Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические аспекты исследования 24
1.1.Белковая и жировая фракции мяса . 24
1.2.Изменение окраски мяса при посоле 29
1.3. Канцерогенные свойства нитрозаминов 34
1.4. Биотехнологические основы повышения биологической безопасности колбасных изделий 41
Результаты и их обсуждение 57
ГЛАВА 2. Подбор видов и штаммов молочнокислых бактерий и определение их биотехнологического потенциала . 57
2.1.Биотехнологический потенциал культур молочнокислых бактерий 57
2.2. Определение оптимальных соотношений подобранных видов и штаммов молочнокислых бактерий и их исследование 60
2.3.Определение устойчивости бактериальных заквасок в соленом сырье в условиях низких положительных температур 65
ГЛАВА 3. Влияние бактериальных заквасок на функционально - технологические, физико-химические показатели мясного сырья 68
ГЛАВА 4. Влияние бактериальных заквасок на токсилогическую безопасность изготовленных из фаршей с бактериальными заквасками мясных продуктов 86
ГЛАВА 5. Апробация технологии приготовления фаршей с бактериальными заквасками 94
Заключение . 108
Предложения производству 110
Список сокращений и условных обозначений 111
Список литературы
- Канцерогенные свойства нитрозаминов
- Биотехнологические основы повышения биологической безопасности колбасных изделий
- Определение оптимальных соотношений подобранных видов и штаммов молочнокислых бактерий и их исследование
- Влияние бактериальных заквасок на токсилогическую безопасность изготовленных из фаршей с бактериальными заквасками мясных продуктов
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Способность мясоперерабатывающих предприятий к выживанию в условиях конкуренции, а также экономическая эффективность их деятельности предопределяется, прежде всего, уровнем качества вырабатываемой продукции.
В мясной промышленности принята многосортовая жиловка мяса, при которой получают только 20% мяса высшего сорта. Значительная доля (35%) образуемая при жиловке мяса составляет мясо второго сорта, имеющее в своем составе до 20% соединительной и жировой ткани. Соединительнотканные белки не сбалансированы по аминокислотному составу, но элементы соединительной ткани служат одновременно источником пищевых волокон и анаболического белкового материала. Усвояемая часть коллагена улучшает сбалансированность аминокислотного состава и увеличивает адекватность его свойств особенностям метаболических процессов нутриентов на стадии биосинтеза (Липатов Н.Н., Сажинов Г.Ю., Башкиров О.И.,2001). Но функционально-технологические свойства соединительной ткани недостаточно велики и не дают желаемого эффекта в формировании качественных показателей готового продукта. Из мяса с повышенным содержанием соединительной ткани выпускается весьма ограниченный ассортимент мясопродуктов, представленный колбасами второго и третьего сортов, многие из которых неудовлетворительно реализуются через торговую сеть. В связи с дефицитом мясного сырья в последние годы возникла необходимость разработки способов привлечения ресурсов более низких сортов мяса для производства мясных продуктов.
Одним из основных аспектов биотехнологии является безопасность пищевых продуктов. Мясные продукты - возможные источники поступления в организм человека токсичных веществ (Антипова Л.В., Глотова И.А., Рогов И.А., 2001). Остро стоит вопрос защиты гигиенических и качественных характеристик на стадии производства, хранения и реализации полукопченых колбас. Полукопченые колбасные изделия подвергаются плесневению в период сушки и последующего хранения. Ослизнению и плесневению поверхности дорогостоящей мясной продукции способствуют нарушения санитарно-гигиенических условий и температурно-влажностных режимов производства, хранения и транспортировки, что негативно отражается на органолептических характеристиках продуктов и ограничивает возможности их реализации в торговой сети. Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности пищевых продуктов, продуцируют высокотоксичные вещества, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами. Следовательно, необходимы надежные способы, средства и технологические решения, которые, не нарушая традиционных технологических процессов их производства, обеспечат пролонгированную защиту мясных продуктов от поражения плесневыми грибами, дрожжами и нежелательными токсикантами.
Степень разработанности темы исследования
За последнее время возрос интерес к использованию молочнокислых бактерий (МКБ) в качестве защиты от порчи пищевых продуктов.
Благодаря использованию различных способов предварительной технологической обработки коллагенсодержащего сырья, область его применения для изготовления мясных продуктов расширяется (Жаринов А.И., Хлебников И.В., 1993; Антипова Л.В., Глотова И.А., 1997; Лисицын А.Б., 2000; Овчинникова Е.И., 2003; Битуева Э.Б., Жамсаранова С.Д, 2004 и другие).
Накоплен огромный опыт обработки коллагенсодержащего сырья ферментными препаратами. Ряд авторов рассматривают возможность ускорения процессов переработки и изменения свойства мяса путем дополнительного внесения в мясные системы специфических технологических ферментов (Крылова В.Б., Ильина Н.М., 1998; Батаева Д.С., 1999; Боресков В.Г., Докучаев С.А., 2000; Антипова Л.В., Решетник O.A., Пономарев В.Я., 2003; Писменская В.Н., Кузнецова Т.Г., 2003 и другие). Однако вопрос применения биотехнологических процессов направленного изменения функционально - технологических свойств мясного сырья на основе максимального и направленного изменения ресурсов остается актуальным. Это связано с недостаточной изученностью и дефицитом промышленно выпускаемых ферментных препаратов, а также отсутствием или ограниченностью научных подходов к использованию мяса с высоким содержанием соединительной ткани в технологии мясных продуктов. Использование ферментных препаратов животного происхождения для удовлетворения нужд крупнотоннажного мясоперерабатывающего производства следует признать проблематичным (Л.В. Антипова, 1991).
