СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ, В ТОМ ЧИСЛЕ ВКУСОАРОМАТИЧЕСКИХ, ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЛУФАБРИКАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ ИЗ РУБЛЕНОГО СЫРОГО МЯСА
METHOD FOR IMPROVEMENT OF ORGANOLEPTIC AND TASTE-AND-FLAVOUR INDICES OF SEMI-PRODUCTS PRODUCED USING CHOPPED RAW MEAT COMPONENTS

Область техники
Изобретение относится к области пищевой промышленности. В частности, оно может быть использовано в мясоперерабатывающей промышленности. Так, например, с использованием изобретения можно изготовить как непосредственно мясной фарш, котлеты, купаты, так и составные продукты питания, такие как пельмени, блинчики с мясной начинкой и т.д.
Уровень техники
Целенаправленное использование микроорганизмов при приготовлении мясного фарша связано с образованием специфических биологически активных компонентов: органических кислот, бактериоцинов, ферментов, витаминов и других, что улучшает санитарно-микробиологические и органолептические показатели готового продукта. В качестве стартовых культур в настоящее время используют различные микроорганизмы, в частности пропионокислые и бифидобактерии применяют для производства колбасных изделий (Хамагаева И.С., Ханхалаева И.А., Заиграева Л.И. Использование пробиотических культур для производства колбасных изделий. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. 204 с.).
Доминирующим критерием отбора микроорганизмов в качестве стартовых культур во всем мире служит степень их влияния на вкусоароматические характеристики готового продукта. Микроорганизмы и их ферментативные комплексы осуществляют деструкцию основных компонентов мяса и трансформацию их во вкусовые, ароматические и физиологически активные соединения, определяющие органолептические свойства продукта.
Успешное протекание технологического процесса при обработке мясного фарша бактериями во многом зависит от активности закваски.
Активность большинства микроорганизмов обусловлена их основными свойствами: способностью быстро размножаться, широким спектром возможных биохимических реакций и высокой приспособляемостью к меняющимся внешним условиям. Видовой состав заквасок, используемых в производственных условиях, очень разнообразен и постоянно расширяется. В настоящее время получили широкое распространение термофильные молочнокислые бактерии (МКБ) в связи со сходством их температуры культивирования с температурой тела человека. Однако в случае использования МКБ для обработки мясного фарша технология, связанная с повышенной температурой культивирования бактерий, не эффективна, из-за негативного влияния на производственное сырье, то есть на мясной фарш. Традиционной и наиболее изученной во всем мире закваской служат мезофильные МКБ, а именно бактерии вида Lactococcus lactis (L. lactis).
Научные исследования направлены в первую очередь на изучение безопасности применения МКБ, в частности, в пищевой промышленности. В связи с этим особый интерес представляет тема утраты генов и упрощения клеточного метаболизма МКБ как следствие адаптации клеток к обогащенным питательным средам (Burne R.A., et al. J. Bacteriol. 2007. V.189. N.4. P.1209-1218). Особо выделяется генетическая изменчивость мезофильных лактококков, то есть бактерий вида L. lactis (Le Bourgeois Р., et al. J. Bacteriol. 2000. V.182. N.9. P.2481-2491; van Hylehama Vlieg J.E.T., et al., Current Opinion in Biotechnology. 2006. V.17. P.1-8; Nomura M., et al. J. Appl. Microbiol. 2006. V.101. P.396-405). Данные исследования свидетельствуют о том, что штаммовое разнообразие лактококков связано в первую очередь с адаптационными механизмами, эволюционно выработанными как приспособительная реакция на смену среды обитания. Фактор штаммового разнообразия лактококков не является предметом, обсуждаемым в контексте безопасности их для здоровья человека. Определяющее значение для возможности использования молочнокислых мезофильных бактерий, выделенных из различных природных источников, в качестве заквасок является подтверждение родового и видового соответствия их L. lactis (Федеральный закон Российской Федерации от 02.01.00 №29-Ф3 "О качестве и безопасности пищевых продуктов" (ред. 30.06.03), "Собрание законодательства Российской Федерации", 10.01.00, №2, ст.150).
