Использование молочных бактерий при производстве мясных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА БИОЛОГИИ

Курсовая работа

Использование молочных бактерий при производстве мясных изделий

По дисциплине: Промышленная микробиология

Специальность 1-31 01 01 Биология (по направлениям)

направление специальности 1-31 01 01-01 Биология (научно-производственная деятельность)

Исполнитель:

студент 5 курса 1032411 группы

заочной формы обучения Е.С. Воробей

Научный руководитель:

ассистент Т.В. Каленчук

ПИНСК 2015



Реферат

Курсовая работа: 3 рис., 29 источников.

Цель работы: провести обзор доступных публикаций по теме использование молочных бактерий при производстве мясных изделий.

Автор работы подтверждает, что все заимствованные из литературных и других источников теоретические, методологические и методические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.



Оглавление

Введение

Глава 1. Молочнокислые бактерии

1.1 Классификация молочнокислых бактерий

1.2 Основные физиологические, биохимические и биотехнологические свойства молочнокислых бактерий

1.3 Положительные свойства бифидобактерий

Глава 2. Стартовые культуры микроорганизмов в технологии мясопродуктов

2.1 Подбор стартовых культур

2.2 Стартовые культуры как фактор формирования качества колбас

2.3 Применение различных стартовых культур в производстве мясопродуктов

Заключение

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

Изделия из мяса являются традиционными в питании населения многих стран и пользуются повышенным спросом.

Современные условия производства, связанные с переходом на малоотходную переработку сырья, поступлением мяса с неадекватным составом и функционально-технологическими свойствами, потребностью в конкурентоспособной, «фирменной» продукции, а также снижением себестоимости готовой продукции, предопределяют необходимость в постоянном расширении ассортимента за счет разработки новых рецептур и технологий производства мясопродуктов.

Варено-копченые колбасы являются высококалорийным продуктом со специфическим вкусом и ароматом. Ассортимент выпускаемых колбас данного вида весьма ограничен, что связано с длительностью основных технологических процессов, обуславливающих высокую себестоимость готового продукта. Поэтому проблема расширения ассортимента варено-копченых колбас, высокого качества и низкой себестоимости, вызывает несомненный интерес.

Решение этой проблемы связано с направленным регулированием хода биохимических, физико-химических и микробиологических процессов, в результате которых формируется структура, цвет и вкусо-ароматические характеристики готовой продукции.

В последнее время значительно возрос интерес исследователей и производителей к биотехнологическим методам модификации мясного сырья, основанных на индивидуальных свойствах микроорганизмов. Целенаправленное использование микроорганизмов способствует получению стабильного качества готового продукта. Технологическое действие микроорганизмов связано с образованием специфических биологически активных компонентов: органических кислот, бактериоцинов, ферментов, витаминов, что способствует улучшению санитарно-микробиологических, органолептических показателей готового продукта, а также позволяет интенсифицировать производственный процесс [1].



ГЛАВА 1. МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

Молочнокислые бактерии -- группа микроаэрофильных грамположительных микроорганизмов, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты как одного из основных продуктов [1]. Молочнокислое брожение стало известно людям на заре развития цивилизации. С тех пор им пользуются в домашних условиях и в пищевой промышленности для переработки и сохранения еды и напитков. Традиционно к молочнокислым бактериям относят неподвижных, неспорообразующих кокковидных или палочковидных представителей отряда Lactobacillales (рисунок 1).

Рисунок 1. - Лактобактерии

В эту группу входят бактерии, которые используются в ферментации молочных продуктов, овощей. Молочнокислые бактерии играют важную роль в приготовлении теста, какао и силоса. Несмотря на близкое родство, патогенные представители, например, пневмококки Streptococcus pneumoniae (рисунок 2) обычно исключаются из группы молочнокислых бактерий [2].



Рисунок 2. - Стрептококки

1.1 Классификация молочнокислых бактерий

Семейство Lactobacillacia

Род Lactobacillus (рисунок 3)



Рисунок 3. - электронно-микроскопические фотографии клеток, выращенных в жидкой среде:

А - Lactobacillus coryniformis subsp. coryniformis x7500;

Б - Lactobacillus curvatus x24 000;

В - Lactobacillus brevis x7800; Г - Lactobacillus cellobiosus x7800; Д, E - Lactobacillus coprophilus x7800

1. Гомоферментативные бактерии (при сбраживании глюкозы образуют только молочную кислоту)

подрод Streptobacterium (t оптимум + 25-35°С) (рисунок 2)

подрод Thermobacterium (t оптимум + 40-53°С)

2. Гетероферментативные (при сбраживании глюкозы образуют молочную кислоту, СО2, летучие кислоты, немного спирта)

подрод Betabacterium (t оптимум = 30-35°С)

3. Неспецифические

Род Bacillus (при сбраживании глюкозы образуют различные кислоты) [4].

1.2 Основные физиологические, биохимические и биотехнологические свойства молочнокислых бактерий

Основным свойством молочнокислых бактерий, по которому их объединяют в отдельную группу, является способность образовывать в качестве главного продукта брожения молочную кислоту. Молочнокислые бактерии обладают ферментативной активностью, которая является одним из главных критериев выбора штаммов микроорганизмов. Типичные молочнокислые бактерии обладают высокой гликолитической и небольшой протеолитической активностью [3]. Молочнокислые палочки протеолитически активнее молочнокислых стрептококков. Расщепление белка молочнокислыми палочками обнаруживается через относительно короткий промежуток времени. Исследования свидетельствуют, что ферменты молочнокислых бактерий можно разделить на две группы: внутриклеточные ферменты и ферменты, связанные с клеточной стенкой и цитоплазмотической мембраной. Обе энзиматические системы различаются аминокислотным составом, молекулярной массой, устойчивостью к низким температурам и субстратной специфичностью. Гомоферментативные бактерии в результате брожения образуют молочную кислоту и незначительное количество фумаровой и янтарной, летучих кислот, этилового спирта и СО2. Гетероферментативные бактерии образуют большое количество уксусной кислоты, этилового спирта, углекислоты и других продуктов, используя на это 50 % сбраживаемых углеводов. Ранее считалось, что развитие гетероферментативных бактерий в сырокопченых колбасах не желательно, хотя вкусовые оттенки продукта зависят от действия этих бактерий [5].

