ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОГО ШТАММА МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ НИЗКОСОРТНОГО МЯСНОГО СЫРЬЯ
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОГО ШТАММА МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ НИЗКОСОРТНОГО МЯСНОГО СЫРЬЯ
Аннотация
Исследована способность перспективного штамма молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum 131 к ферментированию мясного сырья с повышенным содержанием соединительной ткани, применительно к технологии сырокопченых и сыровяленых колбас. Установлено, что использование штамма Lactobacillus plantarum 131 позволяет эффективно воздействовать на структурные компоненты говядины второго сорта. В процессе ферментации штамм показал хорошую выживаемость и способность к росту на контрольных и опытных образцах ферментированных колбас, была выявлена способность к интенсивному кислотообразованию, а также исследуемый штамм проявил высокую протеолитическую активность, подтвержденную физико-химическими исследованиями и анализом текстурного профиля. По результатам исследования штамм Lactobacillus plantarum 131 может быть рекомендован для использования в качестве стартовой культуры для ферментирования сырья с повышенным содержанием соединительной ткани, при составлении микробных композиций в качестве источника протеаз.
1. Введение
Колбасные изделия, в том числе и ферментированные колбасы, являются одним из древнейших видов кулинарной продукции. Традиционные для каждого региона мясные изделия отражают такие особенности региона производства, как доступность сырья, климатические условия, а также культурные и религиозные особенности.
Если рассматривать ферментированные мясопродукты, их количество превышает несколько десятков, а с учетом локальных разновидностей — сотни наименований. Данные виды мясопродуктов различаются видом сырья, способом измельчения, а также длительностью и условиями созревания
.В настоящее время технологический процесс производства ферментированных мясопродуктов достаточно хорошо изучен и имеется значительная теоретическая база, дающая представление о физико-химических, биохимических и микробиологических процессах, протекающих в мясном сырье в процессе ферментации, копчения, созревания и сушки
.Производство сырокопченых и сыровяленых мясных продуктов относится к числу наиболее трудоемких технологических процессов, обусловленных спецификой обработки мясного сырья, не подвергающегося термической обработке
. При созревании мясного сырья протекают с различной степенью интенсивности гликолитические и окислительные процессы, а также протеолитические и липолитические изменения компонентов мышечной ткани .При традиционном способе производства ферментированных колбас создаются условия, благоприятствующие селективному росту адаптированной микрофлоры. Ранее использовался технологический прием, когда в рецептуру фарша вносилась порция предварительно ферментированного мяса, что позволяло получить продукты с лучшей консистенцией и другими органолептическими показателями. Логическим развитием этой практики стало использование отдельных штаммов молочнокислых микроорганизмов, что впервые было показано на примере микроорганизмов рода Lactobacillus
. В настоящее время практика использования как отдельных штаммов молочнокислых микроорганизмов, так и их различных комбинаций в виде стартовых культур получила широкое распространение .Специфический вкус и аромат ферментированных мясопродуктов, а также их консистенция является результатом целенаправленных изменений в мясном сырье под действием ферментов мышечной ткани, микроорганизмов (автохтонной микрофлоры или микрофлоры стартовых культур), инициируемые рецептурными ингредиентами (соль, специи) и условиями окружающей среды в процессе созревания и сушки
. Преобладающей микрофлорой ферментированных мясных продуктов являются молочнокислые микроорганизмы, которые быстро развиваются в процессе ферментации мясного сырья, достигая количества 108-109 КОЕ/г, и их количество остается практически неизменным до конца процесса созревания и сушки. Именно эта группа микроорганизмов обеспечивает санитарное благополучие готового продукта, так как синтезирует органические кислоты (молочную и уксусную) и тем самым снижает рН сырья, ингибирует развитие патогенной микрофлоры и ускоряет процесс обезвоживания продукта за счет снижения влагоудерживающей способности мышечных белков .К сырью для производства ферментированных мясных продуктов предъявляется ряд требований, связанных с санитарным состоянием мясного сырья, типом холодильной обработки, а также с морфологическим составом тканей, в частности, содержанием соединительной ткани
. Наилучшим видом мясного сырья для производства ферментированных мясопродуктов считается охлажденное мясо, полученное со следующих частей туши: длиннейшая мышца спины, мясо из задней части туши для говядины, а также грудинка, корейка и лопатка для свинины . Выбор данного сырья обусловлен минимальным содержанием соединительной ткани в указанных частях туши, в среднем около 5–10%, что позволяет получить продукт с плотной, однородной структурой и хорошей разжевываемостью .Вовлечение в технологический процесс сырья с большим содержанием соединительной ткани позволило бы значительно снизить себестоимость готового продукта, а также расширить сырьевую базу для производства ферментированных мясопродуктов.