В связи с указанными видовыми особенностями бактерий L. lactis особую значимость представляет разработка условий культивирования чистых культур лактококков. Известны синтетические или, иначе называемые, искусственные питательные среды, которые используются, помимо молока, для культивирования лактококков. Они могут состоять из набора отдельных аминокислот, углеводов и минеральных веществ, представляя собой сложные композиции (например, Cocaign-Bousque M., et al. J. Appl. Bacteriol. 1995. V.79. P.108-116) или являться совокупностью сложных органических субстратов, таких как различные пептоны, дрожжевой и мясной экстракты, углеводы и нейтрализующие действие молочной кислоты компоненты (например, общепринятая в мире питательная среда М17: Terzaghi B.E., Sandine W.E. J. Appl. Microbiol. 1975. V.29. P.807-813). Однако культивирование лактококков на этих средах имеет ряд недостатков, особо значимых в производственных условиях. Их значительная стоимость и многокомпонентность, а также негативное влияние на вкусоароматические качества конечного пищевого продукта создают препятствие для обработки мясного фарша лактококками.
Недостатки при использовании в процессе наращивания бактериальной биомассы искусственных питательных сред были отмечены при создании лечебно-профилактического средства "БИОНОРМ", в состав которого входят бактерии L. lactis (RU №2151796).
Другим негативным фактором, осложняющим применение лактококков при обработке мясного фарша, является то, что неадаптированные бактерии находятся в биологически и биохимически неактивной форме.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка условий культивирования и адаптации клеточной популяции при получении активно действующей закваски на основе бактерий вида L. lactis, способствующей улучшению вкусоароматических свойств мясного фарша.
Технический результат от использования изобретения:
- повышение органолептических, в том числе вкусоароматических качеств пищевых продуктов;
- обеспечение функционально активной формы бактериальной популяции в пищевом продукте;
- сохранение качества пищевого продукта в течение длительного времени;
- использование меньшего числа компонентов в сравнении с аналогами.
Для получения заявленного технического результата предлагается следующее.
7
6
С целью улучшения органолептических, в том числе вкусоароматических показателей, предназначенных для хранения в течение более 4 часов предполагающих для получения конечного продукта термическую обработку полуфабрикатов, полученных с использованием рубленных компонентов из сырых мяса, и/или субпродуктов, и/или птицы, и/или дичи, и/или рыбы, и/или морепродуктов, и/или пресмыкающихся, в процессе изготовления упомянутых полуфабрикатов в состав их сырья, в основном состоящего из упомянутых компонентов, в количестве не менее 5% от массы последнего, обеспечивая перемешивание получаемой композиции, вводят технологическую бактериальную суспензию L. lactis, при этом предварительно непосредственно перед упомянутым введением - не более чем за 24 часа осуществляют ее приготовление, для чего производят соответствующий объем биоактивной среды путем растворения в питательном субстрате сахара в количестве не более 6% от упомянутого объема, и далее в количестве не менее 0,05% от упомянутого объема добавляют в такую среду исходную бактериальную суспензию, содержащую исходные бактерии L. lactis, выращенные до титра не менее 10 кл/мл, а затем в течение промежутка времени длительностью от 1 до 15 часов в упомянутой среде культивируют бактерии L. lactis до титра не менее 10 кл/мл, после чего и осуществляют перемешивание.
Технологическую суспензию могут вводить в количестве от 10 до 60% от массы конечного продукта.
8
Технологическая суспензия может быть приготовлена не ранее чем за 2 часа до введения, при этом моментом ее окончательного приготовления считают достижение содержащимися в ней бактериями титра не менее 10 кл/мл.