В число продуктов жизнедеятельности гетероферментных штаммов входят не только летучие кислоты. Из рассолов и соленых мясопродуктов выделены штаммы, способные образовывать кислоты главным образом из моносахаридов. Особенностью жизнедеятельности молочнокислых бактерий является их способность использовать в качестве питательной среде углеводы с образованием карбоновых кислот. Способность к продуцированию карбоновых кислот является одной из наиболее важных функций молочнокислой микрофлоры [6]. Имеются исследования по воздействию молочнокислых бактерий на гидролиз крахмала пшеничной муки, в которых показано благоприятное воздействие на углеводы. Некоторые штаммы расщепляют полисахариды до более мелких фрагментов, которые в свою очередь являются питательной средой для самих молочнокислых бактерий [7]. Следует упомянуть, что умеренной способностью к расщеплению моносахаридов с образованием кислот обладают также и микрококки. Некоторые представители молочнокислых бактерий продуцируют вещества, участвующие в возникновении специфического ароматического букета, который принято называть «ароматом ветчинности». При достаточном количестве карбоновых кислот, накапливающихся в продукте, становится заметным их влияние и на вкус продукта [8].

Для нормальной жизнедеятельности молочнокислых бактерий требуются наличие сложных субстратов, являющихся источником энергии и веществ, необходимых им для конструктивного обмена такие как моно- и дисахариды (глюкоза, фруктоза, манноза, лактоза, сахароза, мальтоза), органические кислоты (лимонная, яблочная, пировиноградная, фумаровая, уриновые и аминокислоты). Источником азота, как правило, являются субстраты со сложными органическими формами - смеси аминокислот, гидролизаты белков, и только некоторые из молочнокислых бактерий способны использовать минеральные соединения азота для синтеза некоторых органических соединений [7]. В мясе они накапливают карбонильные соединения: среди них диацетил, ацетоин, аминокислоты и др. вещества. Способность образовывать диацетил и ацетоин, которые являются важными метаболическими продуктами ароматообразующих бактерий, характерна для немногих микроорганизмов, например, некоторые виды молочнокислых бактерий, такие как L.casei и L.plantanim, могут образовывать диацетил. Некоторые авторы отмечают, что среди молочнокислых бактерий большее количество свободных аминокислот (до 15 мг) накапливал L.buigaricus и L.acidophilum. Стрептобактерии L.casei и L.plantarum накапливал значительно меньше - до 6,8 мг [5].

Большинство видов остро нуждаются в витаминах - тиамин, никотиновоя кислота, В6, В12, С, отдельных аминокислотах - глутаминовой, аспарагиновой, лизине, неорганических соединений меди, железа, калия, фосфора, серы, йода, магния и особенно марганца, а также стимуляторах роста - олеиновой кислоте, тимиде, тимине и т.д. Многие виды и штаммы молочнокислых бактерий обладают протеолитической активностью, обусловленной действием протеиназ и пептидаз [5]. В процессе протеолиза белков молока образуются аминокислоты, а также пептиды. Продукт протеолиза усваиваются молочнокислыми бактериями, существует зависимость между протеолитическими свойствами и энергией кислотообразования. В мясном субстрате протеолитическая активность различных видов не одинаковая, наиболее глубокий протеолиз белков мяса осуществляют молочнокислые палочки по сравнению с лактококками. По данным Richter М., некоторые бактерии могут образовывать из предшественников (нитрита и аминов) нитрозамины за счет того, что они восстанавливают нитрат до нитрита, вырабатывают амины, подготавливают ферменты к синтезу, за счет подкисления среды создают благоприятные значения рН [9].

Ферментативная активность бактерий проявляется при различных температурных диапазонах. Температурная граница роста и развития микроорганизмов довольно широка и зависит от видового состава бактерий. Молочнокислые бактерии способны развиваться в диапазонах температур, между точкой замерзания и +67°С. Учеными были проведены работы по изучению поведения культур с различным температурным оптимумом при их совместном культивировании. Термофильные молочнокислые бактерии приобретали способность хорошо развиваться в присутствии мезофильных лактококков при более низких температурах, чем их оптимальная. В тоже время при совместном культивировании штаммов могут резко изменяться свойства каждого из микроорганизмов - активность размножения, кислотообразования, ароматообразования, фагорезистентность и т.д. В связи с этим во всем мире проводят работы по изучению сочетаемоти микроорганизмов [10, 13].

Другим важным свойством молочнокислых бактерий является их антагонизм. Факты подавления молочнокислыми бактериями различных микроорганизмов первоначально объяснялись лишь подавляющим действием органических кислот, и в первую очередь, молочной, образуемых бактериями. В дальнейшем было показано, что молочнокислые бактерии обладают свойством специфического антагонизма - способность синтезировать антибиотики, такие как низин, диплококцин, ацидофилин, лактобацилин, лактоцин, ацидолин и другие. Эти соединения ингибируют рост различных грамположительных бактерий. С другой стороны, антимикробные субстанции, продуцируемые Streptococcus diacetylactis и Leunostc citrum активны в отношении грамотрицательных микроорганизмов, в частности, рода Pseudomonas, вызывающих порчу продуктов [5].