Однако использование сырья с повышенным содержанием соединительной ткани значительно ухудшает сенсорные характеристики готового продукта. Решению данной задачи может способствовать использование штаммов молочнокислых микроорганизмов, обладающих высокой протеолитической активностью, в качестве стартовых культур
. Поиск, идентификация и адаптация подобных штаммов молочнокислых микроорганизмов является важной задачей, позволяющей использовать сырье с высоким содержанием соединительной ткани при производстве ферментированной мясной продукции.Целью данного исследования являлось изучение влияния штамма молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum, обладающего протеолитическим потенциалом, на свойства мясного сырья с повышенным содержанием соединительной ткани с перспективой его использования при производстве ферментированных колбас.
2. Методы и принципы исследования
В качестве объектов исследования использовалось мясное сырье — говядина высшего сорта с содержанием соединительной ткани 3–4% (образец 1), а также говядина 2 сорта с содержанием соединительной ткани 10% (образец 2). Мясное сырье было получено в результате жиловки спинной части туши для высшего сорта и лопаточной части туши для второго сорта
. Отобранные образцы мясного сырья измельчались на бытовой мясорубке и составлялась усредненная проба.Для воздействия на мясное сырье был выбран штамм Lactobacillus plantarum 131 (Регистрационный номер коллекции ВКПМ: B-5494) из коллекции БРЦ ВКПМ Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». Клетки штамма Lactobacillus plantarum 131 представляют собой палочки, расположенные одиночно, парами, короткими цепочками. Колонии белого цвета, округлой формы. Данный штамм проявляет активность в интервале температур 15–45 °C и диапазоне рН 5,5–6,2, устойчив к щелочной реакции среды и способен к росту в кислой среде.
Штамм Lactobacillus plantarum 131 осуществляет гомоферментативное брожение, является продуцентом внеклеточных протеаз, что делает его перспективным для производства пищевой продукции, в том числе и ферментированных колбас из сырья с повышенным содержанием соединительной ткани
.В качестве образца для сравнения была выбрана коммерческая закваска на основе штамма L. plantarum (MEATFERM SLP 1U, Biochem s.r.l., Италия). Данная закваска рекомендована для производства ферментированных колбас, способствует увеличению срока годности готового продукта, подавляет развитие патогенной микрофлоры и Listeria monocytogenes.
Для оценки технологических и текстурных показателей в подготовленное мясное сырье вносились закваски в дозировке 0,05%, фарши набивались в фиброузную оболочку.
Полученные образцы колбас подвергались осадке и сушке при температуре 12±2 °С и влажности воздуха 75±0,1% в течение 20 суток.
Микробиологические показатели определяли согласно методике , определение количества молочной кислоты проводили спектрофотометрически , определение рН производили в водном экстракте продукта с использованием рН метра .
Физико-химические показатели (содержание белка, влаги, жира) определяли методом спектроскопии в ближней инфракрасной области с использованием анализатора «ИнфраЛЮМ ФТ-12»
.Анализ профиля текстуры (ТРА) образцов проводился на анализаторе текстуры «Структурометр СТ–2»
, .Все исследования проводились минимум в трех повторностях, с последующей статистической обработкой данных.
3. Результаты и обсуждение
Для оценки перспектив использования штамма L. plantarum 131 в качестве заквасочной культуры для производства ферментированных колбас нами были проведены исследования по оценке влияния молочнокислых микроорганизмов на основные показатели мясного сырья в процессе созревания и сушки. Результаты исследования представлены в таблице 1. Проводился микробиологический анализ, в ходе которого определяли количество жизнеспособных клеток в процессе ферментации. Определяли количество образующейся в процессе ферментации молочной кислоты и изменение рН, показателей, которые определяют эффективность воздействия молочнокислых микроорганизмов на сырье и возможность их использования в качестве закваски при производстве ферментированных колбас.
