрации холестерина в культу-ральной жидкости проводили спектрофотометрически при длине волны 560 нм по методу Златкиса-Зака. В ходе исследования использовали 3 показателя оптической плотности: питательный бульон (холостая проба); питательный бульон с холестерином и Твином-80 (конт-
роль); питательный бульон с холестерином после культивирования в ней микробных культур и освобожденная от клеток центрифугированием (опытные пробы). Снижение концентрации холестерина (в %) вычисляли по формуле Златкиса-Зака [16].
Метод определения основан на реакции холестерина с FeCl3 в присутствии концентрированной серной и ледяной уксусной кислот с образованием комплекса желтого цвета. Пробу объемом 0,1 см3 растворяли в 3,0 см3 ледяной уксусной кислоты, после чего добавляли 2,0 см3 цветного реагента (10% раствор хлорида железа (III) в 100% ледяной уксусной кислоте, разведенный в 100 раз концентрированной серной кислотой) и аккуратно перемешивали, избегая образования пузырьков. Полученные растворы охлаждали при комнатной температуре и проводили измерение экстинкции опытных проб против контрольной (без содержания холестерина) при длине волны 560 нм в кюветах с длиной оптического пути 1 см. В качестве нулевой точки брали пробу, содержащую только холестерин, без добавления исследуемых культур.
Содержание холестерина (D, %) в исследуемых пробах рассчитывали по формуле:
E^
D= 100 - - х 100%,
Eнул
где Eon - экстинкция опытной пробы, единицы оптической плотности; Енул - экстинкция нулевой пробы, единицы оптической плотности.
Поскольку в мясе холестерин главным образом локализован в клеточных мембранах и находится в свободном, неэтерифицированном виде, в эксперименте использовали холестерин в виде раствора химически чистого вещества.
Для исследования влияния бактериальной композиции на содержание холестерина были выработаны образцы сырокопченой колбасы (опытный - с внесением выбранной бактериальной композиции, контрольный -без стартовых культур) по традиционной технологии. Сырокопченая колбаса была выработана из говядины и свиного шпика в соответствии с рецептурой, представленной в табл. 1.
Таблица 1. Рецептура сырокопченой колбасы
Физико-химические показатели опытного и контрольного образцов готового продукта достоверно не различались, микробиологические показатели соответствовали требованиям ТР ТС 021/2011.
В готовых продуктах было определено содержание холестерина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием хроматографической системы («Knauer», Германия) со спектрофотометричес-ким детектором K-2500 и программного обеспечения «Мультихром» (ООО «Амперсенд», РФ).
Эксперименты по влиянию бактериальных композиций стартовых культур на деструкцию холестерина in vitro, а также оценку уровня холестерина в образцах сырокопченых колбас проводили в 3 повторностях. Статистическую обработку результатов проводили на основе нормального распределения.
Результаты и обсуждение
При разработке бактериальной композиции были отобраны микроорганизмы с известными технологическими свойствами, прежде всего по:
- способности к быстрому и контролируемому снижению уровня рН (Lactobacillus curvatus 1, Lactobacillus sakei 35, Lactobacillus plantarum 19, Pediococcus pentosaceus 31, Pediococcus pentosaceus 28);
- наличию ферментов для безопасного образования окраски с помощью нитритредуктазы (Staphylococcus xylosus 45, Staphylococcus carnosus 108, Staphylococcus carnosus 111-2);
- наличию ферментов для защиты липидов от окисления каталазы и пероксидазы (Staphylococcus xylosus 45, Staphylococcus carnosus 108, Staphylococcus carnosus 111-2), супероксиддисмутазы (Lactobacillus curvatus 1, Lactobacillus sakei 104, Lactobacillus sakei 105, Lactobacillus sakei 35, Lactobacillus plan-tarum 19, Lactobacillu casei 10, Staphylococcus xylosus 45, Staphylococcus carnosus 108, Staphylococcus carnosus 111-2);
- способности к формированию вкуса и аромата за счет определенных метаболитов стартовых культур, в том числе синтеза фермента глутаматдегид-рогеназы (Lactobacillus plantarum 19, Lactobacillus sakei 35, Lactobacillus sakei 104, Staphylococcus carnosus 111-2);
- наличию бактериоцинов, способствующих стойкости продукта при хранении и подавляющих рост санитарно-показательной микрофлоры (Lactoba-cillus sakei 104, Lactobacillus sakei 105, Lactobacillus plantarum 19, Staphylococcus carnosus 108, Staphylococcus carnosus 111-2, Pediococcus pentosaceus 28) [13].
