Роль молочнокислых бактерий в обеспечении биобезопасности ферментированных мясопродуктов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 664

С. В. Китаевская, В. Я. Пономарев РОЛЬ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ БИОБЕЗОПАСНОСТИ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ МЯСОПРОДУКТОВ

Ключевые слова: молочнокислые бактерии, стартовые культуры, мясопродукты, антагонистическая активность.

Изучена антагонистическая активность штаммов молочнокислых бактерий по отношению к микроорганизмам Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosа, Proteus vulgaris. Выявлены перспективные штаммы для применения их в качестве стартовых культур в производстве ферментированных мясопродуктов. Использование новых штаммов молочнокислых микроорганизмов позволяет обеспечить биобезопасность мясных продуктов в отношении развития микробиологических рисков.

Keywords: lactic acid bacteria, starter cultures, meat products, antagonistic activity.

Studied antagonistic activity of strains of lactic acid bacteria against microorganisms Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosа, Proteus vulgaris. Identified promising strains for use as starter cultures in the production of fermented meat products. The use of new strains of lactic acid microorganisms helps to ensure the Biosafety of meat products in relation to the development of microbiological risks.

Введение

Биотехнологические особенности процесса производства ферментированных мясопродуктов, таких как сырокопчёные и сыровяленые колбасы, а также отсутствие стадии термической обработки требует повышенного внимания к соблюдению санитарно-гигиенических и технологических условий их производства. Безопасность ферментированных мясопродуктов обусловлена устранением ряда рисков биологического происхождения, и прежде всего микробиологического характера.

Одним из перспективных направлений разработки барьерных технологий является использование в производстве ферментированных мясопродуктов стартовых культур, а также биологически активных веществ, продуцируемых ими в результате жизнедеятельности.

Антагонистические свойства

микроорганизмов могут быть обусловлены различными механизмами:

- высокой интенсивностью размножения;

- способностью резко изменять рН среды;

- выделением токсических продуктов метаболизма;

- синтезом протеолитических ферментов;

- образованием антибиотических веществ

и др.

В состав стартовых заквасок для производства мясопродуктов входят культуры микроорганизмов, относящиеся к семействам Lactobacillaceae, Enter ob acter iaceae, Pediococcaceae, Staphylococcaceae и др. Следует отметить, что в отечественных и зарубежных исследованиях, посвященных разработке стартовых заквасок для мясоперерабатывающей отрасли, особое внимание уделяется молочнокислым бактериям, как основным представителям пробиотической микрофлоры.

Молочнокислые бактерии участвуют в образовании аромата, цвета, консистенции ферментированных мясопродуктов, их использование позволяет существенно сократить длительность

технологического процесса, увеличить сроки хранения с сохранением потребительских свойств.

Важнейшим критерием оценки штаммов молочнокислых бактерий, применяемых в производстве ферментированных продуктов питания, является антагонистическое действие на нежелательную, патогенную и условно-патогенную микрофлору.

Молочнокислые бактерии обладают антагонистической активностью в отношении широкого круга аэробных и факультативно-анаэробных грамотрицательных и

грамположительных бактерий, а также некоторых облигатно-анаэробных микроорганизмов.

Установлено, что антагонистическая активность наиболее часто обнаруживается у представителей Lbm. acidophilus и меньшей степени у Lbm. plantarum, Lbm. lacis, Lbm. helvelicus. Высокая антагонистическая активность по отношению к условно-патогенной микрофлоре и возбудителям порчи отмечена у Lbm. sakei и Lbm. curvatus [1].

Специалисты выделяют следующие основные продукты метаболизма молочнокислых бактерий, обуславливающих их высокую антимикробную активность:

- молочная, уксусная, муравьиная и другие органические кислоты [2];

- углекислый газ;

- перекись водорода [3];

- ацетоин, диацетил [4];

- окись азота[5];

- короткоцепочечные жирные кислоты [6];

- бактериоцины и бактерициноподобные вещества [7-9].

Известно, что молочнокислые

микроорганизмы даже одного вида могут обладать различной антимикробной активностью [10,11].

В связи с вышеизложенным исследования, направленные на поиск научно-обоснованного подбора стартовых культур для ферментированных мясопродуктов, способных не только обеспечивать высокое качество продуктов, обогащенных пробиотическими микроорганизмами, но и

эффективно подавлять санитарно-показательную микрофлору, являются актуальными.

Целью настоящей работы явилась оценка микробиологических рисков модельно-фаршевых систем, изготовленных из различных видов мясного сырья, при использовании молочнокислых заквасок.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования служили культуры молочнокислых бактерий р. Lactobacterium: Lmb. casei, Lmb. plantarum, Lmb. bavaricus, Lbm. acidophilum, Lmb. fermentum и Lmb. brevis, выделенные из природных источников, микрофлора которых сформирована естественным путем.

Антагонистическую активность

молочнокислых бактерий в условиях «in vitro» определяли методом диффузии в агар с измерением зон подавления роста тест-культуры в мм. В качестве тест-организмов использовали клинические штаммы бактерий - Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris. Данные микроорганизмы относятся к группе санитарно-показательных микроорганизмов для мясопродуктов.

