Ферментация — это традиционная техника консервирования продуктов, которая обеспечивает относительно стабильное качество и долгий срок хранения ферментируемых изделий со специфическими органолептическими характеристиками. Сырокопченые и сыровяленые колбасы являются одними из таких. Уникальность этих мясных изделий заключается в отсутствии технологической обработки при высоких температурах, способной нейтрализовать нежелательную микрофлору, поэтому гигиеническая чистота сырья играет весьма важную роль. Специфика данных колбас обуславливается исключительными органолептическими характеристиками — текстурой на разрезе, приятным, с кислым оттенком, вкусом и тонким ароматом. Эти деликатесы достигают кулинарной готовности за счет комплекса биотехнологических, микробиологических и физико-химических изменений.
В процессе созревания протеины видоизменяются вследствие воздействия микробных и эндогенных протеолитических ферментов [23, c. 42, 19, c, 333]. Протеолизу способствует денатурация белка, которая происходит в результате увеличения кислотности и дегидратации, а также повышения активности хлорида натрия [23, c. 44, 14, c. 298]. Таким образом, в течение созревания и сушки, накапливаются свободные аминокислоты, являющиеся предшественниками биогенных аминов (БА). БА при высоких концентрациях в употребленных продуктах могут приводить к токсическим последствиям и провоцировать мигрень, головную боль, повышение кровяного давления и расстройства желудочно-кишечного тракта и др. [20, c. 216, 21, c. 683]. Накопление БА в ферментированных колбасах связано с протеолитической активностью эндогенной микрофлоры представленной в ферментируемом мясе.
Целью данной работы является обзор влияния стартовых культур на продуцирование и накопление БА в технологии сырокопченых и сыровяленых колбас.
Биогенные амины
Амины это группа азотсодержащих органических соединений в которых один, два или три атома водорода в молекуле аммиака замещены алкильной или арильной группами. Простые алифатические моноамины более распространены. Диамин путресцин и полиамины спермидин и спермин встречаются у всех животных и растений, и по крайней мере путресцин и спермидин были обнаружены в большинстве бактерий [21, c. 678, 22, c. 173].
Декарбоксилирование аминокислот, т. е. отщепление от них карбоксильной группы — СООН, это наиболее часто встречающийся механизм синтеза аминов в пищевых продуктах. Таким образом, когда эти амины формируются с помощью микроорганизмов через данный механизм, они называются биогенными. Многие из них — гистамин, серотонин, норадреналин, адреналин, тирамин и др. биологически активные вещества, оказывающие воздействие на процессы торможения и возбуждения в коре головного мозга и подкорковых центрах, вызывают сдвиги кровяного давления расширением или сужением сосудов и др. изменения в организме [7, c. 14, 5,]
Наиболее важные БА — гистамин, путресцин, кадаверин, тирамин, триптамин, фенилэтиламин, спермин и спермидин. В зону риска накопления БА попадают пищевые продукты, кулинарная готовность которых, достигается низкотемпературными режимами обработки (холодное копчение, соление, вяление). К ним относятся — рыба и рыбные продукты (сельдь, скумбрия холодного копчения, пресервы и т. д.), мясные изделия (копченые, вяленые, сушеные), яйца, сыры, ферментированные овощи и продукция из соевых бобов (соевый соус), пиво и вино.
Факторами, влияющими на образование БА в продуктах, являются: доступность свободных аминокислот; наличие микроорганизмов, которые могут декарбоксилировать аминокислоты; благоприятные условия для развития данной микрофлоры и продуцирования ее ферментов. Обычно БА образуются при порче и гниении пищевой продукции, при этом активно синтезируются свободные аминокислоты, но существует риск накопления токсической дозы гистамина (свыше 100 мг/кг продукта) еще до того, как появятся органолептические изменения свежести. Согласно техническому регламенту таможенного союза допустимая доза гистамина в рыбной продукции (в том числе в рыбных консервах) из тунца, скумбрии, лосося и сельди, допускается не более 100 мг/кг. А в рыборастительных консервах из тех же видов рыб не более 40 мг/кг [6, c.135, 190].
В настоящее время актуально применять стартовую микрофлору, но существует вероятность, что стартовые культуры могут не только помочь в решении ускорения технологии и повышения стандартизации качества и безопасности получаемой продукции, но и усугубить ситуацию. На данный момент процесс производства БА, посредством стартовой микрофлоры, называемый также аминогенезис, изучен недостаточно, и поэтому, одним из аспектов создания и/или применения коммерческих стартовых культур, является скрининг микрофлоры на аминогенезис.