Таблица 1 - Изменение основных показателей ферментированных колбас при созревании и сушке
Образцы | Показатель | Длительность эксперимента, сут | |||||
1 | 3 | 6 | 9 | 15 | 20 | ||
MEATFERM SLP 1U | |||||||
Образец 1 | рН | 6,0±0,2 | 5,3±0,2 | 5,0±0,2 | 4,8±0,2 | 4,8±0,2 | 4,7±0,2 |
Молочная кислота, мг/г | 8,5±0,1 | 14,9±0,1 | 15,5±0,1 | 17,7±0,1 | 18,5±0,1 | 20,2±0,1 | |
МКБ, lg КОЕ/г | 5,7±0,1 | 9,3±0,1 | 9,5±0,1 | 9,9±0,1 | 9,7±0,1 | 8,0±0,1 | |
Белок, % | 17,94±0,3 | 18,24±0,3 | 18,67±0,3 | 18,95±0,3 | 19,45±0,3 | 20,12±0,3 | |
Влага, % | 55,5±0,5 | 53,1±0,5 | 51,8±0,5 | 49,8±0,5 | 44,2±0,5 | 39,5±0,5 | |
Жир, % | 18,6±0,7 | 20,1±0,7 | 22,3±0,7 | 23,2±0,7 | 28,1±0,7 | 31,4±0,7 | |
Образец 2 | рН | 5,9±0,2 | 5,4±0,2 | 5,1±0,2 | 4,9±0,2 | 4,8±0,2 | 4,8±0,2 |
Молочная кислота, мг/г | 8,6±0,1 | 14,8±0,1 | 15,1±0,1 | 17,4±0,1 | 18,1±0,1 | 19,8±0,1 | |
МКБ, lg КОЕ/г | 5,8±0,1 | 9,2±0,1 | 9,4±0,1 | 9,8±0,1 | 9,8±0,1 | 8,0±0,1 | |
Белок, % | 20,15±0,3 | 19,54±0,3 | 21,22±0,3 | 22,01±0,3 | 22,84±0,3 | 23,05±0,3 | |
Влага, % | 59,2±0,5 | 56,8±0,5 | 51,4±0,5 | 46,7±0,5 | 44,2±0,5 | 41,3±0,5 | |
Жир, % | 18,7±0,7 | 19,8±0,7 | 21,2±0,7 | 22,4±0,7 | 27,9±0,7 | 30,5±0,7 | |
L. plantarum 131 | |||||||
Образец 1 | рН | 5,9±0,2 | 4,9±0,2 | 4,9±0,2 | 4,7±0,2 | 4,7±0,2 | 4,6±0,2 |
Молочная кислота, мг/г | 8,6±0,1 | 15,3±0,1 | 16,5±0,1 | 18,8±0,1 | 19,3±0,1 | 20,8±0,1 | |
МКБ, lg КОЕ/г | 6,8±0,1 | 9,3±0,1 | 9,5±0,1 | 9,8±0,1 | 9,5±0,1 | 8,0±0,1 | |
Белок, % | 17,55±0,3 | 17,95±0,3 | 18,22±0,3 | 18,50±0,3 | 19,11±0,3 | 20,04±0,3 | |
Влага, % | 54,5±0,5 | 53,2±0,5 | 49,6±0,5 | 45,1±0,5 | 43,4±0,5 | 39,1±0,5 | |
Жир, % | 18,4±0,7 | 19,5±0,7 | 22,3±0,7 | 24,5±0,7 | 26,4±0,7 | 30,8±0,7 | |
Образец 2 | рН | 5,9±0,2 | 4,8±0,2 | 4,8±0,2 | 4,7±0,2 | 4,6±0,2 | 4,6±0,2 |
Молочная кислота, мг/г | 8,6±0,1 | 15,5±0,1 | 16,8±0,1 | 19±0,1 | 19,6±0,1 | 21,5±0,1 | |
МКБ, lg КОЕ/г | 7,1±0,1 | 9,4±0,1 | 9,6±0,1 | 9,9±0,1 | 9,4±0,1 | 7,9±0,1 | |
Белок, % | 20,20±0,3 | 20,85±0,3 | 21,05±0,3 | 21,37±0,3 | 21,86±0,3 | 22,13±0,3 | |
Влага, % | 59,0±0,5 | 54,3±0,5 | 50,22±0,5 | 46,4±0,5 | 43,8±0,5 | 39,9±0,5 | |
Жир, % | 18,3±0,7 | 21,1±0,7 | 23,8±0,7 | 25,4±0,7 | 27,8±0,7 | 31,2±0,7 | |
Штамм L. plantarum 131 показал хорошую выживаемость в образцах ферментированных колбас, независимо от количества соединительной ткани в мясном сырье. На 9 сутки эксперимента популяция достигла 9,8–9,9 lg КОЕ/г, незначительно снизившись к концу сушки. Использование коммерческой стартовой культуры показало аналогичные изменения популяции во всех исследуемых образцах.