Цель и задачи исследований
Цель работы - конструирование бактериальных препаратов на основе штаммов молочнокислых бактерий, позволяющих улучшить функционально-технологические свойства мясного сырья и повысить качество получаемой продукции.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1.Оценить биохимическую активность отдельных штаммов молочнокислых бактерий и определить их оптимальные соотношения.
2.Приготовить бактериальные закваски из подобранных штаммов молочнокислых бактерий и оценить их влияние на соединительнотканные белки мяса и его функционально-технологические свойства.
3.Оценить эффективность влияния бактериальных заквасок из подобранных штаммов молочнокислых бактерий на функционально-технологические свойства мясных фаршей и их воздействие на гнилостные микроорганизмы и плесневые грибы.
4.Произвести производственную апробацию и оценить эффективность применения бактериальных заквасок в условиях промышленного производства полукопченых колбас.
Научная новизна работы
В качестве новой тенденции для улучшения функционально-технологических и органолептических свойств соединительных тканей мясного сырья предложены бактериальные закваски молочнокислых бактерий, которые наряду с технологическими свойствами, проявляют бактериостатическое действие по отношению к гнилостным микроорганизмам и плесневым грибам
Исследован комплекс функционально-технологических, структурно-механических, органолептических свойств мясного сырья, обработанного бактериальными заквасками, микрофлора которых состоит из подобранных видов и штаммов молочнокислых бактерий. Показана способность подобранных консорциумов молочнокислых бактерий изменять функционально-технологические характеристики мясного сырья с высоким содержанием соединительной ткани. Подобраны виды и штаммы молочнокислых бактерий, обеспечивающие биохимические превращения в мясном сырье и улучшающие микробиологические показатели готовой продукции. Подобранные комбинации молочнокислых бактерий при совместном их культивировании в модельном мясном фарше оказывают влияние на утилизацию нитрита натрия и проявляют бактериостатическое действие по отношению к гнилостным микроорганизмам и плесневым грибам. Разработана технология производства полукопченых колбас, позволяющая увеличить их сроки хранения до 30 суток (в натуральной оболочке). Получен патент на изобретение №2482687 "Способ производства полукопченной колбасы (варианты). Авторы: Сергеева Л.В., Кадималиев Д.А., Бирюков В.В., Козеркина С.В.
Теоретическая и практическая значимость работы
Проведено исследование биотехнологического потенциала бактериальных заквасок, способствующих улучшению функционально-технологических свойств мясного сырья и мясных фаршей и, как следствие, направленному регулированию технологических процессов производства и обеспечению гарантированной безопасности готовой продукции. Обработка мясного сырья данными бактериальными заквасками, позволяет улучшить показатели его влагосвязывающей способности и липкости, а также обеспечивает рациональное использование сырьевых ресурсов, содержащих значительное количество соединительнотканных белков, интенсифицировать процесс производства, повысить безопасность готовой продукции (Технические условия ТУ9213-001-57565851-10 (рецензия и заключение Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Мордовия), сертификаты соответствия полукопченых колбас требованиям нормативных документов № РОССRU. АЯ 81. Н08379 (ООО «Мордовсертификация № 0190810 от 26.05.2011года) и № РОССRU. АЯ 81. Н12202 (ООО «Мордовсертификация № 1290783 от 22. 05. 2013года). Результаты исследований внедрены на мясоперерабатывающем предприятии ТП МПК «Атяшевский», на базе которого выполнялись научные исследования. Подобранные консорциумы молочнокислых бактерий применяются для обработки низкосортного мясного сырья, способствуют снижению себестоимости получаемой мясной продукции и повышению экономических показателей работы данного предприятия. Материалы исследований используются при чтении лекций и проведении лабораторных работ по дисциплинам «Биохимия и микробиология мяса и мясных продуктов», «Биотехнология», «Биохимия мяса и мясных продуктов», «Технология производства колбасных изделий» ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П.Огарёва», ГБОУ РМ СПО (ССУЗ) «Торбеевский колледж мясной и молочной промышленности»
Методология и методы исследования
Работа выполнена в НОЦ «Нанобиотехнологии» ФГБОУ ВПО НИУ “Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева" в рамках программы ПНР-1, раздел «Биопрепараты для сельского хозяйства». В работе использовали физические, химические и микробиологические, регистрационные, органолептические методы исследования.
Объектами исследований служили: Staphylococcus carnosus M3, Lactobacillus curvatus HJ5, Lactobacillus plantarum 28, Lactobacillus Casei 37, Debaromyces hansenil DH2, Lactobacillus plantarum ALS plus, Pediococcus acidilactici PA, Staphylococcus xylosus SX 203 , пробиотические препараты «Наринэ» и «Бифидумбактерин», мясо, мясные фарши, колбасные изделия.
