Prediction of parameters of biotransformation of fish raw materials by bacterial starter cultures using mathematical models
Authors: Зарубин Н.Ю. , Лаврухина Е.В. , Бредихина О.В. , Гриневич А.И. 
Published: March 2023

В стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 г. отмечены цели и задачи по продвижению принципов здорового питания и созданию условий для производства пищевой продукции нового поколения с заданными характеристиками качества, а также по разработке современных технологий производства пищевых ингредиентов и технологий переработки пищевой продукции, включая биотехнологии. В связи с этим в пищевой биотехнологии особое внимание уделяется биотрансформации перспективными штаммами бактериальных заквасочных культур для получения пищевой продукции с улучшенными качественными характеристиками и функциональной направленностью. Биотрансформация с использованием бактериальных заквасочных культур может быть способом повышения сроков годности рыбной продукции, улучшения ее органолептических свойств и повышения питательной ценности за счет образования метаболитов их жизнедеятельности, являющихся основным фактором биоконсервирования и синтеза витаминов и других биологически активных веществ. Пробиотические свойства бактериальных заквасочных культур будут оказывать существенное влияние на оптимизацию индигенной микрофлоры желудочно-кишечного тракта, тем самым укреплять организм человека и его иммунную систему в целом для поддержания здорового образа жизни. Развитие данной тенденции связано с интересом населения РФ к продукции с пробиотической направленностью. В связи с этим проведен анализ данных по обоснованию использования бактериальных заквасочных культур для биотрансформации рыбного сырья, а также подобраны необходимые бактериальные заквасочные культуры. Основываясь на теоретической и практической базе, построены математические модели процесса биотрансформации бактериальными заквасочными культурами в зависимости от свойств рыбного сырья и биотехнологических особенностей вносимых микроорганизмов. Используемый алгоритм математического моделирования на основе языка программирования Python c применением библиотек NumPy, Matplotlib и SciPy позволит спрогнозировать оптимальные условия и параметры биотрансформации рыбного сырья бактериальными заквасочными культурами. Проведенные исследования будут использованы для дальнейшего подтверждения и разработки технологических режимов биотрансформации рыбного сырья бактериальными заквасочными культурами с целью его применения в рецептурных составах продуктов «быстрого питания», содержащих функциональные компоненты, что обосновано ускоренным ритмом жизни и желанием современного общества следить за своим питанием, употребляя продукты, поддерживающие здоровый образ жизни.

The strategy for improving the quality of food products in the Russian Federation until 2030 outlines the goals and objectives to promote the principles of healthy nutrition and create conditions for the production of new generation food products with specified quality characteristics, as well as the development of modern technologies for the production of food ingredients and food processing technologies, including biotechnologies. In this regard, in food biotechnology, special attention is paid to biotransformation by perspective strains of bacterial starter cultures to produce food products with improved quality characteristics and functional orientation. Biotransformation using bacterial starter cultures can be a way to increase the shelf life of fish products, improve its organoleptic properties and increase nutritional value due to the formation of metabolites of their vital activity, which are the main factor in the bioconservation and synthesis of vitamins and other biologically active substances. Probiotic properties of bacterial starter cultures will have a significant impact on the optimization of the indigenous microflora of the gastrointestinal tract, thereby strengthening the organism of man and its immune system as a whole to maintain a healthy lifestyle. The development of this trend is due to the interest of the population of the Russian Federation in products with a probiotic orientation.In this regard, the analysis of data on the justification of the use of bacterial starter cultures for the biotransformation of fish raw materials was carried out, and the necessary strains of microorganisms were selected. Based on the theoretical and practical basis, mathematical models of the process of biotransformation by bacterial starter cultures are constructed depending on the properties of fish raw materials and biotechnological features of the introduced strains of microorganisms. The used mathematical modeling algorithm based on the Python programming language using NumPy, Matplotlib, and SciPy libraries will allow predicting optimal conditions and parameters of biotransformation of fish raw materials by bacterial starter cultures. The conducted research will be used to develop technological modes of biotransformation of fish raw materials by bacterial starter cultures for its subsequent use in the formulations of «fast food» products containing functional components, which is justified by the accelerated rhythm of life and the desire of modern society to monitor their nutrition by eating products that support a healthy lifestyle.