CC BY
36
УДК 663.48
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БЕЗОПАСНОСТИ БИОТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА ИЗ ОСТАТОЧНЫХ ПИВНЫХ ДРОЖЖЕЙ
Е.А. Казимирова, магистрантка kazimirova_kat@mail.ru Е.С. Землякова, канд. техн. наук, доцент evgeniya.zemljakova@klgtu.ru ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»
В данной статье представлены микробиологические показатели безопасности сырья и готового продукта (белкового гидролизата), полученные в результате исследований при различных условиях хранения, а также установлен предположительный срок годности данного продукта.
микробиологическая безопасность, отходы пивоварения, остаточные пивные дрожжи, белковый гидролизам
В настоящее время основной проблемой в пищевой промышленности Российской Федерации является недоиспользование ценных отходов производств: примерно 70 % вторичных продуктов в необработанном виде идет на корм крупнорогатому скоту, птице, кроликам и т.д. и лишь 17-20 % - на обработку для дальнейшего использования.
Одним из основных вторичных материальных ресурсов пивоварения, применяемых в пищевой промышленности, являются остаточные пивные дрожжи (ОПД). Они же перспективный источник эссенциальных макро- и микронутриентов. Сухое вещество пивных дрожжей имеет следующий химический состав: массовая доля белков и азотистых веществ составляет 54-56 %, липидов и липоидов - 2-3, гликогена - 24-40; неорганических веществ - 510 %. В 100 г прессованных дрожжей влажностью 75 % содержится 13 % углеводов, около 0,45 мг витамина В1, 2,07 мг витамина В2, 28,2 мг никотинамида, 11-12 мг витамина В6 [1].
На данный момент в мире очень остро стоит проблема дефицита пищевого белка. Более 50 % населения всей Земли страдает от его недостатка. В Российской Федерации ежедневно население недополучает 10-20 % от суточной нормы белка. А в таких странах, как Индия, в малоразвитых странах Африки полноценное питание - явление очень редкое.
В решении проблемы дефицита белка за последние два десятилетия определилось новое биотехнологическое направление - получение пищевых объектов с повышенным его содержанием и улучшенным качеством. В данной работе таким продуктом является белковый гидролизат из ОПД.
При получении каких-либо пищевых объектов одним из важнейших критериев их качества является микробиологическая безопасность [2].
Объектами исследований в данной работе являются остаточные пивные дрожжи и белковый гидролизат.
Цель исследования - определение параметров микробиологической безопасности сырья и готового продукта и подтверждение их соответствия установленным требованиям ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», а также выявление предположительного срока хранения готового продукта.
Белковыми гидролизатами являются продукты гидролитического расщепления белков, состоящие в основном из отдельных аминокислот, их натриевых солей и полипептид -ных остатков.
Суть разработки белкового гидролизата заключается в использовании отходов пивоваренного производства, которые в большинстве случаев утилизируются либо идут на корм скоту, с целью его применения в качестве функционального ингредиента при производстве пищевых продуктов.
Сырье, используемое для производства белковых гидролизатов, подразделяется на основное и дополнительное. К основному сырью относятся ОПД. Дополнительное сырье - это сырье, применяемое по технологической карте, которое необходимо для обеспечения непосредственно самого процесса гидролиза. К дополнительному сырью относятся вода водопроводная и ферментный препарат [3].
Микробиологический контроль производства белкового гидролизата включает в себя проверку качества используемого сырья и непосредственно самого белкового гидролизата; выявление вероятных источников бактериального обсеменения гидролизата в ходе производственного процесса, а также контроль санитарно-гигиенических условий производства.
Посредством гигиенических нормативов по микробиологическим показателям контролируют следующие группы микроорганизмов:
- санитарно-показательные, к которым относятся мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы (КМАФАнМ) и бактерии группы кишечных палочек -БГКП (колиформы);
- условно-патогенные микроорганизмы, к которым относятся E.coli, S.aureus, бактерии рода Proteus, В. cereus и сульфитредуцирующие клостридии;
- патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы;
- микроорганизмы порчи - в основном это дрожжи и плесневые грибы [4].
Оценка безопасности пищевых продуктов осуществляется по нормируемой массе продукта, в которой не допускается наличие бактерий группы кишечных палочек, большинства условно-патогенных микроорганизмов, а также патогенных микроорганизмов. В других случаях норматив отражает количество колониеобразующих единиц в 1 г или 1 мл продуктов (КОЕ/г, мл) [4].