Морфологию микроорганизмов определяли методом микроскопирования фиксированных и окрашенных фуксином препаратов на цифровом микроскопе Motic DM-111 при увеличении 40 100. Наличие и количество клеток молочнокислых бактерий по ГОСТ 10444.11-89 (Продукты пищевые. Методы определения молочнокислых микроорганизмов). Наиболее вероятное число (НВЧ) микроорганизмов определяют по количеству положительных пробирок по . Концентрацию жизнеспособных клеток определяли путем высева десятикратных разведений препаратов на плотную питательную среду, инкубированием посевов в оптимальных для данного вида микроорганизмов температурных условиях и подсчетом выросших колоний с последующим перерасчетом количества клеток в исходной суспензии. Для выращивания микроорганизмов использовали мясо-пептонный агар, мясо-пептонный бульон, сусло - агар, среду Сабуро. Сахаролитическую активность штаммов определяли культивированием посевов в среду Гисса с углеводами и реактивом Андреде ("пестрый ряд") в течение суток при температуре (36±1)С. По изменению окраски содержимого пробирок осуществляли учет результатов. Устойчивость к поваренной соли, фенолу - термостатированием (Г.Н.Крусь, 2000); стабильность рН - потенциометрическим методом с использованием рН - метра Testo. Протеолитические свойства изучали по образованию небелкового азота; определение интенсивности кислотообразования - по реакции с метиленовым красным; оксидазный тест - нанесением материала из исследуемой колонии на фильтровальную бумагу, смоченную реактивом для определения оксидазной активности. Определение каталазы осуществляли внесением раствора перекиси водорода на поверхность колонии бактерий, выращенной на плотной питательной среде. Выявление нитратредуктазной активности осуществляли по изменению окраски воды с реактивом Грисса . Минимальные температуры роста выявляли по наличию и интенсивности роста культуры путем ее посева штрихом на скошенный РПА и выдержкой при температурах от 0С до72С. Характер использования бактериями углеводов изучали по тесту Хью-Лейфсона, в котором питательная среда состояла из пептона, агара, NaCl, K2HPO4, углевода и индикатора.
Оптимальность соотношений выбранных видов и штаммов бактерий определяли по наличию и количеству клеток молочнокислых бактерий по ГОСТ 10444.11-89; концентрации жизнеспособных клеток; интенсивности кислотообразования в различных соотношениях.
Сочетаемость штаммов молочнокислых бактерий определяли по продолжительности свертывания молока основой или комбинацией (или закваской) по сравнению с продолжительностью свертывания каждой культурой (штаммом), входящей в их состав (при равных органолептических показателях).
Влагосвязывающую способность фаршевых систем определяли методом прессования, основанном на выделении воды образцом при легком его прессовании; липкость мясного фарша определяли по методу, основанному на определении величины усилия, необходимого для разделения двух поверхностей, связанных испытуемым фаршем (Антипова Л.В., 2003). Определение оксипролина производили по методу Ньюмена и Логана (Neuman R.E., Logan M.A.,1950). Определение осадочного небелкового азота производили осаждением белков трихлоруксусной кислотой с дальнейшим определением в фильтрате азота.
Перекисное и кислотное число жира-титриметрическим методом по ГОСТ Р 51487-99; ГОСТ Р 50457-92; определение плесневых грибов и дрожжей -по ГОСТ10444.12-88; массовую долю влаги–по ГОСТ 9793-74; массовую долю белка–по ГОСТ 25011-81; массовую долю жира–методом Сокслета по ГОСТ 26183; массовую долю хлорида натрия–по ГОСТ 9957-73; определение летучих N-нитрозоаминов-по МУК 4.4.1.011-93; органолептических показателей колбасных изделий-по ГОСТ 9959-91; микробиологические-по ГОСТ 9958-81; ГОСТ10444.9-88; ГОСТ Р 50474-93. Массовая доля остаточного нитрита натрия в фарше и готовых изделиях, устойчивость препаратов к нитриту натрия и нитритредуктазная активность определялась фотоколориметрическим методом.
При подборе штаммов микроорганизмов с высоким биотехнологическим потенциалом одним из критериев их ценности является устойчивость к поваренной соли, фенолу, желчи и нитриту натрия. При определении устойчивости к желчи (Хамгаева И.С., Ханхалаева И.А., Заиграева Л.И.,2006), в стерилизованное молоко, содержащее желчь, засевали исследуемую культуру (1 петля на 8-10 мл среды). Посевы выдерживали при 37оС-в течение 48 часов. Рост или отсутствие роста культуры отмечали визуально (после встряхивания пробирки) по наличию или отсутствию мутности.
Солеустойчивость бактерий является важным показателем, так как в колбасном производстве в качестве добавки применяется поваренная соль. Поэтому при выработке колбас с бактериальными препаратами целесообразно использовать штаммы бактерий, устойчивые к высоким концентрациям соли в среде. При определении устойчивости к поваренной соли, исследуемые культуры засевали в количестве 1 петли на 8-10 мл стерилизованного молока с различным содержанием соли. Посевы выдерживали в термостате при температуре 37 о С в течение 48 часов. Рост или отсутствие роста культуры отмечали визуально по наличию или отсутствию мутности. Для выявления устойчивости бактерий к нитриту натрия, в жидкий концентрат молочнокислых бактерий вносили различные концентрации нитрита натрия- 2; 4; 7,5; 10 мг на 100 мл. Концентрат выдерживали в холодильнике при температуре 4 С в течение 24ч. Рост или отсутствие роста культуры отмечали визуально по наличию или отсутствию сгустка. Затем определяли оптическую плотность бактериальных концентратов на фотоколориметре при длине волны 550 нм. Определение устойчивости к фенолу осуществляли путем добавления к 10 мл обезжиренного молока 0,5 мл 8%-ного стерильного водного раствора фенола. Пробирки с молоком и фенолом тщательно встряхивали, засевали исследуемой культурой и помещали в термостат, где выдерживали при оптимальной температуре. Образование сгустка в молоке через 24 часа указывает на высокую устойчивость штамма к фенолу. Штаммы, свертывающие молоко менее чем за 48 часов, являются устойчивыми к фенолу.
