Введение к работе
Актуальность работы
Одной из главных задач для производителей мясной продукции является достижение высоких показателей качества и безопасности. Ряд проблем, стоящих на пути решения этой задачи, связан с распространением в мясном сырье и производственной среде предприятий микрофлоры, устойчивой к физическим факторам и химическим веществам.
Для решения данной проблемы прибегают к использованию различных консервирующих веществ, обладающих способностью подавлять нежелательную микрофлору и стабилизировать микробиологическое состояние продуктов. Однако когда стоит вопрос о влиянии консерванта на сопутствующую в исходном сырье микрофлору, а также безопасности его воздействия на организм человека, очень важно объективно подходить к выбору консерванта и его дозировки при производстве продуктов питания.
В настоящее время в качестве консервантов становятся востребованными вещества природного происхождения с антимикробными свойствами, одними из которых являются бактериоцины, продуцируемые молочнокислыми микроорганизмами, обладающие выраженным антимикробным действием в отношении широкого спектра микроорганизмов. Однако, главный фактор, ограничивающий применение бактериоцинов при производстве мясных изделий - их инактивация в мясном сырье и низкая термостабильность. Для повышения термоустойчивости бактериоцинов в мясном сырье и сохранения антимикробной активности перспективным является использование такого биополимера, как хитозан. Кроме того, хитозан влияет на защитные функции живого организма, повышая иммунитет и нейтрализуя токсичные соединения. Изучению свойств этих пищевых добавок природного происхождения посвящены многочисленные научные работы отечественных и зарубежных ученых: Л.С. Гальбрайха, И.Ф. Кайминьш, ГЛ. Ким, Д.Г. Кудлай, В.А. Петрова, Т.М. Сафроновой, К.Г. Скрябина, Г.А. Тарасенко, L. Anthonsen, R.G. Bell, N. Benkerroum, R. Bibek, A.D. Crandall, J. Delves-Broughton, S. Eswaranandam, Harry S. Rollema, AJ. Hurst, A. Nykanen, A.M. Papineau, C.A. Philips, B.K. Simpson, G. Skjak-Braek и др.
Потенциал консервантов на основе бактериоцинов, в частности на основе низина, рассматривается многими специалистами в рамках промышленного применения, однако в литературных источниках недостаточно данных о совместном действии бактериоцинов и хитозана на качество мясных продуктов, а так же безопасности их комплекса для организма человека. В связи с чем представляется актуальным обоснование технологического применения композиции низина и хитозана как консервирующего вещества при изготовлении мясных продуктов; изучения ее антимикробной активности и безопасности для здоровья потребителя.
Цели и задачи исследований
Цель данной работы - разработка антимикробной композиции на основе низина и хитозана для применения в производстве мясных продуктов, эффективной против циркулирующих в производственной среде антибиотикорезистентных микроорганизмов и безопасной для здоровья человека.
Для выполнения поставленной цели решали следующие задачи:
> изучить антибактериальную активность хитозана и препарата низина -
«Лактозин - 10» (далее по тексту - лактозин) на тестовых культурах
микроорганизмов и обосновать соотношения хитозана и лактозина в
антимикробной композиции;
> изучить антимикробную активность композиции при тепловой обработке и определить ее концентрацию для применения;
изучить антибиотикоустойчивость и генетическую структуру факторов патогенности энтеробактерий, выделенных из пищевых продуктов и объектов производственной среды;
изучить антимикробные свойства композиции в отношении выделенных культур с характерными для циркулирующих в производственной среде микроорганизмов свойствами;
провести исследования безопасности антимикробной композиции на простейших организмах и лабораторных животных;
оценить влияние антимикробной композиции на микробиологические показатели мясных продуктов и их органолептические, функционально-технологические и физико-химические показатели в процессе хранения;
разработать технологические рекомендации по применению антимикробной композиции и провести апробацию в промышленных условиях.
Научная новизна работы
доказана целесообразность сочетания лактозина и хитозана в составе композиции с антибактериальным действием, разработан и обоснован рациональный состав, а также определена ее минимальная ингибирующая концентрация для применения в технологии мясных продуктов;
предложен подход к изучению антибактериальных свойств консервирующих препаратов на культурах микроорганизмов, циркулирующих в производственной среде, с изучением их антибиотикоустойчивости и факторов патогенности;
показано, что инбредные, не свободные от специфических патогенов линии лабораторных мышей можно эффективно использовать для изучения биологического действия пищевых добавок с антимикробными свойствами;
установлено, что созданная антимикробная композиция позволяет улучшить показатели качества натуральных мясных полуфабрикатов, копчёностей и ветчины и увеличить их срок годности.
Практическая ценность работы
разработана антимикробная композиция для применения в технологии мясных продуктов с целью пролонгирования их срока годности;
проведен мониторинг микробиологического состояния мясной продукции, сырья и объектов производства мясоперерабатывающих предприятий, в результате которого выделены и идентифицированы энтеробактерий, инициирующие порчу мясных продуктов;
создан банк данных внутрипроизводственных штаммов энтеробактерий с изученными факторами патогенности и антибиотикоустойчивости;
> подтверждена биологическая безопасность антимикробной композиции при испытаниях на простейших организмах и лабораторных мышах;
разработан проект технической документации продуктов «Полуфабрикаты мясные натуральные из говядины, . свинины, баранины, птицы» с использованием антимикробной композиции;
проведена опытно-промышленная выработка мясных продуктов (полуфабрикаты натуральные гуляш «По-домашнему» ТУ 9214-002-74647007-05, курица «Деликатесная» копчёно-варёная ТУ 9213-007-40155161-2003, ветчина «К завтраку» ТУ 9213-001-74647007-05), в производственных условиях ООО ТПК «Вилон» и ООО «Метатр», показавшая целесообразность использования разработанной композиции;
полученные результаты исследования внедрены в учебный процесс: разработано и издано учебно-методическое пособие «Микробиологическая порча мяса и мясных продуктов и способы ее предотвращения» для студентов специальностей 260301 - Технология мяса и мясных продуктов, 260302 -Технология рыбы и рыбопродуктов, 240901 - Биотехнология, 240902 -Пищевая биотехнология, а так же направления подготовки уровня бакалавриата 260100 - Технология продуктов питания.
Апробация работы
Результаты исследований были представлены на следующих конкурсах и конференциях: VI Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2007); VII Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2008); семинар Учебного центра АНО ДПО «МТИМП» на базе ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова «Новые подходы в организации производства и реализации мясопродуктов» (Москва, 2009); Международная научная конференция по биоорганической химии, биотехнологии и бионанотехнологии, посвященная 75-летию со дня рождения академика Ю. А. Овчинникова (Москва-Пущино, 2009).
Исследования проводили в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)». Проект: 2.2.3.1/4209 «Коллекция культур бактерий, бактериофагов, дрожжевых и мицелиальных грибов как база для научно-образовательного процесса, сохранения биоразнообразия и развития современной биотехнологии», а также НИР «Разработать научно-обоснованные принципы создания модульных биобезопасных соединений, комплиментарных пищевым системам, базирующиеся на формировании заданных барьерных свойств продуктов питания» (фундаментальное научное исследование по заданию Федерального агентства по образованию).
Публикации
По результатам исследований, изложенных в диссертационной работе, опубликовано 17 печатных работ, в т.ч. статей в журналах, рецензируемых ВАК -4 и одно учебно-методическое пособие.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методов исследования, экспериментальной части с обсуждением результатов исследований, выводов и 7 приложений. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста и содержит 37 рисунков, 33 таблицы. Библиографический список содержит 181 наименование отечественной и зарубежной литературы.