Также учитывали способность снижать содержание холестерина в питательной среде in vitro, определенную нами ранее у 43 штаммов [17]. Редукция холестерина составила: для 5 штаммов Lactobacillus curvatus - 9,232,0%; 7 штаммов Lactobacillus sakei - 8,9-21,1%; штамма Lactobacillus casei - 18,5%; 7 штаммов Lactobacillus plantarum - 11,8-24,3%; 8 штаммов Pediococcus acidi-lactici - 5,0-16,9%; 5 штаммов Pediococcus pentosa-ceus - 0-22%; 5 штаммов Staphylococcus carnosus -0-25,7%; 2 штаммов Staphylococcus xylosus - 17,2-
Компонент Количество,
кг/100 кг
Говядина высший сорт (охлажденная) 75
Шпик свиной 21,5
Нитритно-посолочная смесь «НИСО-2» 2,5
Специи 1
27,6%. Данное исследование подтвердило предположение, что способность снижать холестерин является штаммоспецифичным признаком микроорганизмов.
Из штаммов, способных снижать холестерин in vitro, были сформированы 6 бактериальных композиций, содержащих по 3 штамма каждая (табл. 2). В состав композиции входили микроорганизмы, относящиеся к трем родам: Lactobacillus, Pediococcus и Staphylococcus. В каждую композицию входил денитрифицирующий стафилококк, способный эффективно восстанавливать в колбасном фарше нитрит натрия до оксида азота; педиококк, синтезирующий бактериоцины, подавляющие рост санитарно-показательной микрофлоры; микроорганизм рода Lactobacillus, активно синтезирующий молочную кислоту для быстрого и контролируемого снижения уровня рН [13].
Штаммы, входящие в бактериальную композицию, должны обладать взаимной совместимостью. При определении возможности совместного использования стартовых культур методом перпендикулярных штрихов не отмечено антагонистического эффекта между штаммами, поэтому они могут использоваться совместно в качестве стартовых культур.
В исследованиях in vitro питательная среда MRS содержала 70 мг на 100 см3 холестерина. Установлено, что композиции проявляют большую способность к редукции холестерина, чем штаммы в монокультуре. Выявлен значительный синергетический эффект в редукции холестерина штаммами стартовых культур, вошедших в состав композиций a, b, с, d, f. Снижение холестерина отмечено на уровне (в %): 45,7±0,4, 41,3±0,5, 42,5±0,4, 38,7±0,35, 25±0,6, 31,5±0,3 от его исходного содержания в среде для композиций a, b, c, d, e, f соответственно. В то же время необходимо отметить, что в тех композициях, в которые входили штаммы с высокой способностью к снижению холестерина, общая способность к редукции холестерина также была выше (см. рисунок).
Полученные данные позволяют сделать заключение, что композиции из стартовых культур в большей степени редуцировали холестерин по сравнению со штаммами в монокультуре. По-видимому, такое благоприятное сосуществование микроорганизмов позволило усилить их физиологические функции, что привело к более быстрому воздействию на холестерин в питательной среде.
Погрешность измерений составляет 10% от истинного значения с вероятностью 0,9.
Это подтверждает данные, полученные ранее нами с соавторами, что консорциумы, используемые при производстве кисломолочных продуктов, проявляют большую способность к редукции холестерина, чем монокультуры. Консорциум, включающий, кроме штаммов Lactobacillus, штамм B. bifidum GG-72, редуцировал холестерин на уровне 47,6%, тогда как консорциум с теми же штаммами лактобактерий и со штаммом B. adolescentis BGV-11 снижал уровень холестерина на 40,2% от его исходного содержания в среде [9].