Результаты исследований и обсуждение

Результаты изучения спектров

антимикробной активности исследуемых штаммов молочнокислых бактерий представлены рис. 1. Установлено, что зона ингибирования роста патогенной и условно-патогенной микрофлоры штаммами молочнокислых бактерий зависит как от вида тест-культуры, так и от самого штамма. Так все штаммы молочнокислых бактерий обладают выраженной антогонистической активностью по отношению к E. coli, величина зоны ингибирования тест-культуры составляет 14-30 мм в зависимости от штамма молочнокислых бактерий. Наибольшая антагонистическая активность (зона ингибирования 27-30 мм) по отношению к E. coli наблюдается у штаммов Lmb. bavaricus (Д), Lmb. casei 5 (Д), Lmb. fermentum 1 (Пр).

Некоторые исследуемые штаммы проявляют высокую антагонистическую активность по отношению Staph. aureus, к ним следует отнести четыре штамма - Lmb. casei 3(Д), Lmb. casei 4 (Д), Lmb. fermentuml (Пр) и Lmb. bavaricus (Д), радиус зоны лизиса тест-культуры составляет 12-18 мм.

Выявлено, что все штаммы молочнокислых бактерий в некоторой степени ингибируют рост Pr. vulgaris, зона ингибирования 1-10 мм в зависимости от штамма, максимальный радиус зоны лизиса демонстрируют Lmb. casei 3 (Д), Lmb. casei 4 (Д).

По отношению к Ps. aeruginosa активность проявляют только шесть исследуемых штаммов -Lmb. casei 1 (Пр), Lmb. casei 5 (Д), Lmb. fermentum 1 (Пр), Lmb. fermentum 2 (Пр), Lmb. fermentum 4 (Д), Lmb. bavaricus (Д), наибольший радиус зоны ингибирования роста тест-культуры проявляет Lmb. casei 5 (Д).

Таким образом, данные проведенных экспериментальных исследований показали, что все исследуемые штаммы проявляют высокий

ингибирующий эффект по отношению к E. coli; в отношении других тест-культур демонстрируют более низкую активность. По результатам исследований отобраны три штамма молочнокислых бактерий - Lmb. casei 5 (Д), Lmb. bavaricus (Д) и Lmb. fermentum 4 (Д), обладающие наибольшей антимикробной активностью.

Lmb. 1) revis (Д)

Lmb. bavaricus (Д)

I. Ii m. acidophil и m (Пр)

Lmb. plantarum 1

(Л)

Lmb. plantarum 1 (Пр)

Lmb. feraient um 4

<Д)

Lmb. forment um 3

№

Lmb. fcmiciituni 2 (Пр)

Lmb. fi'micntum 1 ("Pi

Lmb. cas ci б (Д) I .nib. casei 5 (Д)

Lmb. casei 4 (Д) Lmb. cas ci 3 (Д) I.ml), casci 2 (Пр) Lmb. casci 1 (Пр)

0 5 10 15 20 25 30

нш ионронаиия, мм □ Pi . vulgaris ■ Staph, aureus □ L. coli ■ Ps. aeruginosa

Рис. 1 - Антагонистическая активность штаммов молочнокислых бактерий

Традиционным сырьем при производстве ферментированных мясных продуктов являются говядина и свинина. В последнее время в научно-технической литературе появилось достаточно много сведений об использовании куриного мяса в технологии сырокопченых и сыровяленых колбас. В связи с чем при проведении экспериментальной работы в качестве мясного сырья использовали говядину высшего сорта, свинину полужирную и грудные мышцы кур.

Из мясного сырья готовили модельные фаршевые системы: МФС-1 - фарш мясной без использования посолочных ингредиентов и МФС-2 -фарш мясной с применением 3 % поваренной соли и 0,0075 % нитрита натрия, что позволило выявить способность молочнокислых микроорганизмов расти на мясном сырье без добавления посолочных компонентов, а также изучить влияние нитрита натрия и поваренной соли на их жизнедеятельность. Общеизвестно, что нитрит натрия и поваренная соль не только улучшают органолептические показатели

F

р.......................

К- Г -vi

iï-

f

J-— »

!___<__

С а—_

P I....... pgfc^

ферментированных колбас, они сдерживают жизнедеятельность микроорганизмов, главным образом санитарно-показательных.

Ранее проведенные нами исследования [12] показали, что наиболее адаптированной закваской ко всем видам мясного сырья является культура Lmb. casei 5 (Д). При внесении данной закваски в мясное сырье отмечается интенсивное снижение рН мясного фарша, активный рост молочнокислой микрофлоры, интенсифицируется процесс созревания

сырокопченых колбасных изделий.

Установлено, что используемые

концентрации посолочных компонентов существенно не влияют на жизнедеятельность исследуемых штаммов молочнокислых бактерий. Однако следует отметить, что нитрит натрия и поваренная соль на 7 -11 % сдерживают развитие культур Lmb. plantarum и Lmb. bavaricus.