При приготовлении технологической суспензии в качестве исходных могут использоваться либо бактериальные штаммы ВКПМ В 6922 или ВКПМ В 6920, либо полученные в результате селекции при температуре до 41°С бактериальные штаммы ВКПМ В 5751 ВКПМ В 5750 или ВКПМ В 5746, либо полученные в результате селекции при колебании температурного режима от 16 до 30°С из штамма ВКПМ В 8354 бактериальные штаммы TV21 или TV4.
В качестве питательного субстрата могут использовать композицию, выбранную из перечня: среда М17; молоко; «мясная вода»; синтетическая среда, содержащая пептон.
В качестве сахара может использоваться: фруктоза, глюкоза, лактоза.
В питательном субстрате сахар могут растворять в количестве не более 3%.
В питательную среду исходную суспензию могут добавлять в количестве не менее 0,3%.
Культивирование могут проводить в течение не менее 4 и не более 8 часов.
8
Возможно использование исходной суспензии, содержащей бактерии, выращенные до титра не менее 10 кл/мл.
Культивирование могут проводить в диапазоне температур от 22 до 32°С.
Объем емкостей для культивирования может быть не менее 0,1 и не более 10000 л.
8
Культивирование могут проводить до титра не менее 10 кл/мл.
Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретений
Для улучшения органолептических, в том числе вкусоароматических, показателей предназначенных для хранения в течение более 4 часов, предполагающих для получения конечного продукта термическую обработку полуфабрикатов, полученных с использованием рубленых компонентов из сырых мяса, и/или субпродуктов, и/или птицы, и/или дичи, и/или рыбы, и/или морепродуктов, и/или пресмыкающихся придерживаются следующих соображений.
7
6
В процессе изготовления упомянутых полуфабрикатов в состав их сырья, в основном состоящего из упомянутых компонентов, в количестве не менее 5% от массы последнего, обеспечивая перемешивание получаемой композиции, вводят технологическую бактериальную суспензию L. lactis, при этом предварительно непосредственно перед упомянутым введением - не более чем за 24 часа - осуществляют ее приготовление, для чего производят соответствующий объем биоактивной среды путем растворения в питательном субстрате сахара в количестве не более 6% от упомянутого объема, и далее в количестве не менее 0,05% от упомянутого объема, добавляют в такую среду исходную бактериальную суспензию, содержащую исходные бактерии L. lactis, выращенные до титра не менее 10 кл/мл, а затем в течение промежутка времени длительностью от 1 до 15 часов в упомянутой среде культивируют бактерии L. lactis до титра не менее 10 кл/мл, после чего и осуществляют упомянутое перемешивание.
Технологическую суспензию вводят в количестве от 10 до 60% от массы конечного продукта.
8
Технологическую суспензию приготавливают не ранее, чем за 2 часа до введения, при этом моментом ее окончательного приготовления считают достижение содержащимися в ней бактериями титра не менее 10 кл/мл.
При приготовлении технологической суспензии в качестве исходных используют либо бактериальные штаммы ВКПМ В 6922 или ВКПМ В 6920, либо полученные в результате селекции при температуре до 41°С бактериальные штаммы ВКПМ В 5751, ВКПМ В 5750 или ВКПМ В 5746, либо полученные в результате селекции при колебании температурного режима от 16 до 30°С из штамма ВКПМ В 8354 бактериальные штаммы TV21 или TV4.
В качестве питательного субстрата используют композицию, выбранную из перечня: среда М17; молоко; «мясная вода»; синтетическая среда, содержащая пептон.
В качестве сахара используют вещество, выбранное из перечня: фруктоза, глюкоза, лактоза.
В питательном субстрате сахар растворяют в количестве не более 3%.
В питательную среду исходную суспензию добавляют в количестве не менее 0,3%.
Культивирование проводят в течение не менее 4 и не более 8 часов.