Активизацию сухой комбинированной закваски производили беспересадочным способом: в обезжиренное, стерилизованное при температуре 121±2С в течение 13±2 минут и охлажденное до температуры 37±1о С молоко, вносили сухой моновидный лиофилизированный концентрат Пп- состоящий из молочнокислых бактерий вида Lactobacillus plantarum, совместно с лиофилизированным концентратом Пк, состоящим из молочнокислых бактерий вида Lactobacillus casei и коомерческие препараты «Наринэ» или «Бифидумбактерин» из расчета 0,1 единица активности на 5 литров молока. Комбинированную закваску вносили из расчета 0,5-1 % к массе основного сырья.Заквашенное молоко выдерживали в термостате при 37+1С до образования сгустка кислотностью 60-65 оТ, охлаждали до 5С.
Модельные фарши подготовлены на основе рецептуры колбасы полукопчённой: «Казачья» 1 сорта (ТУ 10 – 10926). Технологический процесс производства колбасных изделий осуществляли по технологической схеме производства полукопченных колбасных изделий на мясоперерабатывающем комплексе «Торбеевский» Республики Мордовия.
В экспериментах по исследованию биотехнологических способов повышения экологических характеристик колбасных изделий, подбор оптимальных соотношений МКБ произвели на лабораторных заквасках, содержащих различные концентрации фенола, нитрита натрия и желчи. Оптимальные композиции бакпрепаратов выбраны с учетом их устойчивости к поваренной соли, желчи, фенолу и нитриту натрия, а также по равномерному росту микроорганизмов при одновременном культивировании исследуемых культур друг с другом, скорости снижения величины рН, формированию характерных для колбас цвета, аромата и вкуса. Оптимальные консорциумы использованы для дальнейших исследований. Были изготовлены модельные фарши с применением бактериальных заквасок МКБ различных составов:
- образец без бактериальных композиций - (контрольный)
-экспериментальные образцы:
-образец 1- содержащий исследуемые композиции Lactobacillus plantarum, Lactobacillus Casei, «Наринэ» в соотношении 1:1:2;
-образец 2- содержащий исследуемые композиции Lactobacillus plantarum, Lactobacillus Casei, «Бифидумбактерин» в соотношении 1:1:2;
-образец 3- содержащий исследуемые композиции Lactobacillus plantarum, Lactobacillus Casei, «Наринэ» в соотношении 1:1:2 и Bitek LS-25, содержащий два штамма Staphylococcus carnosus M3 и Lactobacillus curvatus HJ;
-образец 4-содержащий исследуемые композиции Lactobacillus plantarum, Lactobacillus Casei, «Бифидумбактерин» в соотношении 1:1:2 Bitek LS-25, содержащий два штамма Staphylococcus carnosus M3 и Lactobacillus curvatus HJ.
Образцы готовили следующим образом: мелкоизмельченное мясо (по рецептуре колбасы полукопченой «Казачья») солили раствором поваренной соли (температура 4 С), плотностью 1,1150 г/см3 с содержанием хлористого натрия 15%. Количество добавляемого рассола на 100 кг мясного сырья 9,6 кг. При посоле мяса добавляли нитрит натрия (7,5 грамм на 100кг мясного сырья), исследуемые бактериальные закваски. Перемешивание мяса производили до равномерного распределения раствора соли и полного поглощения его мясом. Посоленное сырье выдерживали в полиэтиленовых тазиках при температуре помещения 2- 4С. Продолжительность выдержки всех образцов - 24 часа. Комбинированная закваска использовалась для исследований. Лабораторная закваска добавлялась в количестве 0,5 -1 % от массы фарша. В качестве контроля использовали сырье и фарши без бактериальных заквасок.
Положения, выносимые на защиту:
1.Наивысшую биохимическую активность консорциум из штаммов молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum 28, Lactobacillus Casei37, «Наринэ» (или «Бифидумбактерин») проявляют в соотношении 1:1:2.
2.Бактериальные закваски из названных консорциумов молочнокислых бактерий:
-оказывают положительное влияние на соединительнотканные белки, функционально-технологические, структурно-механические и органолептические свойства мясного сырья, фаршей и готовой продукции;
-оказывает бактериостатическое действие по отношению к плесневым грибам и гнилостным микроорганизмам
3.Применение бактериальных заквасок из штаммов молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum 28, Lactobacillus Casei37, «Наринэ» (или « Бифидумбактерин») позволяет снизить норму вводимого при производстве колбас нитрита натрия и увеличить срок их хранения до 30 суток.
4.Производственная апробация бактериальных заквасок из подобранных штаммов молочнокислых бактерий показала его высокую эффективность.
Степень достоверности и апробация результатов
Полученные экспериментальные данные статистически обрабатывали с использованием электронных таблиц Microsoft Excel 2007 и пакета программ STAT 2. Линейную аппроксимацию данных проводили с использованием пакета статистической обработки результатов приложения Microsoft Ecxel 2000.
Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были представлены для обсуждения на VI Республиканской научно-практической конференции «Наука и инновации в Республике Мордовия»; Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы естественных наук» (Новосибирск, 2011), 11 Международной научно-практической конференции «Наука и современность» (Новосибирск, 2011); VІ Международной научно-практической конференции «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук» (Москва, 2011); ІІІ Международной заочной научно-практической конференции «Современные направления научных исследований» (Екатеринбург, 2011), Международной конференции "Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии" (Казань, 2011; 2013); Международной научно - практической конференции «Техника и технология: новые перспективы развития» (Москва, 2012;2013); Международной заочной научно-практической конференции "Интеграция мировых научных процессов как основа общественного прогресса" (Казань, 2013). По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в числе которых 4 статьи в российских научных журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, получен патент РФ №2482687 «Способ производства полукопченой колбасы (варианты)».