К биотехнологическим свойствам относятся:

1. Высокая скорость роста.

2. Образование большого количества молочной кислоты.

3. Устойчивость к различному составу среды.

4. Не должны образовывать спор [4].

1.3 Положительные свойства бифидобактерий

В последнее время рассматривается возможность использования таких пробиотических культур как бифидобактерии.

Препараты пробиотических микроорганизмов могут быть представлены как чистые культурами, применяемыми в производстве продуктов специального назначения, так и заквасками микроорганизмов [14].

К положительным свойствам бифидобактерий, представляющих интерес при производстве ферментированных мясопродуктов, следует отнести:

- способность продуцировать молочную кислоту и летучие жирные кислоты;

- потенциальную способность уменьшать содержание остаточного нитрита натрия и стабилизировать окраску мясопродуктов за счет метаболитов, образующихся в процессе сбраживания углеводов и обладающих редуцирующими свойствами, а также за счет понижения окислительно-восстановительного потенциала мясной системы;

- высокую антагонистическую активность по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре.

Определенный интерес представляет протеолитическая активность бифидобактерий, в частности при обработке вторичного коллагенсодержащего сырья. В процессе жизнедеятельности бифидобактерий в большом количестве накапливаются такие аминокислоты, как лизин, аргинин, глютаминовая кислота, валин, метионин, лейцин, тирозин [11].

На основании аналитического обзора доступных литературных данных были выделены следующие направления использования бифидобактерий в технологии мяса:

· ферментация овощного сырья с целью получения биологически активных добавок (БАД), используемых в качестве основного сырья или взамен мяса;

· обработка вторичного коллагенсодержащего сырья;

· применение в качестве стартовых культур в технологии отельных видов мясопродуктов [12].

Большой интерес представляет изучение возможности применения бифидобактерий в качестве стартовых культур, тем более, что в доступной литературе встречаются сведения лишь об отдельных работах в этом направлении, таких как:

· обзор немецкого исследователя Knauf H., посвященного использованию различных заквасочных культур в технологии мясопродуктов;

· французскими специалистами разработан и запатентован способ производства сухих колбас с использованием бифидобактерий в составе симбиотической закваски с лактобациллами или микрококками;

· исследования, проводимые Тоhуаmа, свидетельствуют о том, что бифидобактерии не только подавляют развитие патогенных представителей кишечной микрофлоры, но и обезвреживают токсические метаболиты, образуемые ими в кишечнике;

· японские ученые акцентируют внимание на необходимости широких исследований бифидобактерий, в том числе с целью получения штаммов, более устойчивых к неблагоприятным технологическим факторам, таким как поваренная соль и нитрит натрия, оказывающим ингибирующие воздействие на развитие микроорганизмов. Как перспективный объект, целесообразный для дальнейшего исследования, ими рассматривался штамм B.bifidum K202 [11].



ГЛАВА 2. СТАРТОВЫЕ КУЛЬТУРЫ МИКРООРГАНИЗМОВ В ТЕХНОЛОГИИ МЯСОПРОДУКТОВ

Подверженность мяса микробному загрязнению с последующим ухудшением питательных и органолептических характеристик объяснила стремление людей консервировать его различными способами, в том числе путем спонтанной ферментации полезной микрофлорой. В последующем было установлено, что к полезной флоре мяса относится, прежде всего, молочнокислые микроорганизмы, составляющие часть исходной микрофлоры. Исследования, проведенные в начале ХХ века, показали, что частичное добавление к мясу сырья, сброженного молочнокислой микрофлорой, способствовало формированию лучшей консистенции конечного продукта и большей устойчивости его в хранении. То есть введение в сырье большого количества полезной микрофлоры в самом начале процесса, на старте, способствовало развитию процесса созревания сразу же, а не по истечении какого-то периода времени и обеспечивало выраженный положительный эффект. В результате сформировалась идея направленной ферментации мяса стартовой микрофлорой. Переход от спонтанной ферментации к направленному использованию микроорганизмов можно датировать 1940 годом, когда в США в качестве стартовых культур были запатентованы L.plantarum, L.fermenti и Дж. Паддоком запатентовано введение бактерий в сырокопченые колбасы [11].

В настоящее время развивается целое направление исследований, связанных с положительным воздействием микроорганизмов на качественные характеристики сырья и мясопродуктов [16].

Следует отметить, что механизмы положительного воздействия микрофлоры известны, поэтому современный этап исследований характеризуется, главным образом, улучшением процессов направленной ферментации с целью интенсификации и эффективного управления технологическим процессом при обеспечении гарантированно высокого качества мясопродуктов. По-прежнему, одной из главных задач направленной ферментации остается установление наиболее перспективных видов микроорганизмов [11].

2.1 Подбор стартовых культур

Подбор стартовых культур следует выполнять с учетом требований современной технологии ферментированных мясопродуктов, в которой можно выделить два направления:

1) замена традиционной технологии интенсивной;

2) введение технологий новых ферментированных продуктов, неизвестных ранее [15].

Задача по подбору культур при производстве различных видов ферментированных продуктов может быть решена путем:

- выделения из мясного сырья самопроизвольно развивающихся полезных микроорганизмов, их идентификации и селекции с целью использования в качестве стартовых культур;

- использования заквасок и чистых культур микроорганизмов, применяемых для производства пищевых продуктов;

- применения пробиотических и защитных культур [16].