Задача настоящего изобретения решалась путем создания биоактивной среды на основе мясной воды, применяемой в лабораторных условиях в качестве составной части питательных сред при культивировании микроорганизмов, и фруктозы, а также разработкой соответствующего технологического режима культивирования бактерий L. lactis, направленного на достижение функционально активной формы бактериальной популяции при попадании ее в мясной фарш.
Развитие бактериальных популяций представляет собой смену физиологических состояний клеток популяции, а именно, лагпериода (подготовка клеточного метаболизма к делению), логарифмической стадии роста (максимально быстрое деление клеток в данной среде), переходной (замедление темпа клеточного деления) и стационарной стадии (остановка деления клеток). Сравнительное изучение роста бактерий L. lactis на синтетической среде и на восстановленном, обогащенном дрожжевым экстрактом молоке, позволило определить, что время лаг-фазы является более коротким в восстановленном молоке (1 час), чем в синтетической среде (1,7 часа), а переход в стационарную фазу происходит после 8 часов культивирования (Larsen N., et al, Appl. Environ. Microdiol. 2006. V.72. N.2. P.1173-1179). Замедление темпа деления бактерий наблюдали после 4 часов культивирования. Следовательно, изменение метаболизма клеток в процессе их роста можно ожидать в течение последних четырех часов развития бактериальной популяции.
Лактококки - факультативные анаэробы - получают энергию путем брожения. Лактококки в среде с достаточной концентрацией углеводов (например, глюкоза, лактоза) при рН 7,0 и 30°С в анаэробных условиях образуют из сброженного сахара до 95% молочной кислоты, в средах с ограниченным содержанием сахаров они сбраживают их по гетероферментативному пути, образуя кроме молочной, уксусную и муравьиную кислоты, а также этиловый спирт. Пути сбраживания углеводов лактококками зависят также и от температуры: при 30-37°С происходит гомоферментативное сбраживание, при 15-20°С - гетероферментативное (Всероссийский смотр-конкурс Эврика-2007, Черкашин А.В. Донской государственный университет). Из другого литературного источника известно, что в зависимости от скорости роста бактерий пируват, являясь конечным продуктом гликолиза, либо полностью конвертируется в L-лактат, либо обусловливает продукцию смеси L-лактата, ацетата, этанола или формата (Garrigues С. et al. J. Bacteriol. 1997. V.179. Р.5282-5287; Qian N. et al. Microbiology. 1997. V.143. P.855-865). Таким образом, неоптимальные условия культивирования и, как следствие, низкая скорость роста сопряжены с изменением метаболизма лактококков.
Другим примером динамического изменения темпа деления лактококков вследствие усложнения их метаболизма являются две фазы логарифмического роста L. lactis в молоке. В результате последовательного использования в качестве источника азота олигопептидов (более трех аминокислотных остатков), а затем в случае наличия генов протеолитической активности, - молекул b-казеина, расщепляемых на необходимые по размеру олигопептиды, деление бактерий сопряжено с изменением скорости роста (Juilard V., et al. Appl. Environ. Microbiol. 1995. V.61. N.8. P.3024-3030).
Основываясь на этих литературных данных было определено, что биоактивная среда для культивирования лактококков с целью добавления их в мясной фарш должна отличаться следующими тремя качествами: 1) содержать небольшое количество легко доступного клеткам источника азота, 2) избыток стимулирующего деления бактерий источника углерода и 3) наличие биологически активных, обладающих стимулирующим деление клеток, веществ, в том числе витаминов.
В качестве первого компонента биоактивной среды предлагается использовать так называемую «мясную воду», традиционно применяемую как составную часть при приготовлении лабораторных питательных сред для культивирования микроорганизмов (М.Н.Пименова, Н.Н.Гречушкина, Л.Г.Азова. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. Малый практикум. Под. ред. проф. Н.С.Егорова. Изд-во Московского университета. 1971. с.66-67. 222 с.).