Канцерогенные свойства нитрозаминов
Ряд авторов рассматривают возможность ускорения процессов переработки и изменения свойства мяса путем дополнительного внесения в мясные системы специфических технологических ферментов (Крылова В.Б., Ильина Н.М. Биотехнологические аспекты модификации вторичного коллагенсодержащего сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. 1998. № 5. С. 28-30; Батаева Д.С. Ферменты для обработки мяса // Все о мясе. 1999. № 3. С. 39-41; Боресков В.Г., Докучаев С.А. Влияние ферментных препаратов на мышечную и соединительную ткань говядины // Мясная индустрия. 2000. № 10. С. 30-32; Боресков В.Г., Докучаев С.А. Использование комплексов ферментных препаратов при производстве деликатесной продукции // Мясная индустрия. 2001. №7. С.38-40; Иванкин А.Н., Неклюдов А.Д., Кудряшов Л.С.[и др.] Влияние коллагеназной активности фермента из гепа-топанкреаса крабов на биохимическое состояние объектов животного происхождения // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. №1. С.28-32; Антипова Л.В., Решетник O.A., Пономарев В.Я. Применение ферментного препарата мегатерин Г10 для обработки низкосортного мяса // Мясная индустрия. 2003. №8. С. 9-11; Писменская В.Н., Кузнецова Т.Г. Морфология низкосортного мясного сырья при воздействии ферментного препарата // «Пища. Экология. Человек»: матер. V ме-ждунар. научно-технич. конф. М., 2003. С.241-242; Титов Е. И., Апраксина С. К., Митасева Л.Ф. [и др.] К вопросу о перспективности использования коллагенсо-держащего сырья в продуктах питания // Мясные технологии. 2006. №11.С 8-12). Однако вопрос применения биотехнологических процессов направленного изменения функционально - технологических свойств мясного сырья на основе максимального и направленного изменения ресурсов остается актуальным. Это связано с недостаточной изученностью и дефицитом промышленно выпускаемых ферментных препаратов, а также отсутствием или ограниченностью научных подходов к использованию мяса с высоким содержанием соединительной ткани в технологии мясных продуктов
Одним из основных аспектов биотехнологии является безопасность пищевых продуктов. Мясные продукты - возможные источники поступления в организм человека токсичных веществ (Антипова Л.В., Глотова И.А., Рогов И.А. Методы исследования мяса и мясных продуктов. М.: Колос, 2001. 376 с.) .
Остро стоит вопрос защиты гигиенических и качественных характеристик на стадии производства, хранения и реализации полукопченых колбас. Полукопченые колбасные изделия подвергаются плесневению в период сушки и последующего хранения. Ослизнению и плесневению поверхности дорогостоящей мясной продукции способствуют нарушения санитарно-гигиенических условий и температурно-влажностных режимов производства, хранения и транспортировки, что негативно отражается на органолептических характеристиках продуктов и ограничивает возможности их реализации в торговой сети.
Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности пищевых продуктов, продуцируют высокотоксичные вещества, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами. Микотоксины, являясь вторичными метаболитами микроскопических грибов, токсичны и считаются опасными контаминантами кормов и пищевых продуктов (Кузнецова Л.С., Михеева Н.В., Казакова Е.В. [и др.] Состав плесневых грибов поражающих поверхность мясной продукции // Мясная инду 8
стрия. 2009. № 3. С. 28-30; Кузнецова Л.С., Громовых Т.И., Жаринов А.И. [и др.] Химия пищи. Безопасность пищевых продуктов. Микотоксины: учебное пособие. М.: МГУПБ, 2009. 116 с.; Демченко Ю.П.. Серегин И.Г. Разработка средств и методов защиты колбасных изделий от плесневения // Матер. IV междунар. научной конф. студентов и молодых ученых. М.: МГУПБ, 2005. С. 154-156; Серегин И.Г., Демченко Ю.П. Повышение биологической безопасности сырокопченых колбас // Ветеринария. 2008. №1. С. 51-55).
Пищевые продукты, корма для животных, содержащие микроскопические грибы с продуцируемыми ими микотоксинами, оказывают серьезное неблагоприятное влияние на здоровье человека и животных (Тутельян В.А., Кравченко А.В. Микоткосины (Медицинские и биологические аспекты). М.: Медицина, 1985. 320с.; Тутельян В.А. Питание и здоровье нации // «Проблемы обеспечения продовольственной безопасности: национальный и международный аспекты»: матер. междунар. конф. М.:, 2009. С. 109 - 115).
Удаление плесени с поверхности батонов не исключает проникновения в них опасных соединений. С учетом сложившейся экологической ситуации, неблагоприятно воздействующей на безопасность продукции, этот сегмент рынка нуждается в обеспечении гарантированной долговременной гигиенической безопасности и сохранения показателей качества колбасной продукции.
На примере трех субъектов Российской Федерации впервые показано, что приоритетными загрязнителями с максимальным значением КК (коэффициент контаминации) для хлеба и молока являются микотоксины, для мяса - нитрозами-ны, для рыбы - гистамин, для сахара - хлорорганические пестициды (Верещагин А.И., Фокин М.В., Литвинова О.С. Микробиологическая и химическая контаминация пищевых продуктов // Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова. 2007. Т.7. № 2. С.27-28; Литвинова О.С., Верещагин А.И., Михайлов Н.А. Разработка модели для оценки мониторинга за химическим загрязнением пищевых продуктов в режиме реального времени // Вопросы питания. 2009.Т. 78. № 3. С.18-24; Онищенко Г.Г., Тутельян В.А. Оценка результатов мониторинга безопасности пищевых продуктов в Российской Федерации. Микотоксины // Вопросы питания. 2010. Т. 79. № 5. С. 24-28; Литвинова О.С. Контаминация токсичными элементами импортных и отечественных пищевых продуктов (сравнительный анализ) // Вопросы питания. 2011. Т.80. № 2. С. 37- 40).