Технологическая роль стартовых культур в связи с аминогенезисом
Гигиеническое качество сырья и ингредиентов, это один из главных факторов для снижения микробного обсеменения и поэтому представляет критическую точку при контролировании продуцирования БА в ферментированных мясных продуктах. Несмотря на необходимость гигиенической чистоты сырья, контроль аминопродуцирующей способности эндогенных микроорганизмов более важен. Поэтому применение стартовых культур для предотвращения накопления БА наиболее приемлемый технологический прием, при условии, что стартовая микрофлора будет ингибировать рост аминогенных микроорганизмов и при этом, сама не будет продуцировать БА.
Микроорганизмы трансформируют свободные аминокислоты в БА посредством фермента — аминокислотной декарбоксизы. Последняя была обнаружена в некоторых видах патогенных и непатогенных бактерий — Enterobacteriaceae, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus, Micrococcus, Pseudomonas и др. Среди приведенных микроорганизмов, молочнокислые бактерии (МКБ) и коагулазонегативные стафилококки (КНС), выбираются наиболее часто, как стартовые культуры.
Штаммы Lactobacillus curvatus и Staphylococcus carnosus были отмечены, как наиболее сильные продуценты БА [16, c. 524, 24, c. 306]. А L. sakei, L. plantarum и S. xylosus обычно описываются как слабо или не продуцирующие микроорганизмы [11, c. 1546, 8, c. 43, 16, c. 524, 17, c. 693].
В таблице 1 приведены значения влияния аминонегативных МКБ и КНС на накопление БА, согласно которым снижение БА достигается от 9 % до практически 100 %.
Таблица 1
Результаты работ по изучению влияния аминонегативной стартовой микрофлоры на накопление биогенных аминов в ферментированных колбасах
|
Стартовые культуры |
Степень снижения БА в % |
Литературные источники |
|
Micrococcus carnosus + Lactobacillus plantarum (Texel, France) M. carnosus + Pediococcus pentosaceus (Texel, France) |
25 % ТИ, 61 % КА и 25 % ПУ
34 % ТИ, 50 %КА и 56 % ПУ |
[15, с. 2099] |
|
Staphylococcus carnosus LTH 2102 |
25 % ТИ, 23 % КА и 17 % ПУ |
[10, c. 35] |
|
L. sakei CTC494 +S. xylosus CTC 3037 |
87 % ТИ, 87 % КА и 37 % ПУ |
[12, c. 1548] |
|
P. pentosaceus + S. xylosus L. farciminis + S. saprophyticus |
66 % ТИ, 49 % КА и 30 % ПУ 83 % ТИ, 99 % ГИ, 99 % КА и 66 % ПУ |
[18, c. 446] |
|
L. plantarum VLT 73 |
47 % КА |
[13, c. 11242] |
|
L. sakei 8426 L. curvatus 8427 |
25 % КА 9 % ТИ и 29 % ПУ |
[9, c. 58] |
Несмотря на изученность способности некоторых штаммов ингибировать БА, выполнение пошаговой оценки для потенциальной аминонегативной стартовой культуры в каждом случае необходимо проводить отдельно. Аминокислотная декарбоксилаза может быть исследована используя молекулярные техники, способные обнаружить специфические гены, которые ее кодируют. И все таки, аминогенный потенциал выбранных штаммов должен быть согласован с помощью изучения фенотипической экспрессии этой активности in vitro (как процедура скрининга) и при проведении ферментации и созревания в промышленных условиях.
Заключение
Для применения стартовых культур, как коммерческих, так и коллекционных, при производстве сыровяленых и сырокопченых колбас, необходимо анализировать: во-первых — способность стартовой микрофлоры формировать необходимое технологическое качество конечного продукта; во-вторых — свойство каждого отдельно взятого штамма продуцировать биогенные амины как в лабораторных условиях, так и в промышленных; в-третьих — способность анализируемых микроорганизмов ингибировать аминопродуцирующую микрофлору, развивающуюся при ферментации колбас.
Литература:
1. Интенсификация процесса изготовления сырокопченых колбас (инновационные технологии): монография / Н. В. Тимошенко, А. М. Патиева, А. А. Нестеренко, Н. В. Кенийз. — Краснодар: КубГАУ, 2015. — 163 с.
2. Нестеренко А. А. Интенсификация роста стартовых культур при помощи электромагнитной обработки / А. А. Нестеренко, Н. В. Кенийз // Наука и мир. — 2015. — Т 2 — № 3 — С. 68–70.
3. Нестеренко А. А. Ускорение технологии сырокопченых колбас / А. А. Нестеренко, Н. В. Кенийз // Наука и мир. — 2015. — Т 2 — № 3 — С. 71–74.
4. Нестеренко А. А. Функционально-технологические свойства модельного фарша при действии стартовых культур / А. А. Нестеренко, Н. В. Кенийз // Наука и мир. — 2015. — Т 2 — № 3 — С. 75–77.
