Применение консорциумов микроорганизмов для обработки мясного сырья в технологии колбасного производства

В последние годы успехи научных исследований в области биотехнологии привели к разработке новых технологий, позволяющих ускорить производство сырокопченых колбас, улучшить их органолептические свойства и значительно повысить гарантию производства высококачественных продуктов. Одним из способов интенсификации технологического процесса сырокопченых колбас является использование стартовых культур [1, с. 217, 2, с. 172, 3, с. 176].

Целью исследований заключается в подборе стартовых культур способных размягчать мясное сырье низких сортов.

Для создания консорциума были выбраны распространенные в продаже и используемые для лечения и профилактики микрофлоры желудочно-кишечного тракта культуры микроорганизмов: lactobacillus plantarum, lactobacillus casei, staphylococcus carnosus, bifidumbacterium siccum, bifidumbacterium bifidum [4, с. 194, 5, с. 230].

По потребности в питательных веществах молочнокислые бактерии относятся к наиболее сложным микроорганизмам. В качестве источника углерода они могут использовать моно- и дисахариды, органические кислоты [6, с. 94, 7, с. 94]. На обычных питательных средах они не развиваются, а растут на средах с добавлением аминокислот, гидролизатов белков мяса, лактальбумина, казеина, различных видов муки. Большинству штаммов молочнокислых бактерий необходимы аминокислоты: аргинин, лейцин, изолейцин, гистидин, валин; витамины: рибофлавин (В₂), тиамин (В₁), пантотеновая (В₃), никотиновая (РР), фолиевая (В_с) кислоты, пиридоксин (В₆) и др. Рост некоторых бактерий стимулируют и некоторые пептиды, пурины, пиримидины, жирные кислоты.

Потребность микроорганизмов в витаминах дана в таблице 1.

Таблица 1

Потребность микроорганизмов в витаминах

Наименование	Lactobacillus		Bifidobacterium		Staphylococcus carnosus
	plantarum	casei	siccum	bifidum
Рибофлавин		+		-
Пиридоксаль	-	+	-	+	+
Фолиевая кислота	-	+	+	-	+
В12	-	+	+	+	-
Тимидин	-	+	-	-	+
В6	-	-	-	+	-

В связи с потребностями микроорганизмов в источниках углерода был проведен модельный опыт по изучению влияния различных моно- и дисахаров на динамику развития молочнокислых микроорганизмов [8, с. 790]. Для эксперимента были выбраны следующие сахара: арабиноза, рафиноза, глюкоза, лактоза, мальтоза, сахароза. Вносили сахара в количестве 5 % (по аналогии с содержанием лактозы в молоке 4,7–5,2 %), закваска 5 % и молоко 5 %, сквашивание проводили в течение 12 ч. Результаты определяли по изменению титруемой кислотности таблица 2.

Таблица 2

Различные признаки роста микроорганизмов

Наименование	Lactobacillus		Bifidobacterium		Staphylococcus carnosus
	plantarum	casei	siccum	bifidum
Рост при 4оС	+	+	+	+	+
Рост при 15оС	+	+	+	+	+
Рост при 45оС
Сбраживание:
арабинозы	+	-	-	-
глюкоза	+	+	-	-
лактозы	+	+	+	+	+
мальтоза	+	+	+
рафиноза	+	-	+	-	+
сахарозы	+	+	+

Примечание: + — титруемая кислотность 90^оТ и выше,  — титруемая кислотность от 70 до 90^оТ,  — титруемая кислотность от 50 до 70^оТ, — — титруемая кислотность менее 50^оТ.

Из приведенных данных мы видим, что внесение сахаров приводит к повышению кислотности продукта, но не у всех видов микроорганизмов. При внесении арабинозы, глюкозы, рафинозы, незначительная кислотность для бифидобактерии, в случай мальтозы низкая кислотность для бифидобактерий и стафилококков. В случае лактозы кислотность повышается у всех выбранных видов микроорганизмов до 90 °Т и более, что соответствует кислотности традиционных кисломолочных продуктов.

Для определения концентрации поваренной соли на выживаемость клеток, в питательную среду вносили поваренную соль разной концентрации (от 0 до 12 % к массе среды). Посев культур осуществляли на питательную среду MRS в стерильных условиях. После чего культивировали в автоклаве при 30^оС в течение 48 часов и вели подсчет клеток.

Влияние концентрации поваренной соли на выживаемость клеток выбранных микроорганизмов показана на рисунке 1.

Рис. 1. Выживаемость клеток микроорганизмов в зависимости от концентрации соли

Полученные данные, свидетельствуют о большей толерантности к поваренной соли культуры staphilococcus carnosus в отличие от остальных исследуемых культур.

В технологии производства сырокопченых колбас большое значение имеет значение рН фарша, по которой судят о скорости ферментации и накопление кислот. Быстрое снижение рН фарша способствует также торможению развития патогенной микрофлоры и улучшает качество готового продукта [9, с. 778, 10, с. 66, 11, с. 168].

Для определения скорости снижения рН проводили посев микроорганизмов на питательные среды в стерильных условиях в боксе, доза инокулята составляла 1г/см³,после чего культивировали в автоклаве в течение 12 ч при температуре 30^оС. После чего определяли рН среды.

Динамика изменения рН среды при культивировании микроорганизмов представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Изменение рН среды при культивировании микроорганизмов

Исходя из приведенных характеристик нами из пяти штаммов были выбраны три штамма для консорциума микроорганизмов: Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium siccum, Staphylococcus carnosus

Lactobacillus plantarum был выбран из-за высокой толерантности к соли, и меньшей потребности в витаминах необходимых для роста по сравнению с lactobacillus casei, bifidobacterium siccum за высокую толерантность к соли и протеолитическую активность по сравнению с bifidobacterium bifidum.