Для производства сырокопченой колбасы была выбрана композиция а: Lactobacillus sakei 105, Pediococcus pentosaceus 31, Staphylococcus xylosus 45 в соотношении 1:1:1. Бактериальную композицию, которая показала наибольшее снижение холестерина in vitro, вносили в мясное сырье на стадии фаршесоставления из расчета 109 КОЕ/г фарша.
Штамм Lactobacillus curvatus 1 обладает быстрым кислотообразованием, инактивирует активные формы кислорода и связывает ионы металлов переменной валентности в условиях in vitro [13, 18].
Staphylococcus carnosus 108 является денитрифицирующим штаммом, восстанавливающим нитрит натрия до окиси азота как в условиях in vitro, так и в мясном продукте [13]. Оксид азота является токсичным соединением для бактерий рода Clostridium и Listeria, которые имеют низкую концентрацию ферментов, участвующих в метаболизме нитрита [19]. Группой ученых было показано, что оксид азота в 125 раз более эффективно действует на данные бактерии, чем сам нитрит натрия [20].
Pediococcus pentosaceus 28, Lactobacillus plantarum 19 продуцируют бактериоцины, подавляющие рост представителей санитарно-показательной микрофлоры, что показано в исследованиях in vitro [13].
Содержание холестерина в исходном фарше составило 840±10 мг/кг. При изучении содержания холестерина в готовых колбасных изделиях наибольшее его количество было выявлено в контрольном образце и составило 971±15 мг/кг. Увеличение содержания холестерина, по-видимому, обусловлено испарением влаги и потерей массы продукта в результате сушки. В опытном образце с добавлением бактериальной композиции содержание холестерина снизилось на 21,4% (763±12 мг/кг), до уровня ниже, чем в контрольном образце. Необходимо отметить, что степень снижения холестерина
Таблица 2. Состав композиций стартовых культур
Композиция а Композиция b Композиция c
Lactobacillus sakei 105 Lactobacillus curvatus 1 Lactobacillus sakei 35
Pediococcus pentosaceus 31 Pediococcus acidilactici 15 Pediococcus pentosaceus 28
Staphylococcus xylosus 45 Staphylococcus carnosus 108 Staphylococcus carnosus 111-2
Композиция d Композиция e Композицияf
Lactobacillus plantarum 19 Lactobacillus sakei 104 Lactobacillus casei 10
Pediococcus acidilactici 15 Pediococcus acidilactici 33 Pediococcus pentosaceus 28
Staphylococcus xylosus 45 Staphylococcus carnosus 108 Staphylococcus carnosus111-2
50 40 30
10
0
50 40 30 20 10 0
42,5
И
#
s? 30
СС
=1 25
f 20
<г
I 15
I 10
^ г
р- 5
О
0-
25
21,1
16,5
15,2
•А^ .А*
^ 50
о"4 «в
i 40
CD
£ 30
£ 20
I 10
I—
О CD
0
41,3
Л . Л
sP
#N
ss 50
CC
t 40
| 30
1 20
S 10 i—
о
ш л
a 0
38,7
s? 35 | 30 J 25 g 20 I 15 I 10
5
О
S 0
31,5
25,7
18,5 22
•A^
0»
s?
.V
#
Степень редукции холестерина отдельными штаммами и в составе композиций в питательной среде (от уровня 70 мг на 100 см3)
в продукте была ниже, чем в питательной среде, более чем в 2 раза, однако и исходный уровень холестерина в фарше был ниже в 10 раз по сравнению с величиной опыта in vitro.
Таким образом, внесение композиции стартовых культур позволило снизить содержание холестерина в продукте за счет ферментативной активности микроорганизмов. Продолжительность процесса ферментации положительно коррелирует со степенью редукции холестерина, однако в данном исследовании образцы сырокопченой колбасы были выработаны по традиционной технологии с соблюдением технологических сроков, и результаты получены по окончании технологического процесса.