5. Северина, И. С. Амины биогенные // Большая советская энциклопедия. — 1978. 3-е изд. статья 2807.
6. ТР ТС № 021/2011. О безопасности пищевой продукции. — Введ. 2013–01–07. — С. 135, 190.
7. Юсупов, Е. В. Влияние эндогенных и экзогенных факторов на образование органических ксенобиотиков в сырье и продуктах животного происхождения: диссертация... кандидата биологических наук: 03.02.08 / Юсупов Евгений Валериевич. — М., 2011. — 149 с. — Библиогр.: с.122–132. — 04201160439.
8. Aymerich, T., Martín, B., Garriga, M., Vidal-Carou, M. C., Bover-Cid, S., Hugas, M. Safety properties and molecular strain typing of lactic acid bacteria from slightly fermented sausages // J. Appl. Microbiol. — 2006. — № 100. — С. 40–49.
9. Baka,A. M., Papavergou, E. J., Pragalaki, T., Bloukas, J. G., Kotzekidou, P. Effect of selected autochthonous starter cultures on processing and quality characteristics of Greek fermented sausages // Food Sci. Technol. — 2011.- № 44. — С. 54–61.
10. Bover-Cid, S., and Holzapfel,W. Improved screening procedure for biogenic amine production by lactic acid bacteria // Int. J. Food Microbiol. — 1999. — № 53. — С. 33–41.
11. Bover-Cid, S., Hugas, M., Izquierdo-Pulido, M., Vidal-Carou, M. C. Amino acid-decarboxylase activity of bacteria isolated from fermented pork sausages // Int. J. Food Microbiol. — 2001. — № 66. — C. 185–189.
12. Bover-Cid, S., Izquierdo-Pulido, M., Vidal-Carou, M. C. Influence of hygienic quality of raw materials on biogenic amine production during ripening and storage of dry fermented sausages // J. Food Prot. — 2000. — № 63. — С. 1544–1550.
13. Coloretti, F., Chiavari, C., Armaforte, E., Carri, S., Castagnetti, B. Combined use of starter cultures and preservatives to control production of biogenic amines and improve sensorial profile in low acid salami // J. Agric. Food Chem. — 2008. — № 56. — С. 11238–11244.
14. DeKetelaere, A., Demeyer, D.I., Vanderkerhove, P., Verveake, L. Stoichiometry of carbohydrate fermentation during dry sausage ripening // Journal of Food Science. -1974. — № 39. — С. 297–300.
15. Hernández-Jover, T., Izquierdo-Pulido, M., Veciana-Nogués, M. T., Mariné-Font, A., Vidal-Carou, M. C. Biogenic amine and polyamine contents in meat and meat products //J. Agric. Food Chem. — 1997. — № 45.- С. 2098–2102.
16. Latorre-Moratalla, M. L., Bover-Cid, S., Talon, R., Garriga, M., Aymerich, T., Zanardi, E., Ianieri, A., Fraqueza, M. J., Elias, M., Drosinos, E. H., Lauková, A., Vidal-Carou, M. C. Distribution of aminogenic activity among potential autochthonous starter cultures // J. Food Prot. — 2010. — № 73. — C. 524–525.
17. Linares, D. M., Martín, M. C., Ladero, V., Álvarez, M. A., Fernández, M. Biogenic amines in dairy products // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. — 2011. — № 51.- С. 691–703.
18. Lu, S., Xu, X., Zhou, G., Zhu, Z., Meng, Y., Sun, Y. Effect of starter cultures on microbial ecosystem and biogenic amines in fermented sausage // Food Control.- 2010. — № 21.-С. 444–449.
19. Ordóñez, J.A., Hierro, E.M., Bruna, J.M., de la Hoz, L. Changes in the components of dry-fermented sausages during ripening-critical // Review in Food Science and Nutrition. — 1999. — № 39. — С. 329–367.
20. Santos, M. H. S. Biogenic amines: their importance in foods // International Journal of Food Microbiology. — 1996. — № 29. — С. 213–231.
21. Shalaby, A. R. Significance of biogenic amines to food safety and human health // Food Research International. — 1996. — № 29. — С. 675–690.
22. Smith, T. A. Amines in food // Food Chem. — 1980. — № 6. — C. 169–200.
23. Suzzi, G., Gardini, F. Biogenic amines in dry fermented sausages: a reveiw // International Journal of Food Microbiology. — 2003. — № 88. — C. 41–54.
24. Talon, R., Leroy, S. Diversity and safety hazards of bacteria involved in meat fermentation // Meat Science. — 2011. — № 89. — C. 303–309.