В дальнейшей нашей работе мы проанализировали биохимическую активность выбранных культур на питательных средах.

Для этих целей, нами был взят модельный фарш, состоящий из говядины жилованной второго сорта.

При культивировании на модельный фарш определяли следующие показатели, свидетельствующие о росте микроорганизмов изменение рН среды (рис. 3), динамику накопления молочной кислоты (рис. 4) и динамику гидролиза белков питательной среды (рис. 5) в течение 24 часов культивирования.

Рис. 3. Изменение рН среды при росте бактерии на модельном фарше

При культивировании Lactobacillus plantarum рН модельного фарша снизился по сравнению с начальным показателем на 19 % к 24 часам культивирования, количество накопившейся молочной кислоты составила 27 мг %, степень гидролиза белков составила 17 % к начальной величине. При культивировании Bifidobacterium siccum рН снизился на 14 %, количество молочной кислоты составили 20 мг %, степень гидролиза белков 13 % к начальной величине. Для Staphylococcus carnosus соответственно эти данные составили рН снизилась на 15,8 %, количество молочной кислоты 30 мг %, степень гидролиза белков 19 % к начальному соответственно.

Рис. 4. Динамика накопления молочной кислоты в процессе роста микроорганизмов на модельный фарш

Рис. 5. Динамика гидролиза белков модельного фарша при культивировании микроорганизмов

Анализируя полученные данные, можно сказать, что выбранные штаммы микроорганизмов растут на модельном фарше, о чем свидетельствует накопление молочной кислоты и снижение рН среды, так же происходит расщепление белков соединительной ткани коллагена, идет накопление свободных аминокислот и полипептидов, о чем свидетельствует изменения динамики гидролиза белков [12, с. 223, 13, с. 225, 14, с. 220].

В ходе работы были изучены культуральные и биохимические свойства микроорганизмов: lactobacillus plantarum, lactobacillus casei, staphilococcus carnosus, bifidumbacterium siccum, bifidumbacterium bifidum, а также их синергизм на различных питательных средах, в том числе на модельном фарше. Установлены закономерности роста и изменения биохимических свойств штаммов. Обоснован отбор штаммов для создания стартовых культур для сырокопченых колбас из малоценного мясного сырья.

Литература:

1.         Нестеренко А. А. Применение стартовых культур в технологии сырокопченых колбас [Текст] / А. А. Нестеренко, К. В. Акопян // Молодой ученый. — 2014. — № 8. — С. 216–219.

2.         Потрясов Н. В. Разработка условий получения функциональных продуктов с использованием консорциумов микроорганизмов [Текст] / Н. В. Потрясов, Е. А. Редькина, А. М. Патиева // Молодой ученый. — 2014. — № 7. — С. 171–174.

3.         Потрясов Н. В. Изучение свойств готовой продукции функционального направления с использованием консорциумов микроорганизмов [Текст] / Н. В. Потрясов, Е. А. Редькина, А. М. Патиева // Молодой ученый. — 2014. — № 7. — С. 174–177.

4.         Применение стартовых культур при производстве сырокопченых колбас [Текст] / Ю. А. Полтавская [и др.] // Молодой ученый. — 2014. — № 9. — С. 193–196.

5.         Применение стартовых культур в мясоперерабатывающей промышленности [Текст] / Ю. А. Полтавская [и др.] // Молодой ученый. — 2014. — № 8. — С. 229–232.

6.         Акопян К. В. Способы интенсификации созревания сырокопченых колбас [Текст] / К. В. Акопян, А. А. Нестеренко // Молодой ученый. — 2014. — № 7. — С. 95–98.

7.         Акопян К. В. Формирование аромата и вкуса сырокопченых колбас [Текст] / К. В. Акопян, А. А. Нестеренко // Молодой ученый. — 2014. — № 7. — С. 93–95.

8.         Нестеренко, А. А. Влияние активированных электромагнитным полем низких частот стартовых культур на мясное сырье / Нестеренко А. А., Горина Е. Г. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 05(099).– С. 786–802. — IDA [article ID]: 0991405053. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/53.pdf, 1,063 у.п.л.

9.         Нестеренко, А. А. Биологическая ценность и безопасность сырокопченых колбас с предварительной обработкой электромагнитным полем низких частот стартовых культур и мясного сырья / Нестеренко А. А., Акопян К. В. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 05(099). — С. 772–785. — IDA [article ID]: 0991405052. — Режим доступа:http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/52.pdf, 0,875 у.п.л.

10.     Нестеренко, А. А. Применение стартовых культур в технологии производства ветчины / А. А. Нестеренко, Ю. А. Зайцева // Вестник Казанского государственного аграрного университета. — 2014. — № 1(31) — С. 65–68.

11.     Зайцева, Ю. А. Новый подход к производству ветчины [Текст] / Ю. А. Зайцева, А. А. Нестеренко // Молодой ученый. — 2014. — № 4. — С. 167–170.

12.     Нестеренко А. А. Функционально-технологические показатели сырья после внесения стартовых культур [Текст] / А. А. Нестеренко, К. В. Акопян // Молодой ученый. — 2014. — № 8. — С. 223–226.

13.     Нестеренко А. А. Изучение действия электромагнитного поля низких частот на мясное сырье [Текст] / А. А. Нестеренко, К. В. Акопян // Молодой ученый. — 2014. — № 4. — С. 224–227.

14.     Нестеренко А. А. Физико-химические показатели сырья после внесения стартовых культур [Текст] / А. А. Нестеренко, К. В. Акопян // Молодой ученый. — 2014. — № 8. — С. 219–221.