В процессе ферментации было отмечено снижение рН и накопление молочной кислоты, причем наблюдаемые изменения были более выражены для штамма L. plantarum 131, особенно в первые сутки эксперимента. Данный эффект особенно важен при производстве ферментированных колбас, так как быстрое накопление молочной кислоты и связанное с ним снижение рН позволяет подавлять рост патогенной микрофлоры и является гарантией сохранности качества ферментированных колбас
.Оценка физико-химических показателей образцов продукции в процессе сушки показала, что оба штамма молочнокислых бактерий эффективно воздействуют на мясное сырье и позволяют достичь требуемых регламентируемых показателей в установленные сроки. В образцах колбас из мясного сырья с повышенным содержанием соединительной ткани, полученных с использованием опытного штамма L. plantarum 131, было отмечено более интенсивное снижение влажности в процессе созревания по сравнению с коммерческой заквасочной культурой, а также меньшее количество белка, что может быть связано с активным кислотообразованием в процессе ферментации, а также с действием протеолитических ферментов.
Основным препятствием к использованию сырья с повышенным содержанием соединительной ткани при производстве ферментированных колбас является его изначальная жесткость. В конце созревания и сушки готовая продукция из такого сырья может обладать худшими сенсорными свойствами, в частности повышенной твердостью и худшей разжевываемостью по сравнению с колбасами, выработанными из мясного сырья высшего сорта. Использование стартовых культур, обладающих протеолитическим потенциалом и способных синтезировать в процессе ферментации протеолитические ферменты, позволит снизить жесткость готового продукта и улучшить восприятие продукта у потребителя
.Для оценки эффективности воздействия исследуемых штаммов молочнокислых микроорганизмов на мясное сырье были проведены исследования по анализу текстурного профиля колбасных изделий. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Анализ профиля текстуры образцов колбасных изделий
Наименование показателя | MEATFERM SLP 1U | L. plantarum 131 | ||
Образец 1 | Образец 2 | Образец 1 | Образец 2 | |
Твердость (Hardness), g | 3211,45±25,07 | 3324,36±22,26 | 3225,37±24,63 | 3286,38±18,65 |
Упругость (Springiness), % | 88,68±0,84 | 83,25±0,91 | 87,36±0,54 | 84,42±0,49 |
Когезия (Cohesiveness), % | 76,24±0,67 | 78,63±0,86 | 77,32±0,62 | 77,96±0,75 |
Пережевываемость (Chewiness), g | 2171,24±16,93 | 2176,11±15,48 | 2178,63±22,13 | 2162,89±25,18 |
Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что использование штамма L. plantarum 131 благоприятно влияет на текстурный профиль продуктов, выработанных из мясного сырья с повышенным содержанием соединительной ткани.
В образцах, полученных с использованием штамма L. plantarum 131, было выявлено значимое снижение показателя твердости образцов и снижение усилия пережевываемости по сравнению с образцами, полученными с использованием коммерческой стартовой культуры, что подтверждает целесообразность использования стартовых культур с протеолитическим потенциалом для обработки низкосортного сырья.
4. Заключение
Проведенные исследования показали, что штамм молочнокислых бактерий L. plantarum 131 является потенциально перспективным для использования в составе стартовых культур при производстве ферментированных продуктов. В качестве положительных моментов можно выделить его способность к росту на мясном сырье, интенсивное кислотообразование и синтез протеолитических ферментов, позволяющих использовать мясное сырья с повышенным содержанием соединительной ткани при выработке ферментированных колбас.
Поиск заквасочных микроорганизмов с протеолитическим потенциалом является перспективным направлением исследований, позволяющим повысить конверсию низкосортного мясного сырья при производстве пищевых продуктов. В дальнейшей перспективе предполагается разработать комплексную стартовую культуру, обладающую протеолитическим и пробиотическим потенциалом с целью получения эффективной микробной композиции для производства ферментированной мясной продукции.