Во всем мире доминирующим критерием отбора микроорганизмов в качестве стартовых культур служит степень влияния их на вкусоароматические характеристики готового продукта, особенно в условиях интенсивного производства. Эта категория качества определяет, прежде всего, потребительский спрос. Следует отметить, что типичные мезофильные и психрофильные молочнокислые микроорганизмы мяса, как правило, не обеспечивают требуемых характеристик. Поэтому чаще всего при составлении композиций культур в них вводят ароматобразующие микроорганизмы, а также микрококки и плесни [11].

Большинство пробиотических бактерий относится к различным штаммам лактобактерий и бифидобактерий, которые используются в производстве молочных изделий, хорошо известных и доступных на рынке пробиотических продуктов. Развитие производства пробиотических мясных продуктов находится на начальном этапе по нескольким причинам:

- более низкий уровень показателя активности воды по сравнению с молочными продуктами, особенно в сырокопченых и сыровяленых колбасах;

- отсутствие способа существенного снижения количества исходной микрофлоры, конкурирующей с пробиотическими микроорганизмами;

- необходимость введения большего количества микроорганизма для обеспечения пробиотического эффекта [10].

Тем не менее, пробиотические виды микроорганизмов все более активно занимают определенную нишу в производстве ферментированных мясных продуктов. Применение пробиотических культур особенно оправдано в технологии таких ферментированных продуктов, для которых консервирующее действие различных технологических факторов ослаблено, ввиду интенсификации процесса. Ослабление защитного действия может быть обусловлено сокращением продолжительности сушки (колбасы) или времени созревания в посоле (деликатесные изделия), а также кратковременностью обработки дымом. Для обеспечения надлежащего гигиенического качества в такие изделия следует вводить защитные или пробиотические микроорганизмы в качестве конкурирующей микрофлоры или для активного снижения рН [11].

2.2 Стартовые культуры как фактор формирования качества колбас

Одним из перспективных направлений следует признать создание и использование для производства мясных изделий биологически активных веществ на основе продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

Установлено, что микроорганизмы, внесенные с заквасками, посредством ферментов изменяют структуру колбас, образуя новые вещества, способствующие улучшению качественных показателей продукта [17].

Активность большинства микроорганизмов обусловлена их основными свойствами: высокой приспособляемостью к меняющимся условиям жизни, способностью быстро размножаться и широким спектром возможных биохимических реакций.

В качестве стартовых культур в основном используются нитратвосстанавливающие микрококки, гомоферментативные молочнокислые бактерии и педиококки, дрожжи и нетипичные молочнокислые бактерии в виде чистых или смешанных культур [18].

Из литературных источников известно, что при посоле мясопродуктов микрофлора играет активную роль, по крайней мере, в трех важных в технологическом отношении явлениях: стабилизации окраски, улучшении органолептических характеристик мясопродуктов и повышении хранимости [19].

Состав микрофлоры зависит от сырья, условий и режима посола. С течением времени в рассоле возрастает доля молочнокислых в общем количестве бактерий, а среди молочнокислых - число штаммов, адаптированных к условиям посола, в частности Lactobacillus plantarum и Streptococcus lactis.

Однако даже эти наиболее приспособленные к условиям посола штаммы не развиваются в свежих рассолах и в течение первых шести суток претерпевают только лаг-фазу с преимущественно спиртовым характером брожения. Лишь впоследствии брожение приближается к молочнокислому. Отсюда вытекает целесообразность применения в практике старых рассолов с относительно стабилизировавшейся микрофлорой. Еще более перспективно применение специально подготовленных стартовых культур или комбинаций [20].

Молочнокислые бактерии являются биологической основой формирования колбасы как пищевого продукта, важнейшим консервирующим фактором. Посредством молочнокислых бактерий происходит осуществление биохимических превращений основных компонентов мяса с образованием соединений, обуславливающих вкус и аромат, консистенцию; изменение физикохимических параметров мясного фарша в направлении, неблагоприятном для развития микробов, которые способны вызвать порчу мяса; подавление развития технически вредной и патогенной микрофлоры путем образования различных веществ, обладающих антимикробным действием [21].

Доминирующим критерием отбора микроорганизмов в качестве стартовых культур во всем мире служит степень влияния микроорганизма на вкусоароматические характеристики готового продукта в условиях интенсификации технологий производства мясопродуктов. Общепринятыми ароматообразователями являются представители семейства микрококков и отдельные штаммы молочнокислых бактерий. Кроме того, успешное протекание технологического процесса при производстве колбас в большей степени зависит от активности используемой закваски. При составлении заквасок учитывается ряд определенных признаков молочнокислых бактерий, характеризующих их производственную ценность. Это, помимо вышеперечисленных органолептических показателей, устойчивость к поваренной соли, желчи, нитриту натрия, фенолу, который в малых концентрациях действует как протоплазматический яд, с целью получения стойких бактериальных заквасок; сочетаемость штаммов при их совместном культивировании и т. д. [22].

Скрининг ароматобразующих штаммов обычно осуществляется по степени образования так называемых предшественников аромата - карбонильных соединений с разветвленной углеродной цепью. Источником этих соединений являются аминокислоты: лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин, серосодержащая аминокислота - метионин и свободные жирные кислоты.