Отрицательные последствия для здоровья химических загрязнителей, содержащихся в пищевых продуктах, являются результатом не столько острого, сколько хронического воздействия и могут включать поражение почек и печени, нарушение развития плода, нарушение функции эндокринной системы, иммуно-токсичность и рак.
Следовательно, необходимы надежные способы, средства и технологические решения, которые, не нарушая традиционных технологических процессов их производства, обеспечат пролонгированную защиту мясных продуктов от поражения плесневыми грибами, дрожжами и нежелательными токсикантами.
За последнее время возрос интерес к использованию молочнокислых бактерий (МКБ) в качестве защиты от порчи пищевых продуктов. Потребитель заинтересован в том, чтобы в производстве продуктов питания не использовались химические средства защиты и жесткая термообработка продуктов с целью сохранения их качества. Возникает необходимость в разработке технологий производства продуктов, обеспечивающих исключение или снижение содержания до допустимого уровня радиоактивных биологических веществ, микро и биоорганизмов, представляющих опасность для здоровья человека. Одним из путей решения поставленной задачи может рассматриваться применение биотехнологических способов изготовления мясопродуктов, среди которых наиболее перспективным представляется использование микроорганизмов, комплексное действие ферментных систем и продуктов метаболизма которых оказывают направленное положительное влияние на свойства мясного сырья и готовой продукции. Сведения о применении биотехнологических способов обработки низкосортного мясного сырья со значительным содержанием соединительнотканных белков молочнокис 10 лыми бактериями, позволяющих рационально использовать сырьевые ресурсы, немногочисленны и перспективны.
Биотехнологические основы повышения биологической безопасности колбасных изделий
Для стабилизации окраски мяса при посоле используется нитрит натрия. Роль нитрита при посоле не ограничивается стабилизацией окраски. Помимо стабилизации окраски мяса, нитрит усиливает бактерицидное действие, оказываемое солью, кислотами и нагреванием, и защищает содержашщийся в мясе жир от окислительной порчи. Наряду с этим нитрит участвует в создании аромата продукта при солении (Зонин В.Г. Современное производство колбасных и солено -копченых изделий. СПб: Профессия, 2007. 224с.; Сарафанова Л.А.Применение пищевых добавок в переработке мяса и рыбы. СПб.: Профессия, 2007. 256с.; Куд-ряшов Л.С. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов. М.: Дели Принт, 2008. 160с.).
Нитрит натрия, как пищевая добавка, применяется в пищевой промышленности в двух целях, как антиокислитель обеспечивающий изделиям из мяса и рыбы «естественный цвет», и как антибактериальный агент, препятствующий росту Clostridium botulinum — возбудителя ботулизма, — тяжелой пищевой интоксикации, вызываемой ботулиническим токсином и характеризуемой поражением нервной системы.
При обработке нитритом натрия, в конечном счете, образуется ярко-красный нитрозомиоглобин (NOMb) в результате взаимодействия пигмента миог-лобина с окисью азота, источником которой является нитрит натрия.
Миоглобин - пигмент мышечной ткани, составляет 0,5-1 % от суммы белков мышечной ткани, играет важную роль в формировании окраски мяса и мясопродуктов. Он построен из белковой части - глобина (94 %) и простетической - гема (6 %). Центральное место в молекуле гема занимает атом железа, имеющий 6 координационных связей: одну - с молекулой глобина, четыре - с атомами азота пи-рольных колец, шестая связь участвует в образовании комплексов миоглобина с различными соединениями (О2, Н2О, NО, СО и др.). Цвет миоглобина определяется окраской гема, который зависит от валентности железа. У нативного миоглобина железо в геме двухвалентное, белок окрашен в красный цвет. Окисление железа до трехвалентного сопровождается изменением окраски гема с образованием серо-коричневых оттенков разной интенсивности. Миоглобин способен обратимо связывать кислород без окисления гема (прижизненная функция миоглобина). Эта форма белка носит название - оксимиоглобин. Длительное воздействие кислорода и других окислителей приводит к окислению миоглобина с образованием формы пигмента - метмиоглобина, имеющего серо-коричневую окраску. Миоглобин-водорастворимый глобулярный белок (Нечаев А.П., Кочеткова А.А., Зайцев А.Н. Пищевые добавки. М.: Колос, 2001. 342с). Метмиоглобин может быть вновь восстановлен в миоглобин. Процесс восстановления представлен на рисунке 1.1.
Хлористый натрий ускоряет окислительные процессы, в ходе которых накапливаются различные производные гема - простетической части мышечного пигмента миоглобина, в связи с чем, при посоле мышечная ткань теряет свою естественную окраску и приобретает серовато-коричневую с различными оттенками.
При посоле часть миоглобина остается неокисленной, и естественная окраска мяса частично сохраняется, но при последующей тепловой обработке мяса его естественная окраска полностью исчезает вследствии денатурации миоглоби-на, сопровождающейся отщеплением гема, окислением железа гема до трехвалентного с образованием парагематинов, обладающих серо-коричневой окраской. Поэтому мясопродукты предохраняют от нежелательных изменений окраски обработкой их нитритом натрия.