Поскольку в реальных условиях производства ферментированных мясных изделий безопасность продукции зависит от активности молочнокислых микроорганизмов и посторонней микрофлоры, представляет интерес изучить влияние бактериальной культуры L. casei на развитие тестируемых штаммов санитарно-показательных микроорганизмов в мясном сырье.

Выявлено, что через 24 часа интенсивное накопление молочнокислых микроорганизмов наблюдается в модельном фарше с тест - культурой Staph.aureus (9,02 lg КОЕ/г). Наименьшее количество молочнокислых микроорганизмов через сутки отмечается в образце фарша с тест - организмом Ps.aeruginosa (8,73 lg КОЕ/г), что подтверждается ранее полученными результатами (рис.1).

Интенсивное накопление КМАФАнМ происходит в образцах фарша с тестируемыми штаммами Ps. aeruginosa и E. coli, через 24 часа их количество составляет 10,35 lg КОЕ/г и 10,91 lg КОЕ/г соответственно. Самый низкий показатель КМАФАнМ (8,2 lg КОЕ/г) наблюдается в образце фарша с тест - культурой Pr. vulgaris.

Установлено, что посолочные компоненты существенно не влияют на динамику значений КМАФАнМ и накопления молочнокислых микроорганизмов в фарше при совместном их культивировании с тест-культурами санитарно-показательной микрофлоры.

Таким образом, культура культура Lmb. casei при внесении в модельно-фаршевые системы

проявляет высокий ингибирующий эффект по отношению к Staph. aureus и Pr. vulgaris. Результаты исследований необходимо учитывать при разработке рецептур сырокопченых и сыровяленых мясных продуктов из мяса говядины, свинины и курицы.

Использование культуры Lmb. casei в качестве стартовой закваски позволяет обеспечить безопасность ферментированных мясопродуктов в отношении развития микробиологических рисков.

Литература

1. Hammes, W.P. Lactic asid bacteria in meat fermentation / W.P. Hammes, A. Bantleon,M. Seunghwa // Microbiology Reviews. - 1990. - № 2. - P.165-174.

2. Smit, G. Flavour formation by lactic acid bacteria and biochemical flavour profiling of cheese products/ G. Smit, [et all]// FEMS Microbiol. Reviews.- 2005. -V.29. - P.591-610.

3. Condon, S. Responses of lactic acid bacteria to oxigen // FEMS Microbiol. Rev. - 1987. - № 46. - P.269-280.

4. Jay, J.M. Antimicrobial properties of diacetyl // Appl. Environ. Microbiol. -1982. -V.44. -P. 525-532.

5. Ермолаенко, Е.И. Антимикробное действие лактобацилл / Е.И. Ермолаенко, О.В. Рыбальченко // Медицина XXI век. - 2007. - № 5. - С.41-48.

6. Lindgren, S.E. Antagonistic activities of lactic acid bacteria in food and feed fermentations / S.E. Lindgren, W.J. Dobrogosz // FEMS Microbiol. Rev.-1990. -V.7.-№ 1-2. -P. 149-164.

7. Стоянова, Л.Г. Сравнение свойств бактериоцинов, образуемых штаммами Lactococcus lactis subsp. lactis разного происхождение / Л.Г. Стоянова, [и др.] // Прикл. биохим. и микробиол. -2007. -Т.43. -№6. - С.677-684.

8. Klaenhammer, T.R. Bacteriocins of lactic acid bacteria // Biochimie. -1988. -V. 70. -№3. -P. 337-349.

9. Машенцева, Н.Г. Скрининг молочнокислых микроорганизмов - продуцентов бактериоцинов, перспективных для использования в мясной промышленности / Н.Г. Машенцева, [и др.]// Биотехнология. -2006. -№6. -С.20-27.

10. Червинец, Ю.В. Высокоантогонистические штаммы лактобацилл, перспективные для конструирования новых пробиотических препаратов: автореф. дисс... канд. мед. наук. -М., 2006. -21с.

11. Барабанова, Н.В. Биологическое консервирование мясных продуктов/ Н.В. Барабанова, [и др.]// Мясная индустрия. -2010. -№7. -С.19-22.

12. Пономарев, В.Я. Биотехнологические аспекты использования стартовых культур при производстве мясных продуктов/ В.Я. Пономарев, С.В. Китаевская, Е.О. // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - №15. - С. 179-183.

© С. В. Китаевская - к.т.н., доцент кафедры ТИП КНИТУ, kitaevskayas@mail.ru; В. Я. Пономарев - к.т.н., доцент кафедры ТММП КНИТУ, v.y.ponomarev@gmail.com.

© S. V. Kitaevskaya - Ph.D., assistant professor. Dep technology of food products of the Institute of Food Production and Biotechnology KNRTU, kitaevskayas@mail.ru; V. Ya. Ponomarev - Ph.D., assistant professor. Dep. technology of meat and dairy products of the Institute of Food Production and Biotechnology KNRTU, v.y.ponomarev@gmail.com.