В табл. 1 приведены нормируемые микробиологические показатели сырья и готового продукта, полученные в ходе анализа соответствующей нормативной документации.
Методы определения микробиологических показателей сырья и готового продукта также определены нормативными документами.
В табл. 2 приведены нормативные документы на методы исследования микробиологических показателей белкового гидролизата из остаточных пивных дрожжей.
Таблица 1 - Микробиологические показатели-нормативы безопасности в соответствии с ТР ТС 021/2011
№ Компонент КМАФАнМ, Дрожжи/ плесени, Патогенные, в т.ч. сальмонеллы БГКП S. aureus Нормативный
п/п КОЕ/г, не более КОЕ/г, не более документ
не допускается в (г)
1 Остаточные пивные 5,0 х 103 50 25 0,01 * N/D ТР ТС 021/2011
дрожжи
2 Белковый гидролизат из ОПД 1,0 х 103 1,0 25 1,0 * N/D ТР ТС 021/2011
* Примечание: N/D - нет норматива, установить опытным путем
Таблица 2 - НД на методы исследования микробиологических показателей белкового гидро-лизата
Показатель НД на метод исследования
КМАФАнМ ГОСТ 10444.15-94
Плесени и дрожжи ГОСТ 10444.12-2013
Патогенные, в т.ч. сальмонеллы ГОСТ 31659-2012
БГКП ГОСТ 31747-2012
S. aureus ГОСТ 31746-2012
Для установления срока годности белкового гидролизата из ОПД в качестве вариативных условий хранения были выбраны:
1) оптимальные условия:
- для жидкого (Ж) и сухого (С) БГ температура хранения 4-6 °С;
2) экстремальные условия:
- для жидкого и сухого БГ температура хранения 22 °С.
Предполагаемый срок хранения белкового гидролизата из ОПД - один год. Чтобы обосновать предполагаемый срок хранения БГ необходимо проводить испытания через две недели, четыре недели, восемь недель, десять недель, четыре месяца, шесть месяцев и один год для оптимальных и экстремальных условий. Для получения более точных результатов на хранение были заложены две партии белкового гидролизата с разницей в один месяц. Первая закладка - жидкий белковый гидролизат, вторая - сухой белковый гидролизат.
На момент написания данной работы был исследован БГ 10-недельного срока хранения. Для получения наиболее полной информации об изменении микробиологических показателей БГ проверяли по таким показателям, как КМАФАнМ, плесени/дрожжи, БГКП, S.aureus, Salmonella.
В ходе анализа сырья и готового продукта в первый день производства патогенные и условно-патогенные микроорганизмы не были обнаружены.
БГКП относят к санитарно-показательным микроорганизмам. Наличие БГКП в пищевых продуктах говорит об их фекальном загрязнении. Данный вид бактерий может быть занесен в продукт через воду, оборудование и др.
В табл. 3 приведены результаты исследований сырья и готового продукта по БГКП, Salmonella, S. Aureus.
Таблица 3 - Результаты исследования сырья и готового продукта
Нормируемый показатель Норматив по ТР ТС 021/2011 Полученные результаты
Остаточные пивные дрожжи
БГКП Отсутствие в 0,01 г Отсутствует в 0,01 г
S. aureus N/D* Отсутствует в 1 г
Salmonella Отсутствие в 25 г Не обнаружено в 25 г
Белковый гидролизат (первая закладка)
БГКП Отсутствие в 1 г Отсутствует в 1 г
S. aureus N/D* Отсутствует в 1 г
Salmonella Отсутствие в 25 г Не обнаружено в 25 г
Белковый гидролизат (вторая закладка)
БГКП Отсутствие в 1 г Отсутствие в 1 г
S. aureus N/D* Отсутствует в 1 г
Salmonella Отсутствие в 25 г Не обнаружено в 25 г
Примечание: N/D - нет норматива, установить опытным путем
В ходе работы необходимо было установить такие возможные нормативы, при соответствии которым используемые компоненты для производства конечного продукта не будут влиять на безопасность белкового гидролизата.
Установлено для показателя S. aureus: отсутствие в 1 г исследуемого продукта.
В процессе хранения белкового гидролизата жидкого и сухого из ОПД проводились микробиологические испытания образцов, хранящихся при различных температурных режимах, по показателям: КМАФАнМ и количество дрожжей/плесеней в готовом продукте.