При обработке нитритом натрия, в конечном счете, образуется ярко-красный нитрозомиоглобин (NOMb) в результате взаимодействия пигмента миог-лобина с окисью азота, источником которой является нитрит натрия.
В этом соединении (NOMb) нитрозогруппа довольно прочно связана с железом гема, что обеспечивает сравнительную устойчивость окраски соленого мяса, которая в сыром продукте обусловлена присутствием нитрозомиоглобина, а в вареном - нитрозогемохромогена, также имеющего красный цвет. Механизм формирования нитритной окраски мяса заключается втом, что введенный в мясо нит 32
Реакция взаимодействия оксида азота с миоглобином протекает во времени. Ее скорость зависит от температуры и рН среды (оптимум рН 5,2-5,7) (Перкель Т.П. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов: учеб. пособие. Кемерово: КТИПП, 2004. 100 с). Таким образом, интенсивность окраски мясных продуктов зависит от содержания в них миоглобина и количества образующегося из нитрита оксида азота. Образующийся одновременно с оксидом азота четырехоксид азота, является сильным окислителем и окисляет часть миоглобина до метмиоглобина. Из метпигментов нитрозопигмен-ты (нитрозомиоглобин) могут образовываться только после их предварительного восстановления, поэтому эффективность стабилизации нитритной окраски мяса зависит от содержания в нем редуцирующих веществ.
Определение оптимальных соотношений подобранных видов и штаммов молочнокислых бактерий и их исследование
-Препарат «Наринэ» представляет собой ферментативную вытяжку из живых биологически активных молочнокислых бактерий actobacillus acidophilus, штамма 317/402 (патент РФ № 2203946), а также содержит концентраты живых микроорганизмов: комплекс живых антагонистически активных видов L.acidophilus, B.bifidum, B.longum, продуктов их метаболизма - органических кислот, в т.ч. незаменимых аминокислот, бактерицинов, бифидогенных факторов, которые способствуют нормальному расщеплению белка в фарше. Концентрация живых микроорганизмов в препаратах очень высокая до 109 микробных тел в 1 мл. Продукт имеет вид эмульсии (порошка) белого или бежевого цвета. actobacillus acidophilus продуцирует бактериоцин ацидоцин В. -Lactobacillus Casei -граммположительные бактерии, образующие бактериоцин казеицин. Коммерческий препарат «Бифидумбактерин» сухой относится к группе МИБП - эубиотик. Содержит живые бифидобактерии Bifidobacterium bifidum 1, обладает высокой антагонистической активностью против широкого спектра патогенных и условно-патогенных микроорганизмов кишечника (включая стафилококки, протей, энтеропатогенную кишечную палочку, шигеллы, некоторые дрож-жеподобные грибы). Использован в виде порошка (50010 6КОЕ, 850 мг).
Культуры Debaromyces hansenil не обладает нитритредуктазной активностью, не снижает рН, а, напротив, повышают его, а Pediococcus acidilactici приводит к резкому снижению рН, что дало основание исключить данные культуры из дальнейших исследований.
Определение оптимальных соотношений подобранных видов и штаммов молочнокислых бактерий и их исследование
Для определения оптимальных соотношений выбранных бак-культур, были созданы различные композиции из данных культур и из них получены бактериальные закваски. Данные исследований подбора оптимальных соотношений микроорганизмов, представлены в таблицах 2.2. Таблица 2.2-Характеристика показателей активности консорциумов культур
Оптимальность соотношений выбранных компонентов определяли по росту клеток микроорганизмов, по скорости снижения величины рН, и влиянию на содержание остаточного нитрита натрия в фарше и готовой продукции, а также их биохимическому потенциалу.
Экспериментально установлено, что при данных соотношениях, происходил равномерный рост микроорганизмов, наблюдалось оптимальное снижение величины рН, формирование характерных для колбас цвета, аромата и вкуса. При одновременном культивировании исследуемых культур друг с другом негативного влияния на их морфологию и рост обнаружено не было.
Определение соле -, желче -.феноло -, нитрито - устойчивости производили на лабораторных заквасках, содержащих различные концентрации фенола, нитрита натрия желчи и соли, для чего были изготовлены закваски, содержащие выбранные композиции микроорганизмов (объект 1 и объект 2).
Результаты исследований заквасок представлены в таблицах 3.3-3.6. Результаты исследований устойчивости культур к различным концентрациям поваренной соли представлены в таблице 2.3.
Данные таблицы 2.3. показывают, что культуры хорошо растут в стерилизованном молоке с массовой долей поваренной соли до 6 %. При изучении устойчивости к желчи выявлено, что культуры обладают высокой устойчивостью к желчи, их рост отмечается при 30% желчи.
Таблица 2.3- Устойчивость комбинированных заквасок к соли и желчи
Посол и созревание мяса в колбасном производстве осуществляется при температуре 2-4С. Поскольку минимальная температура активации выбранных культур (согласно таблицы 2.1 ) варьирует в пределах 5-15С, выполнен экспери 66 мент по выявлению % выживаемости молочнокислыхбактерий в соленом сырье, созревающем в условиях низких положительных температур. Для реализации данной задачи было изготовлены 3 образца: 1 -контрольный и экспериментальные: содержащие исследуемые композиции - Lactobacillus plantarum, Lactobacil-lus Casei, «Наринэ» в соотношении 1:1:2 (образец 1); - Lactobacillus plantarum,Lactobacillus Casei, «Бифидумбактерин» – в соотношении 1:1:2 (образец 2).