Среда, известная под названием «мясная вода», широко используется при работе с различными микроорганизмами. Она входит как составная часть для питательных сред, в частности, мясопептонного бульона (МПБ). «Мясная вода» богата экстрагированными из мяса веществами, в том числе водорастворимыми витаминами.
Один из возможных способов приготовления: 500 г мяса, освобожденного от костей, жира и сухожилий, разрезают на мелкие кусочки (или пропускают через мясорубку), заливают 1 л водопроводной воды и оставляют при комнатной температуре на 12 часов или в термостате при 30°С - на 6 часов, а при 37°С - на 2 часа. За это время из мяса экстрагируются различные вещества, в том числе водорастворимые витамины. Затем мясо отжимают через марлю или полотно и фильтрат кипятят 5 мин. При этом свертываются белки. Остывшую массу фильтруют через ватный фильтр и доливают водой до первоначального объема.
Вторым компонентом предпочтительно должна выступать фруктоза, добавленная в количестве 1-2%. Она является полезным для здоровья человека сахаром и имеются данные об использовании ее как стимулятора роста для бифидобактерий при приготовлении мягких сыров (Н.А.Дидух и др. Biсник ДонДУЕТ. - Донецьк: ДонДУЕТ, 2005. - №1 (25). - С.16-21. Биоактивная среда такого состава активизирует быстрый роста бактерий L. lactis, что позволяет, во-первых, существенно сократить время культивирования бактерий для накопления достаточного количества биомассы (приблизительно титр клеток 108 кл/мл) с 8-9 часов, обычно необходимых для выращивания лактококков (Степаненко П.П. Микробиология молока и молочных продуктов: Учебник для ВУЗов. - Сергиев Посад, ООО "Все для Вас - Подмосковье". 1999) до 4-4,5 часа, во-вторых, обусловить перенос бактерий в мясной фарш на таком этапе развития бактериальной популяции, когда клетки в ней способны переключиться на другой, более сложный тип метаболизма, в-третьих, предложенная среда абсолютно не обладает негативным действием на качество конечного продукта и легко доступна в приготовлении на предприятиях, перерабатывающих мясной фарш. Замедление темпа деления бактерий при переносе их в мясной фарш обусловлено более сложнодоступным питательным субстратом, что приводит к замедлению скорости роста бактерий. При этом, как было отмечено выше, пируват, не полностью конвертируется в L-лактат, а приводит к образованию смеси L-лактата, ацетата, этанола или формата (есть данные о продукции муравьиной кислоты). Эти вещества оказывают положительное действие на органолептические свойства и качество конечного продукта, приготовленного из мясного фарша, обработанного бактериями вида L. lactis.
8
Пример 1. Бактериальную суспензию L. lactis (титр бактерий 10 кл/мл), выращенную на модифицированной питательной среде М17 (Terzaghi B.E., Sandine W.E. J. Appl. Microbiol. 1975. V.29. P.807-813) с добавлением «мясной воды» и 1% фруктозы, добавляли в мясной фарш в таком количестве, что она составляла основную часть его жидкой фазы. Выдерживали смесь в течение 1-1,5 часа. Хранили при температуре 8°С. Новый компонент создавал дополнительный вкусовой оттенок конечного продукта, приготовленного из обработанного мясного фарша, что объясняли наличием в питательной среде пептона, а также дрожжевого и мясного экстрактов. При этом ухудшения качества продукта не наблюдалось в течение времени большего, чем в случае необработанного бактериями мясного фарша.
8
Пример 2. Бактериальную суспензию L. lactis (титр бактерий 10 кл/мл), выращенную на «мясной воде» и 2% фруктозе, добавляли в мясной фарш, также, как в примере 1. При аналогичном проведении эксперимента дополнительный вкусовой оттенок, связанный с компонентами среды М17 отсутствовал. При этом приготовленный мясной фарш имел более выраженные вкусоароматические свойства.