Полученные экспериментальные данные по влиянию бактериальных стартовых культур на содержание холестерина in vitro и в пищевом продукте согласуются с результатами исследований зарубежных авторов. В работе R. Azat штамм L. rhamnosus R4 из традиционного ферментированного сыра Синьцзян продемонстрировал деградацию холестерина и триглицеридов на 50,97 и 28,92% соответственно [21]. В другом исследовании 9 из 122 штаммов Enterococcus faecium, выделенных из традиционного домашнего сыра Тафи, были способны удалять холестерин в анализах in vitro [22]. В 2015 г. штаммы дрожжей из некоторых зерновых культур на основе нигерийских традиционных фермен-
тированных пищевых продуктов Pichia kluyveri LKC17, Issatchenkia orientalis OSL11, Pichia kudriavzevii OG32, Pichia kudriavzevii ROM11 и Candida tropicalis BOM21 снижали содержание холестеринана на 49,03-74,05% в течение 48 ч [23]. В исследовании 2013 г. 3 штамма лак-тобактерий Lactobacillus acidophilus La15, Lactobacillus plantarum B23 и Lactobacillus kefiri D17, выделенные из тибетских кефирных зерен, показали потенциальную активность гидролазы солей желчной кислоты, способности к ассимиляции и копреципитации холестерина [24]. Была показана способность культуры Pediococcus pentosaceus CFR R123 из зерновых и бобовых традиционных ферментированных продуктов снижать содержание холестерина [25]. Были изучены эффекты закваски кимчи на основе Leuconostoc kimchii GJ2 на снижение уровня холестерина in vitro и у крыс, получавших диету с высоким содержанием жиров и высоким содержанием холестерина. Показан высокий уровень ассимиляции холестерина in vitro клетками Leuconostoc kimchii GJ2. При добавлении в рацион закваски кимчи у крыс значительно снижался уровень общего холестерина, триглицеридов и липополисахаридов низкой плотности в крови, печени и жировой ткани придатков яичек, а также индекс атерогенности и кардиальный фактор риска [26].
Данные литературы о снижении холестерина в основном относятся к стартовым культурам в составе кисломолочных и растительных продуктов. Публикаций по изучению потенциала стартовых культур и их композиций снижать холестерин в мясных изделиях не найдено, что еще раз подтверждает актуальность выбранного направления исследования.
Заключение
Анализ собственных исследований и данных литературы позволил сделать вывод, что снижение холестерина in vitro стартовыми культурами является штам-моспецифичным признаком.
С учетом промышленно-ценных свойств стартовых культур, отсутствия антагонизма между штаммами, а также их способности редуцировать холестерин in vitro предложены 6 бактериальных композиций.
Выявлен синергетический эффект в редукции холестерина штаммами стартовых культур, объединенных в композицию, в питательной среде, содержащей добавленный холестерин (70 мг на 100 см3) в среднем на 16,5% по сравнению со штаммами в монокультуре. Снижение холестерина составило 25,0-45,7%.
Для производства сырокопченой колбасы выбрана композиция стартовых культур Lactobacillus sakei 105, Pediococcus pentosaceus 31 и Staphylococcus xylosus 45 с максимальной способностью снижать холестерин in vitro - 45,7±0,4%.
Полученные результаты показали возможность использования бактериальных композиций стартовых культур для снижения уровня холестерина в ферментированных мясных продуктах, в частности сырокопченых колбасах. Для опытного образца продукта с добавлением бактериальной композиции содержание холестерина снизилось на 21,4% по сравнению с контрольным, но в 2 раза меньше, чем in vitro в питательной среде.
Исследования выполнены в рамках госконтракта № 40.2511.2014/К.