Источник же аминокислот - полипептиды, образующиеся в большей степени в результате воздействия эндогенных ферментов мышечной ткани на белок. Большое значение также имеет протеолитическая активность используемых микроорганизмов, которая определяется: фильтрующимися протеазами клетки; внутриклеточными ферментами, освобождающимися при автолизе бактерий во время их культивирования. Фильтрующиеся протеазы участвуют в расщеплении белков мяса, при этом образующиеся азотистые соединения проникают через оболочку клетки и используются в процессах обмена [23]. Пептидазная активность наиболее развита у микрококков, особенно у штаммов Micrococcus varians и Micrococcus kristinae, однако по имеющимся данным выраженным продуцентом предшественников аромата, в частности З-methylbutanal, являются штаммы Staphilococcus camosus и Staphilococcus xylosus. Из представителей молочнокислых микроорганизмов к наиболее активным видам (по степени образования З-methylbutanal) относится Lactobacillus casei [20, 23].

Большое количество летучих жирных кислот образуется в результате влияния на активизацию биохимических и физикохимических процессов, связанных с дезаминированием аминокислот, окислением углеводов и карбонильных соединений, а также сами культуры продуцируют летучие жирные кислоты [19].

Известно, что в результате углеводного обмена микроорганизмов образуются продукты, которые играют очень важную роль в формировании аромата. Образующиеся наряду с молочной кислотой пировиноградная, уксусная кислоты, этиловый спирт, ацетоин и другие вещества придают сырью, а впоследствии и мясопродукту долго сохраняющийся вкус и аромат. Важная роль в формировании аромата принадлежит продуктам расщепления жиров: свободным жирным кислотам и карбонильным соединениям. Способностью продуцировать липазы, участвующие в этом процессе, обладают бактерии Lactobacillus и Leu- conostoc [24].

Молочнокислые бактерии обладают исключительно лабильным метаболизмом и способны приспосабливаться к изменению среды благодаря вариабельному приспособительному обмену. При внесении в колбасный фарш в виде бактериальных заквасок их продукты метаболизма играют важную роль в формировании аромата [25]. Микроорганизмы и их ферментативные комплексы осуществляют деструкцию основных компонентов мяса и трансформацию их во вкусовые, ароматические и физиологически активные соединения, определяющие органолептические свойства готового продукта, его усвояемости в организме человека, биологическую ценность и безопасность для потребителя [22].

Ряд авторов указывает на способность гомоферментативных молочнокислых бактерий к образованию нелетучих кислот, которые могут повлиять на развитие вкуса. Примером может служить молочная кислота, которая очень сильно влияет на вкус колбасных изделий [15].

Молочнокислые бактерии, к примеру Lactobacillus casei, обладают способностью интенсивно расщеплять легкоусвояемые белки мышечной ткани и параллельно расщеплять трудноусвояемые белки соединительной ткани. При этом выделяются продукты роста жизнедеятельности бактерий в виде экзоферментов, чем и обусловлен прирост массы аминного азота - в три раза интенсивнее убыли водорастворимого белка. Устойчивая динамика снижения pH свидетельствует о накоплении молочной кислоты [12, 21].

Консистенция мясных продуктов, помимо других факторов, зависит от действия мышечных белков (саркоплазматиче- ских и миофибриллярных). Чем сильнее развивается протеолиз в мясном продукте, тем нежнее он становится. Бактериальные культуры влияют на консистенцию в силу своей протеолитической активности так и через понижение pH: оба эти действия являются следствием метаболизма бактерий. При понижении pH мяса до значений, равных изоэлектрической точке саркоплазматических белков, последние осаждаются, выделяя воду, что и способствует образованию хорошей консистенции продукта [12, 15]. При инокуляции микроорганизмами понижение pH происходит быстрее, что также приводит к более быстрому развитию соответствующей консистенции.

Так, исследованиями установлено, что уровень нитритов, добавляемых в колбасный фарш с целью подавления роста Clostridium botulinum, можно сократить путем введения молочнокислых бактерий. Кроме того, бактериальные культуры проявляют антагонистическое действие в мясных продуктах по отношению к таким микроорганизмам, как Salmonella, Clostridium botulinum, Staphilococcus aureus [17].

Важным побочным продуктом микробиологического процесса является фермент каталаза - антиоксидант, препятствующий прогорканию колбас при длительном хранении при комнатных температурах. Внесение каталазы в готовый продукт невозможно, а на стадии приготовления фарша весьма проблематично в связи с большой вероятностью ее инактивации при копчении. Следовательно, образование каталазы, равномерно распределенной в структуре колбасы, как результат деятельности микрофлоры является весьма положительным следствием применения бактериальных препаратов в качестве добавок.

Наряду с использованием микроорганизмов, обладающих позитивными технологическими свойствами, особенно актуально исследование возможности введения в состав бактериальных препаратов штаммов, определяющих здоровый биоценоз в организме человека. Последний стимулирует процессы ферментации в желудочно-кишечном тракте, уровень усвояемости питательных веществ. На сегодняшний день наиболее перспективным является создание бактериальных препаратов с использованием представителей нормальной микрофлоры человека [26].

Микрофлора человека представлена лактобактериями, бифидобактериями, стрептококками, стафилококками, грибами эшерихиями и другими [26].

В жизнедеятельности человека нормальной микрофлоре кишечника принадлежит важная роль, так как она оказывает влияние на иммунологический статус, обменные процессы и другие функции организма.

Бифидобактерии доминируют в микробиоценозе человека, составляя 95% всей микрофлоры. Именно бифидофлоре отводится ведущая роль в нормализации микробиоценоза кишечника, улучшение процессов всасывания и гидролиза жиров, белкового и минерального обмена, поддержание неспецифической резистентности организма [26].