Температурные режимы хранения:
- первый образец при 4-6 °С (холодильная камера);
- второй образец при 22 °С (условия окружающей среды).
Результаты микробиологических испытаний белкового гидролизата (Ж) из ОПД в процессе хранения представлены в табл. 4.
Таблица 4 - Результаты исследований микробиологических показателей белкового гидроли-зата (Ж) из ОПД_
День исследования КМАФАнМ, КОЕ/г Дрожжи/плесени, КОЕ/г
первый образец второй образец первый образец второй образец
Норматив Не более 1,0 х 103 Не более 10, КОЕ/г (см3)
0-я точка 0,5 х 102 Менее 10
2 недели 1,0 х 102 6,1 х 102 Менее 10 9,1 х 100
4 недели 2,5 х 102 2,5 х 103 Менее 10 2,3 х 101
8 недель 3,0 х 102 - 4,5 х 10° -
10 недель 5,5 х 102 - 4,5 х 100 -
Как видно из табл. 4, на четвертой неделе во втором образце, хранящемся при температуре 22 °С, наблюдается резкое превышение норматива по содержанию КМАФАнМ и количества плесневых грибов и дрожжей. При хранении БГ в оптимальных условиях - в холодильной камере при 4-6 °С, на данный момент исследований превышение нормативов не наблюдается.
Результаты микробиологических испытаний белкового гидролизата (С) из ОПД в процессе хранения представлены в табл. 5.
Таблица 5 - Результаты исследований микробиологических показателей белкового гидроли-зата (С) из ОПД_
День исследования КМАФАнМ, КОЕ/г Дрожжи/плесени, КОЕ/г
первый образец второй образец первый образец второй образец
Норматив Не более 1,0 х 103 Не более10, КОЕ/г (см3)
0-я точка 1,5 х 102 Менее 10
2 недели 2,0 х 102 3,5 х 102 Менее 10 Менее 10
4 недели 3,5 х 102 5,0 х 102 Менее 10 4,5 х 100
8 недель 4,5 х 102 6,5 х 102 4,5 х 100 4,5 х 100
Как видно из табл. 5, на данный момент исследований превышений нормативов не наблюдается ни в одном из образцов.
Проанализировав полученные результаты микробиологических исследований белковых гидролизатов на установление сроков годности, можно сделать вывод об общей стабильности количества МАФАнМ и плесневых грибов и дрожжей на протяжении восьми недель для сухого БГ и десяти недель для жидкого БГ при хранении в оптимальных условиях. Отклонение от нормативных показателей жидкого БГ в экстремальных условиях хранения связано с повышенной температурой хранения, что вызывало активный рост микроорганизмов и плесневых грибов.
На основании сравнения результатов исследования установлен предварительный минимальный срок годности, равный десяти неделям для жидкого БГ при температуре хранения от 4 до 6 °С и восьми неделям для сухого БГ при температуре хранения 22 °С. Дальнейшие исследования помогут проверить стабильность микробиологический показателей в течение 12 месяцев хранения при температуре от 4 до 6 °С и увеличить тем самым срок хранения готовой продукции до рекомендуемых 12 месяцев.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Руденко, Е.Ю. Современные тенденции переработки основных побочных продуктов пивоварения // Пиво и напитки. 2007. - № 2. - С. 66-68.
2. Еремина, Е.А. Микробиология. Микробиологический контроль качества пищевых продуктов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: -http://sinref.ru/000_uchebniki/00500biologia/ 001_mikrobiol ogia_eremi na/048.htm
3. Римарева, Л.В. Способ получения белкового гидролизата дрожжевой биомассы. -Патент RU №2104300 С1.
4. МР 4.2.1847-04 Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов [Текст]: нормативно-правовой материал. -Москва, 2004. - 102 с.
MICROBIOLOGICAL ASPECTS OF SAFETY BIOTECHNOLOGY OBTAINING PROTEIN HYDROLYSATE FROM RESIDUAL BEER YEAST
E.A. Kazimirova, magistracy kazimirova_kat@mail.ru E.S. Zemlyakova, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor evgeniya.zemljakova@klgtu.ru Kaliningrad State Technical University
This article presents microbiological indicators of the safety of raw materials and finished product (protein hydrolyzate) obtained as a result of studies under various storage conditions, and also the expected shelf life of the product.
microbiological safety, brewing waste, residual brewer's yeast, protein hydrolyzate