Сведения об авторах
Клабукова Дарья Леонидовна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела технологий и препаратов на основе культур клеток ОАО «Биохиммаш», Москва E-mail: [email protected]
Колотвина Светлана Викторовна - кандидат технических наук, менеджер отдела проектов ООО «Компания Хели-кон» (Москва) E-mail: [email protected]
Титов Евгений Иванович - академик РАН, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии и биотехнологии продуктов питания животного происхождения ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» E-mail: [email protected]
Машенцева Наталья Геннадьевна - доктор технических наук, профессор РАН, заведующая кафедрой биотехнологии и технологии продуктов биоорганического синтеза ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» E-mail: [email protected]
Литература
1. Millan J. Lipoprotein ratios: Physiological significance and clinical usefulness in cardiovascular prevention // Vasc. Health Risk Manag. 2009. Vol. 5. P. 757-765.
2. Barona J., Fernandez M.L. Dietary cholesterol affects plasma lipid
levels, the intravascular processing of lipoproteins and reverse
cholesterol transport without increasing the risk for heart disease // Nutrients. 2012. Vol. 4, N 8. P. 1015-1025.
3. Петухов В.А., Стернина Л.А., Травкин А.Е. Нарушения функций печени и дисбиоз при липидномдистресс-синдроме Савельева: современный взгляд на проблему // Consilium Medicum. 2004. Т. 6, № 6. С. 406-409.
4. Saarela M. et al. Probiotic bacteria: safety, functional and technological properties // J. Biotechnol. 2000. Vol. 84, N 3. P. 197-215.
5. Kumari A., Catanzaro R., Marotta F. Clinical importance of lactic acid bacteria: a short review // Acta Biomed. 2011. Vol. 82, N 3. P. 177-180.
6. Tulumoglu S., Kaya H.I., Simsek O. Probiotic characteristics of Lactobacillus fermentum strains isolated from Tulum cheese // Anaerobe. 2014. Vol. 30. P. 120-125.
7. Perez Chaia A., Strasser de Saad A.M., de Ruiz Holgado A.P., Oliver G. Short-chain fatty acids modulate growth of lactobacilli in mixed culture fermentations with propionibacteria // Int. J. Food Microbiol. 1995. Vol. 26, N 3. P. 365-374.
8. Baltova K., Dimitrov Z. Probiotic and cultural characteristic of strain Lactobacillus gasseri 4/13 of human origin // Biotechnol. Biotechnol. Equip. 2014. Vol. 28, N 6. P. 1084-1088.
9. Головин М.А., Ганина В.И., Машенцева Н.Г. Холестеринредуциру-ющие пробиотические бактерии в молочной продукции // Мол. пром-сть. 2014. № 5. С. 46-47.
10. Покровский А.А. Книга о вкусной и здоровой пище. 8-е изд., исправ. и доп. М. : Агропромиздат, 1988. 368 с.
11. Erkkila S. Bioprotective and probiotic meat starter cultures for the fermentation of dry sausages. Diss. Helsinki, 2001. 64 р.
12. Leroy F., Verluyten J., De Vuyst L. Functional meat starter cultures for improved sausage fermentation // Int. J. Food Microbiol. 2006. Vol. 106, N 3. P. 270-285.
13. Машенцева Н.Г., Хорольский В.В. Функциональные стартовые культуры в мясной промышленности. М. : ДеЛи принт, 2008. 335 с.
14. Лисицын А.Б., Липатов Н.Н., Кудряшов Л.С., Алексахина В.А. Производство мясной продукции на основе биотехнологии / под общ. ред. Н.Н. Липатова. М. : ВНИИМП, 2005. 369 c.
15. Система предрегистрационного доклинического изучения безопасности препаратов. Отбор, проверка и хранение производственных штаммов, используемых при производстве пробиотиков : методические указания. М. : Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. 60 с.
16. Zlatkis A., Zak B., Boyle A.J. A new method for the direct determination of serum cholesterol // J. Lab. Clin. Med. 1953. Vol. 41. P. 486-492.
17. Титов Е.И., Колотвина CE., Машенцева Н.Г., Семёнышева А.И., Нгуен Т.М.К. Стартовые культуры, снижающие содержание холестерина, в мясных продуктах // Мясная индустрия. 2012. № 2. С. 22 25.