Бифидобактерии, имея низкую непредельную кислотность, выступают мощным регулятором активной кислотности фарша в период осадки без ухудшения его качества. В период осадки происходит интенстивный рост молочнокислых палочек и бифидобактерий, сокращается процесс осадки. Основным продуктом метаболизма бифидобактерий при сбраживании углеводов является молочная кислота, накопление которой благоприятно влияет на консистенцию. Бифидобактерии обладают способностью связывать кислород воздуха и резко понижать окислительно-восстановительный потенциал, что, вероятно, предохраняет липиды от окисления [10,18].

Известно, что с устойчивостью липидов мяса к окислению тесно связана окраска колбас. При внесении бифидобактерий в мясной фарш окислительно-восстановительный потенциал резко снижается, создавая восстановительные условия для образования окиси азота [11].

Таким образом, бактериальные закваски - важнейший фактор формирования качества мясных изделий. Правильно подобранные культуры в закваске способствуют не только формированию приятного вкуса и аромата продукта, стабилизации окраски, но и подавлению жизнедеятельности гнилостных и санитарно-показательных бактерий.

молочнокислый бактерия мясопродукт стартовый

2.3 Применение различных стартовых культур в производстве мясопродуктов

Проведенные вначале XX в. исследования показали, что при традиционной технологии изготовления сырокопченых и сыровяленых мясных изделий молочнокислые бактерии играют определяющую роль в формировании характерного качества готового продукта. Эту первостепенную роль изучили в США Z. Jensen и Z. Paddock, где в 1940 г. были разработаны патенты на Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis и Lactobacillus fer- menti в качестве стартовых культур [14].

Lactobacillus plantarum относится к стрептобактериям и является слабым кислотообразователем. Оптимальная температура роста составляет 30°С. Стрептобактерии характеризуются ростом при 15°С и отсутствием или очень слабым ростом при 45 °С. Lactobacillus plantarum осуществляет расщепление глюкозы по гликолитической схеме Эмбдена-Мейергофа [26].

Lactobacillus fermenti представляет собой гомоферментативные молочнокислые палочки группы бета-бактерий. Это очень слабые кислотообразователи, их свойства близки к свойствам ароматобразующих молочнокислых стрептококков [8].

Финскими учеными Niinivaara была разработана научная теория инокуляции микрококков и практического использования стартовых культур.

В мясной промышленности широкое применение нашли Pediococcus cerevisiae, первые два штамма в качестве закваски, вторые два - в качестве ароматобразующего вещества.

Pediococcus cerevisiae впервые начали использовать в 1957 г. в качестве бакпрепарата. Снижение pH при выработке сырокопченых и сыровяленых колбас позволяет значительно ускорить процесс их созревания [23].

Штамм Pediococcus cerevisiae используется в мясной промышленности в качестве закваски и ароматобразующего вещества. С его помощью можно регулировать показатель pH путем дозирования добавки углеводов, а также продолжительность свертывания и количество летучих кислот [23].

Некоторые американские фабрики при изготовлении летних видов колбас типа сервелата, салями применяют чистую культуру Pediococcus cerevisiae. При добавлении сахара она способствует образованию молочной кислоты и придает колбасам специфический, свойственный ей аромат. При применении указанной культуры технологический процесс изготовления колбасы сокращается до 48 часов, тогда как обычно ее до копчения выдерживают при температуре (7-10)°С в течение 3-7 дней, а затем коптят при (27-44)°С в течение 2-3 дней [9,10].

При изучении ведущей микрофлоры при производстве мясопродуктов исследователями было установлено, что микрофлора исследованных сырокопченых, сыровяленых колбас, копченых окороков, рассолов представлена главным образом молочнокислыми бактериям. Преобладание молочнокислых бактерий в готовом продукте дает основание отводить им важную роль в ферментации сырых колбас и соленых мясопродуктов. В связи с этим последующий поиск велся с целью выделения психрофильных молочнокислых микроорганизмов. Так были выделены атипичные молочнокислые бактерии: Lactobacillus sake (Lactobacillus sakei) и Lactobacillus curvatus, совместное использование которых с типичными лактобактериями ускоряло процесс созревания и повышало показатели качества ферментированных мясных изделий [23, 25, 26]. Характерным признаком этих видов молочнокислых микроорганизмов является наличие каталазы и нитритредуктазы. Оба фермента представлены двумя формами - гем-зависимая и гем-независимая. К примеру, гем-зависимая нитритредуктаза расщепляет нитрит до окиси азота, что благоприятно сказывается на цветообразовании мясного сырья. Однако наличие этих ферментов не является типичным, и подобная активность наблюдается обычно у «диких» штаммов этих микроорганизмов. Отмечена высокая антагонистическая активность этих двух штаммов по отношению к условно-патогенной микрофлоре и возбудителям порчи [6].

Молочнокислые палочки Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus имеют большое промышленное значение. Их применяют при производстве многих молочных продуктов и полусухих сырокопченых колбас. Устойчивость их к кислоте и соли, способность развиваться при различных температурах, наличии и отсутствии воздуха способствуют распространению молочнокислых палочек. Эти микроорганизмы - активные кислотообразователи. Культурам Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricum свойственен гомоферментативный тип молочнокислого брожения. Установлено, что высокая ацидофильность молочнокислых палочек, pH 3,0-3,5, зависит от накопления в клетках бактерий большого количества рибофлавина, способствующего процессам дыхания клетки. Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricum обладают высокой протеолитической активностью. По степени гидролиза казеина молочнокислые палочки выстраиваются в ряд в сторону уменьшения: Lactobacillus bulgaricum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticum, Lactobacillus lactis, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum и т. д. В отличие от молочнокислых стрептококков молочнокислые палочки обладают более выраженной ферментативной протеолитической системой, имеют развитый комплекс пептидаз и протеиназ. В результате они могут переводить до 25-30% казеина в растворимую форму [9, 12,24].

