Optimization of food protector selection to ensure the integrity of bacterial starter cultures during thermal processing
Authors: Лаврухина Е.В. , Зарубин Н.Ю. , Бредихина О.В. , Гриневич А.И. , Архипов Л.О. , Межонов А.В. 
Published: May 2024

Производство пищевой рыбной продукции, в которую можно интегрировать пробиотические микроорганизмы, включает воздействие высоких температур, критичных для клеток, что негативно влияет на их сохранность в нормированных количествах. Среди эффективных подходов защиты от воздействия температур можно выделить применение низко- и высокомолекулярных протекторов (пребиотиков, моно- и полисахаридов, желатина, молочного и/или сывороточного белка), которые необходимо включать в рецептурный состав пищевого продукта, содержащего пробиотические микроорганизмы. В связи этим на базе отдела инновационных технологий Департамента технического регулирования ФГБНУ «ВНИРО» проведены исследования с использованием рыбной модельной системы на основе филе минтая (Theragra chalcogramma) для обоснования и подбора протектора, который позволит сохранить жизнеспособность клеток пробиотических микроорганизмов при термической обработке. В качестве потенциальных протекторов для защиты жизнедеятельности ранее отобранной бактериальной заквасочной культуры (L. acidophilus) были выбраны альгинат натрия и желатин. Исследовались различные концентрации пищевых протекторов (0,4; 1,0; 1,6 %), температурные режимы (60, 70, 80, 90 °С) и продолжительность обработки (30, 45, 60, 90 мин) модельных систем из филе минтая. По результатам проведенных исследований сделан вывод, что добавление протекторов с концентрацией 1,6 % является более эффективным способом повышения выживаемости бактериальных заквасочных культур в условиях повышенных температур (60, 70, 80, 90 °С). Предпочтительным является добавление альгината натрия, что способствует лучшим органолептическим характеристикам продукта, поддерживает его структуру (придает мажущую консистенцию). При этом альгинат натрия не уступает желатину по значениям ВСС и выживаемости БЗК при концентрации 1,6 %. Параметры обработки подтверждены на уровне 90 °C с продолжительностью 90 мин. При данных технологических параметрах в биотрансформированном рыбном филе с добавлением альгината натрия в количестве 1,6 % наблюдалось повышение влагосвязывающей способности (87,79 %), а выживаемость бактерий на уровне 107–108 КОЕ/г, что является положительным результатом так как в образце без добавления протектора и при его количестве 0,4 % не обнаружено живых клеток пробиотических микроорганизмов. Результаты исследований станут основой для разработки технологии пробиотического пищевого рыбного продукта – полуконсервов паштетной группы с мажущей консистенцией.

The production of fish products that can integrate probiotic microorganisms involves exposure to high temperatures critical for cells, which adversely affects their viability in regulated quantities. Among effective approaches to protect against temperature effects, the use of low- and high-molecular-weight protectors (prebiotics, mono- and polysaccharides, gelatin, milk and/or whey protein) can be highlighted, which need to be included in the formulation of a food product containing probiotic microorganisms. In this regard, research was conducted at the Department of Innovative Technologies of the Technical Regulation Department of the All-Russian Research Institute of Fisheries and Oceanography (VNIRO) using a fish model system based on Alaska pollock fillet (Theragra chalcogramma) to justify and select a protector that would maintain the viability of probiotic microorganism cells during thermal processing. As potential protectors for maintaining the viability of the previously selected bacterial starter culture (L. acidophilus), sodium alginate and gelatin were chosen. Various concentrations of food protectors (0.4, 1.0, 1.6 %), temperature regimes (60, 70, 80, 90 °C), and processing durations (30, 45, 60, 90 min) of Alaska pollock fillet model systems were investigated. According to the results of the conducted research, it was concluded that the addition of protectors with a concentration of 1.6 % is a more effective way to increase the survival rate of bacterial starter cultures under conditions of elevated temperatures (60, 70, 80, 90 °C). The preferable option is the addition of sodium alginate, which contributes to better organoleptic characteristics of the product, maintaining its structure (imparting a spreading consistency). At the same time, sodium alginate is not inferior to gelatin in terms of total viable count and survival of bacterial starter cultures at a concentration of 1.6 %. The processing parameters were confirmed at the level of 90 °C for 90 min. At these technological parameters, in biotransformed fish fillets with the addition of sodium alginate at a concentration of 1.6 %, an increase in water-binding capacity (87.79 %) was observed, and the bacterial survival rate reached 107–108 CFU/g, which is a positive result, as in the sample without the addition of a protector and at a concentration of 0.4 %, no live cells of probiotic microorganisms were detected. The results of the research will serve as the basis for the development of technology for probiotic fish food products – semi-conserves of pâté type with spreading consistency.