18. Messens W., Verluyten J., Leroy F., De Vuyst L. Modelling growth and bacteriocin production by Lactobacillus curvatus LTH 1174 in response to temperature and pH values used for European sausage fermentation processes // Int. J. Food Microbiol. 2003. Vol. 81, N 1. Р. 41-52.
19. Payne M.J., Woods L.F.J., Gibbs P., Cammack R. Electron paramagnetic resonance spectroscopic investigation of the inhibition of the phosphoroclastic system of Clostridium sporogenes by nitrite // J. Gen. Microbiol. 1990. Vol. 136. 2067-2076.
20. Cammack R., Joannou C.L., Cui X.-Y., Martinez C.T., Maraj S.R., Hughes M.N. Nitrite and nitrosyl compounds in food preservation // Biochim. Biophys. Acta. 1999. Vol. 1411, N 2-3. P. 475-488.
21. Azat R., Liu Y., Li W., Kayir A., Lin D.B., Zhou W.W. et al. Probiotic properties of lactic acid bacteria isolated from traditionally fermented Xinjiang cheese// J. Zhejiang Univ. Sci. B. 2016. Vol. 17, N 8. P. 597-609.
22. Saavedra L., Taranto MP., Sesma F., de Valdez G.F. Homemade traditional cheeses for the isolation of probiotic Enterococcus fae-cium strains // Int. J. Food Microbiol. 2003. Vol. 88, N 2-3. P. 241245.
23. Ogunremi O.R., Sanni A.I., Agrawal R. Probiotic potentials of yeasts isolated from some cereal-based Nigerian traditional fermented food products // J. Appl. Microbiol. 2015. Vol. 119, N 3. P. 797-808.
24. Zheng Y., Lu Y., Wang J., Yang L., Pan C., Huang Y. Probiotic properties of Lactobacillus strains isolated from Tibetan kefir grains // PLoS One. 2013. Vol. 8, N 7. Artivle ID e69868.
25. Raghavendra P., Rao T.S., Halami P.M. Evaluation of beneficial attributes for phytate-degrading Pediococcuspentosaceus CFR R123 // Benef. Microbes. 2010. Vol. 1, N 3. P. 259-264.
26. Jo S.Y., Choi E.A., Lee J.J., Chang H.C. Characterization of starter kimchi fermented with Leuconostockimchii GJ2 and its cholesterol-lowering effects in rats fed a high-fat and high-cholesterol diet // J. Sci. Food Agric. 2015. Vol. 95, N 13. P. 2750-2756.
References
10.
Millan J. Lipoprotein ratios: Physiological significance and clinical 11. usefulness in cardiovascular prevention. Vasc Health Risk Manag. 2009; 5: 757-65. 12.
Barona J., Fernandez M.L. Dietary cholesterol affects plasma lipid levels, the intravascular processing of lipoproteins and reverse cholesterol transport without increasing the risk for heart disease. 13. Nutrients. 2012; 4 (8): 1015-25.
Pokrovsky A.A. Book about tasty and healthy food. 8th ed., revised 14. and enlarged. Moscow: Agropromizdat, 1988: 368 p. (in Russian) Saarela M., et al. Probiotic bacteria: safety, functional and technological properties. J Biotechnol. 2000; 84 (3): 197-215. 15. Kumari A., Catanzaro R., Marotta F. Clinical importance of lactic acid bacteria: a short review. Acta Biomed. 2011; 82 (3): 177-80. Tulumoglu S., Kaya H.I., Simsek O. Probiotic characteristics of Lactobacillus fermentum strains isolated from Tulum cheese. Anaerobe. 16. 2014; 30: 120-5.
Perez Chaia A., Strasser de Saad A.M., de Ruiz Holgado A.P., Oliver G. 17. Short-chain fatty acids modulate growth of lactobacilli in mixed culture fermentations with propionibacteria. Int J Food Microbiol. 1995; 26 (3): 365-74.
Baltova K., Dimitrov Z. Probiotic and cultural characteristic of strain 18. Lactobacillus gasseri 4/13 of human origin. Biotechnol Biotechnol Equip. 2014; 28 (6): 1084-8.