Наряду с традиционными бактериями, такими как Lactobacillus и Pediococcus, в состав стартовых культур американские технологи включают Micrococcus, которые обладают способностью восстанавливать нитраты в нитриты, при этом улучшают вкус и цвет готовых колбасных изделий [22].

W. Danner, P. Hammes установили, что ферментация в мясном фарше для сырокопченых колбас улучшается, если добавить штамм Lactobacillus plantarum NRRL - В-5461 как источник образования молочной кислоты. Рекомендуется его смесь с культурами Pediococcus cerevisiae, Streptococcus lactis, Leuconostoc citrovorum, Streptococcus diacetilactis [27].

R. Olsen и H. Rothchild установили, что ферментацию мясного фарша можно ускорить и проводить таким образом, чтобы контролировать вкус и величину pH, если инокулировать в фарш замороженную концентрированную культуру Pediococcus cerevisiae с количеством клеток 10⁹ КОЕ в мл вместе со стабилизирующим реагентом, например глицерином, и питательной средой [28].

В ФРГ для производства сырокопченых колбас применяют бактериальные препараты Bactoferment 61, Duploferment Н, Pokelferment 77, в состав которых входят дентитрифицирующие микрококки и микроорганизмы, продуцирующие молочную кислоту, которые, в свою очередь, улучшают образование и стабилизацию цвета, снижают содержание нитрита, улучшают качество и сокращают процесс изготовления колбас.

В Италии для изучения органолептических свойств сухих колбас в качестве заквасочных культур были опробованы штаммы Micrococcus sp., Lactobacillus plantarum.

В Англии для производства ферментированных колбас типа Лефкас используют заквасочные культуры Lactobacillus и Micrococcus в соотношении 50:50 [6,9].

Специализированными предприятиями США, Испании, ФРГ выпускается ряд бактериальных препаратов, содержащих кокки. SAGA-1 и SAGA-III представляют собой смешанную культуру бактерий Pseudomonas acidilactici и Lactobacillus.

В исследованиях В. В. Хорольского с соавторами выявлен положительный эффект применения ароматобразующего, солеустойчивого штамма Lactobacillus plantarum 22 и денитрифицирующего Micrococcus caseolyticus 883 при производстве сырокопченых колбас. Смесь бактериальных культур усиливающих действие друг друга, обеспечивает интенсификацию образования окраски и ее стабилизацию, снижение содержания остаточного нитрита, что в целом повышает качество и гигиеническую безопасность нитрита [24].

Н. К. Журавской и др. был использован сухой бактериальный препарат, представляющий собой концентрат молочнокислых бактерий и микрококков. Установлено, что под действием стартовых культур происходило ингибирование как естественной микрофлоры, так и развитие Streptococcus aureus, P. Aeruginosa, незначительное снижение pH, что практически не сказывалось на органолептических показателях, влагосвязывающей способности и выходе продукта [6].

Данные Д. Кьосева показывают, что внесение закваски Lactobacillus plantarum при производстве «луканки» способствует заметному снижению величины pH и увеличению количества молочной, пировиноградной кислот, диацетила и ацетоина [24].

М. Рей, исследуя сыровяленые колбасы, изготовленные со Streptococcus diacetilactis и Lactobacillus plantarum и их смесью, обнаружила более быстрое снижение величины pH по сравнению с контролем и накопление молочной кислоты, что способствовало угнетению нежелательной микрофлоры [18, 24].

Совместными работами исследователей ВНИИМПа и МГУПБ создана технология сырокопченых колбас с использованием культур Lactobacillus plantarum. Введение Lactobacillus plantarum в фарш способствовало отмиранию бактерий группы кишечной палочки, при этом продукт приобретал своеобразный вкус и аромат. Использование этой культуры в производстве сыровяленых колбас приводит к увеличению полипептидного и остаточного азота и количества свободных аминокислот. Интенсификация процесса созревания сыровяленых колбас при добавлении в фарш Lactobacillus plantarum сопровождается незначительным усилением процессов гидролитического процесса распада и агрегации белков фарша [24].

В лаборатории фирмы R. Muller (Германия) при производстве сухих колбас испытана бактериальная культура - Lactobacillus pentosus. Для сравнения технологического эффекта использовали несколько других культур: Petrostreptococcus parubus, Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidilactici, а также их сочетания со Streptococcus camosus Mill. Во всех вариантах испытания микроорганизмов наилучшие результаты получены в случае применения Lactobacillus pentosus. Эффект выражался в быстром снижении pH, получении колбасы привлекательного цвета, нежно-кисловатого вкуса и с хорошо выраженным мясным ароматом [29].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Молочнокислые бактерии являются биологической основой формирования мясопродуктов как пищевого продукта, важнейшим консервирующим фактором. Посредством молочнокислых бактерий происходит осуществление биохимических превращений основных компонентов мяса с образованием соединений, обуславливающих вкус и аромат, консистенцию; изменение физико-химических параметров мясного фарша в направлении, неблагоприятном для развития микробов, которые способны вызвать порчу мяса; подавление микрофлоры путем образования различных веществ, обладающих антимикробным действием.

Доминирующим критерием отбора микроорганизмов в качестве стартовых культур служит степень влияния микроорганизма на вкусоароматические характеристики готового продукта в условиях интенсификации технологий производства мясопродуктов. Кроме того, успешное протекание технологического процесса при производстве мясопродуктов в большей степени зависит от активности используемой закваски. При составлении заквасок учитывается ряд определенных признаков молочнокислых бактерий, характеризующих их производственную ценность. Это, помимо вышеперечисленных органолептических показателей, устойчивость к поваренной соли, желчи, нитриту натрия, с целью получения стойких бактериальных заквасок; сочетаемость штаммов при их совместном культивировании и т. д.