Образцы готовили следующим образом: мелкоизмельченное мясо ( по рецептуре колбасы полукопченой «Казачья») солили раствором поваренной соли (температура 4 С), плотностью 1,1150 г/см3 с содержанием хлористого натрия 15%. Количество добавляемого рассола на 100 кг мясного сырья 9,6 кг. При посоле мяса добавляли нитрит натрия (7,5 грамм на 100кг мясного сырья) , исследуемые композиции (образцы 1 и 2) в растворенном виде ( в 200 -250 мл. молока обезжиренного, температурой 37 из расчета 107 - 109на 1килограмм фарша).
Перемешивание мяса с рассолом производили до равномерного распределения раствора соли и полного поглощения его мясом. Посоленное сырье выдерживали в полиэтиленовых тазиках при температуре помещения 2 - 4С. Продолжительность выдержки посоленного мяса - 24 часа. В ходе эксперимента было установлено, что внесение в исследуемые образцы бактериальных препаратов сопровождается ростом бактерий. Так, через 24 часа в экспериментальных образцах (образцы 1 и 2) общее количество молочнокислых бактерий составило 10 6 , тогда как в контрольном образце 105 клеток в 1 грамме фарша. Наличие и количество клеток молочнокислых бактерий в закваске и в мясном фарше с исследуемыми бакпрепаратами определяли методом высева определенного количества продукта в жидкие и агаризованные селективные питательные среды, культивировании посевов при оптимальных условиях и их подсчете.
Влияние бактериальных заквасок на токсилогическую безопасность изготовленных из фаршей с бактериальными заквасками мясных продуктов
Новая технология предусматривает два способа производства полукопченых колбас: 1 способ – внесение закваски молочнокислых бактерий на стадии посола (фаршемешалка) до созревания мясного сырья, и 2 способ – внесение закваски молочнокислых бактерий и стартовых культур на стадии приготовления фарша (куттер или фаршемешалка после вторичного измельчения). Новый способ производства предусматривает применение теплой осадки (2 способ производства) по режиму: температура-38-40 C продолжительность- 3 часа или осадки (1 способ производства) с сокращением ее продолжительности до 6 часов при 12-16 С.
Бактериальные препараты вносили в виде закваски, в сухом виде или растворенном виде (в 200-250 миллилитрах молока обезжиренного, температурой 37C). Размешивание культуры в теплой воде или в молоке в течение 30 минут перед добавлением в куттер позволяет уменьшить продолжительность лаг-фазы.
Технический результат разработанных технологических решений заключается в повышении сроков хранения и улучшении санитарно-гигиенического состояния изделий, сокращении процессов осадки и сушки, улучшении органолеп-тических характеристик продукта, снижении доли остаточного нитрита натрия.
Использование бактериальных культур приводит к снижению количества остаточного нитрита натрия в готовых колбасных изделиях до 0,0002 % (протокол испытаний ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Мордовия № 24894/7127 от 22 марта 2013года) и, как следствие, канцерогенных продуктов, а прежде всего, нитрозаминов, образующихся в них в процессе копчения, термообработки и хранения. Изобретение направлено на достижение стабильности колбас при хранении, повышение их экологических характеристик и пищевой безопасности.
Предложенные композиции микроорганизмов расщепляют сахар на молочную кислоту, что приводит к снижению значения рН, торможению роста нежелательной микрофлоры в самом начале изготовления колбас, ускорению процесса денитрификации и стабилизации цветообразования. Эти факторы, значительно сокращая время технологического процесса, повышают экономическую эффективность производства и позволяют получить высококачественный продукт. Разработанная технология, позволяет снизить уровень введения нитрита натрия, относительно стандартного на 40 %, то есть до 3 мг% при обеспечении традиционной привлекательной окраски. В свою очередь это снижает риск образования таких мощных канцерогенных соединений, как нитро-замины. Использование выбранных композиций микроорганизмов в технологии производства полукопченых колбас обеспечивает: быстрое и хорошо контролируемое снижение уровня рН; улучшение текстуры готового продукта; образование окраски готового продукта за счет фермента нитритредуктазы; предотвращение окисления и прогоркания за счет фермента каталазы; образование специфического аромата за счет специфических метаболитов; микробиологическую безопасность и стойкость продукта при хранении; сокращение продолжительности производственного процесса
Изобретение обеспечивает сокращение продолжительности осадки, увеличение сроков хранения колбасных изделий, улучшение органолептических показателей и повышение безопасности колбасных изделий, а также получению обогащенных колбасных изделий с низким содержанием соли, нитрита натрия, оптимальным соотношением жир: белок : влага и пролонгированным сроком хранения
Разработанные технологии производства приводят к увеличению сроков хранения колбасных изделий в натуральной оболочке. Полукопченые колбасные изделия, полученные по традиционной, существующей технологии хранят в подвешенном состоянии при температуре не выше 12 C и относительной влажности воздуха 75-78% не более 10 суток. В охлаждаемых помещениях при температуре не выше 6C и относительной влажности воздуха 75-78% полукопченые колбасные изделия, упакованные в ящики, допускается хранить не более 15 суток. Изобретение способствует пролонгированию сроков хранения колбасных изделий в натуральной оболочке до 30 суток. На основании анализа и обобщения результатов исследований разработан проект нормативной документации производства полукопченых колбасных изделий с бактериальными заквасками. Технология опробирована на Торбеевском-подразделении ООО МПК «Атяшевский», ЗАО МПК «Торбеевский» Республики Мордовия.