Golovin M.A., Ganina V.I., Mashentseva N.G. Cholesterol-reducing probiotic bacteria in dairy products. Molochnaya promyshlennost' 19. [Dairy Industry]. 2014; (5): 46-7. (in Russian) Pokrovsky A.A. Book about tasty and healthy food. 8th ed., revised and enlarged. Moscow: Agropromizdat, 1988: 368 p. (in Russian)
Erkkila S. Bioprotective and probiotic meat starter cultures for the fermentation of dry sausages. Diss. Helsinki: 2001: 64 р. Leroy F., Verluyten J., De Vuyst L. Functional meat starter cultures for improved sausage fermentation. Int J Food Microbiol. 2006; 106 (3): 270-85.
Mashentseva N.G., Khorolsky V.V. Functional starter culture in the meat industry. Moscow: DeLi print, 2008: 335 p. (in Russian) Lisitsyn A.B., Lipatov N.N., Kudryashov L.S., Aleksakhina V.A. Production of meat products based on biotechnology. Moscow: VNIIMP, 2005: 369 p. (in Russian)
The pre-registration system pre-clinical study safety of drugs. Selection, validation and storage of industrial strains used for production of probiotics: guidelines. Moscow: Federal Center of Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2010: 60 p. (in Russian) Zlatkis A., Zak B., Boyle A.J. A new method for the direct determination of serum cholesterol. J Lab Clin Med. 1953; 41: 486-92. Titov E.I., Kolotvina C.V., Mashentseva N.G., Semenycheva A.I., Nguyen T.M.K. Starter culture, which reduces the content of cholesterol in meat products. M'asnaya industriya [Meat Industry]. 2012; (2): 22-5. (in Russian)
Messens W., Verluyten J., Leroy F., De Vuyst L. Modelling growth and bacteriocin production by Lactobacillus curvatus LTH 1174 in response to temperature and pH values used for European sausage fermentation processes. Int J Food Microbiol. 2003; 81 (1): 41-52. Payne M.J., Woods L.F.J., Gibbs P., Cammack R. Electron paramagnetic resonance spectroscopic investigation of the inhibition of the phosphoroclastic system of Clostridium sporogenes by nitrite. J Gen Microbiol. 1990; 136: 2067-76.
2
3
5
6.
7
8.
9
20. Cammack R., Joannou C.L., Cui X.-Y., Martinez C.T., Maraj S.R., Hughes M.N. Nitrite and nitrosyl compounds in food preservation. Biochim Biophys Acta. 1999; 1411 (2-3): 475-88.
21. Azat R., Liu Y., Li W., Kayir A., Lin D.B., Zhou W.W., et al. Probi-otic properties of lactic acid bacteria isolated from traditionally fermented Xinjiang cheese. J Zhejiang Univ Sci B. 2016; 17 (8): 597609.
22. Saavedra L., Taranto MP., Sesma F., de Valdez G.F. Homemade traditional cheeses for the isolation of probiotic Enterococcus faecium strains. Int J Food Microbiol. 2003; 88 (2-3): 241-5.
23. Ogunremi O.R., Sanni A.I., Agrawal R. Probiotic potentials of yeasts isolated from some cereal-based Nigerian traditional
fermented food products. J Appl Microbiol. 2015; 119 (3): 797808.
24. Zheng Y., Lu Y., Wang J., Yang L., Pan C., Huang Y. Probiotic properties of Lactobacillus strains isolated from Tibetan kefir grains. PLoS One. 2013; 8 (7): Artivle ID e69868.
25. Raghavendra P., Rao T.S., Halami P.M. Evaluation of beneficial attributes for phytate-degrading Pediococcuspentosaceus CFR R123. Benef Microbes. 2010; 1 (3): 259-64.
26. Jo S.Y., Choi E.A., Lee J.J., Chang H.C. Characterization of starter kimchi fermented with Leuconostockimchii GJ2 and its cholesterol-lowering effects in rats fed a high-fat and high-cholesterol diet. J Sci Food Agric. 2015; 95 (13): 2750-6.