Таким образом, бактериальные закваски - важнейший фактор формирования качества мясных изделий. Правильно подобранные культуры в закваске способствуют не только формированию приятного вкуса и аромата продукта, стабилизации окраски, но и подавлению жизнедеятельности гнилостных бактерий.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://nauka-shop.com/mod/shop/productID/30511/ ? Дата доступа: 19.03.2015.

2. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%EE%EB%EE%F7%ED%EE%EA%E8%F1%EB%FB%E5_%E1%E0%EA%F2%E5%F0%E8%E8 - Дата доступа: 19.03.2015.

3. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://studopedia.net/4_10473_gruppa-molochnokislih-bakteriy-ih-fiziologo-biohimicheskie-osobennosti-i-prakticheskoe-znachenie-harakteristika-patogennih-predstaviteley-molochnokislih-bakteriy.html - Дата доступа: 21.03.2015.

4. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://otherreferats.allbest.ru/manufacture/00000968_0.html - Дата доступа: 21.03.2015.

5. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.dslib.net/texnologia-mjasa/razrabotka-tehnologii-biomodifikacii-kollagensoderzhawego-syrja-dlja-poluchenija.html - Дата доступа: 16.04.2015.

6. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://studopedia.ru/2_108319_biohimicheskie-aspekti-protsessa-posola.html - Дата доступа: 16.04.2015.

7. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.webkursovik.ru/kartgotrab.asp?id=-163768 - Дата доступа: 16.04.2015.

8. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://artlib.osu.ru/web/metod/785_20110715.pdf - Дата доступа: 17.04.2015.

9. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.meat-club.ru/forum/viewtopic.php?t=2411 - Дата доступа: 16.04.2015.

10. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://nsau.edu.ru/images/vetfac/images/ebooks/microbiology/stu/bacter/ecologia/temper.htm - Дата доступа: 17.04.2015.

11. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rusnauka.com/28_PRNT_2011/Agricole/4_93826.doc.htm - Дата доступа: 16.04.2015.

12. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://propionix.ru/probioticheskie-startovye-kultury - Дата доступа: 19.04.2015.

13. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://biofile.ru/bio/6991.html - Дата доступа: 19.04.2015.

14. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.webkursovik.ru/kartgotrab.asp?id=-85823 - Дата доступа: 19.04.2015.

15. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vniipp.ru/images/statya/0612/s43.pdf - Дата доступа: 19.04.2015.

16. Хорольский В.В. Направленное использование микроорганизмов в мясной промышленности. Автореферат дисс. докт. техн. наук, Москва, 1988.

17. Хорольский В.В, Молочников М.В., Рыжов С. А. Биополимеры, как новейшие препараты биотехнологического действия // Международный симпозиум «Экология человека: пищевые технологии и продукты на пороге XXI века». Пятигорск, 1997.С. 253-255.

18. Шиффнер Э., Хагердон В., Опель К. Бактериальные культуры в мясной промышленности. М.: Пищевая пром-сть. 1980. 96 с.

19. Антипова Л.В., Глотова И.А., Рогов И.А.. Методы исследования мяса и мясных продуктов. М.: Колос, 2001. 376 с.

20. Роль ферментативной и микробной биотехнологии в изучении вкуса мясных продуктов // Междунар. науч. конф. Краснодар. 19-22 сент. 2002 г. Тез докл. / Хорольский В.В., Черкасова Л.Г., Алексахина В.А., Забашта А.Г., Папина В.А. Краснодар. 2000.С. 102.

21. Роль ферментативной и микробной биотехнологии в изучении вкуса мясных продуктов // Междунар. науч. конф. Краснодар. 19-22 сент. 2002 г. Тез докл. / Хорольский В.В., Черкасова Л.Г., Алексахина В.А., Забашта А.Г., Папина В.А. Краснодар. 2000.С. 102.

22. Хорольский В.В, Молочников М.В., Рыжов С. А. Биополимеры, как новейшие препараты биотехнологического действия // Международный симпозиум «Экология человека: пищевые технологии и продукты на пороге XXI века». Пятигорск, 1997.С. 253-255.

23. Потапова К. В. Новые виды стартовых культур. // Мясная индустрия. 2003. № 4. С.21-22.

24. Тенденции применения БАВ микробного происхождения при производстве мясных продуктов. // Все о мясе. Научи.-техн. и произв. журнал. 2000. № 2. С. 16.

25. Титов Е.И., Апраксина С.К., Черкасова Л.Г. Технология комбинированных продуктов геродиетического назначения //Пищевая промышленность. 2000. № 12. С. 14-15.

26. Потапова К.В., Левина Н.Н., Страхова Г.Г. Пробиотические культуры для сырокопченых колбас // Мясная индустрия. 2002, С.30-31.

27. Шиффнер Э., Хагердон В., Опель К. Бактериальные культуры в мясной промышленности. М.: Пищевая пром-сть. 1980. 96 с.

28. Алексахина В.А. Новые виды мясных полуфабрикатов, колбасных изделий и готовых блюд в некоторых зарубежных странах. М.: ЦНИИТЭИ Мясомолпром, 1980, 28 с.

29. Думин М. В., Потапов К. В., Ярмонов А. Н. Стартовые культуры для мясных деликатесов. // Мясная индустрия. 2002. №5. С.23-24.

Размещено на Allbest.ru

...