Влияние экзогенной молочнокислой ферментации на микроструктуру говяжьих субпродуктов 2 категории

УДК 637.07, 637.057, 637.5.032, 637.514.92, 637.522

Р. Э. Хабибуллин, М. С. Ежкова, Э. И. Минивалеева,

О. А. Решетник

ВЛИЯНИЕ ЭКЗОГЕННОЙ МОЛОЧНОКИСЛОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ НА МИКРОСТРУКТУРУ ГОВЯЖЬИХ СУБПРОДУКТОВ 2 КАТЕГОРИИ

Ключевые слова: гистология, гистологическая структура, субпродукты, рубец, селезенка, легкие, молочнокислые

закваски.

Исследовали изменение микроструктуры говяжьих субпродуктов 2 категории (говяжьи легкие, селезенка и рубец) в процессе экзогенной молочнокислой ферментации. Выявлено изменение характерных структурных элементов их тканей по сравнению с нативными образцами. Сопоставляя степень воздействия промышленных заквасок и медицинских препаратов (лактобактерин, кефирная закваска и закваска кисломолочного продукта «Наринэ»), установили, что наиболее выраженное воздействие оказала кефирная закваска.

Key words: histology, histological structure, by-products, hem, spleen, lungs, lactic acid bacteria.

The microstructure changes of beef by-products (lung, spleen and scar) during the exogenous lactic acid fermentation were researched. It was shown that significant changes of structural elements of all tissues samples were observed in comparison to native. Comparing the impact of three industrial bacterial ferments (lactobacterin, fermented product "Kefir” and fermented product “Narine”), we found that the fermented product "Kefir” demonstrated the most expressed influence on by-products structure.

Введение

В условиях глобального дефицита животного белка, усугубляющегося снижением промышленного поголовья убойных животных и снижением их мясной продуктивности использование вторичного коллагенсодержащего сырья представляется весьма перспективным. Более того, волокна коллагена по действию, оказываемому на организм человека, можно отнести к балластным веществам [1].

Коллагенсодержащее сырье, прежде всего субпродукты 2 категории, имеет низкие функционально-технологические и органолептические свойства, несбалансированный аминокислотный состав белка, а также высокую микробную обсемененность. Это основные препятствия для широкого применения субпродуктов в пищевых целях.

Поэтому совершенствование способов переработки вторичного сырья, обеспечивающих их включение в рецептуры мясных продуктов - актуальная задача, направленная на увеличение объемов производства и повышение качества готовой продукции.

На сегодняшний день известно много способов модификации свойств коллагенсодержащего сырья. Прежде всего, это физико-химические и термические способы воздействия, а также воздействие ферментными препаратами и микробными заквасками и стартовыми культурами. Среди применяемых микроорганизмов преобладают молочнокислые бактерии и бифидобактерии. В результате такой предварительной обработки могут быть получены белковые полуфабрикаты для производства мясных изделий функционального питания, в том числе диетического и специального назначения с пробиотическими свойствами [2,3]. Однако данных по изменению структурно-механических свойств сырья в процессе такого воздействия на коллагенсодержащее сырье недостаточно.

Целью работы было изучение микроструктурных свойств тканей субпродуктов 2 категории и их изменение в процессе экзогенной молочнокислой ферментации с участием бактериальной молочнокислой микрофлоры.

Экспериментальная часть

В настоящей работе исследовали субпродукты говяжьи 2 категории (рубец, легкое, селезёнка). Субпродукты приобретались в день убоя на колхозном рынке №2 г.Казани.

Для молочнокислой экзогенной ферментации использовали бактериальные закваски промышленного изготовления: медицинский препарат лактобактерин, кефирная закваска и закваска для производства кисломолочного продукта «Наринэ», которые представляли лиофилизированные культуры индивидуальных бактерий или микробных сообществ.

Для проведения экзогенной ферментации сначала готовили жидкую закваску молочнокислых бактерий. Для этого в пастеризованное молоко стерильно вносили лиофилизированную закваску из расчета 1,0 г закваски на 1 л молока, перемешивали и инкубировали при температуре 30 °С в течение 12-18 часов (так называемая ночная культура). Вели контроль полученной жидкой закваски по показателю титруемой кислотности, выраженной в градусах Тернера. Образцы субпродуктов подвергали воздействию приготовленных молочнокислых жидких заквасок в течение 96 часов при температуре +4 °С. Их соотношение составляло 100 г субпродукта на 1 л жидкой закваски.

Нативные и обработанные субпродукты исследовали при помощи анатомических и гистологических методик с последующей макро- и микроскопией изученных объектов. Для гистологических исследований исходный и обработанный материал предварительно фиксировали в 10-% растворе нейтрального формалина в течение 5 суток, затем готовили гистосрезы толщиной 7-10 мкм на замораживающем микротоме «МЗП-01». Полученные гистосрезы подвергали комбинированной окраске гематоксилином и эозином с промежуточным обесцвечиванием в подкисленной воде и этаноле, после чего их анализировали под бинокулярным микроскопом «Микмед-1» с увеличением *400 и микрофотогра-фировали с использованием цифровой фотокамеры «Сапоп».

При анализе гистологической структуры субпродуктов исследовали состояние характерных структурных элементов. У легкого оценивали следующие структурные единицы: а) бронхи; б) альвеолы и в) интерстиций. При анализе гистологической структуры рубца рассматривали: а) пучки гладкомышечных клеток; б) интерстиций. Структурные изменения селезенки оценивали по состоянию следующих структурных единиц: а) лимфоидная ткань белой пульпы; б) клетки красной пульпы и в) трабекулы.

Результаты исследования и их обсуждение

Легкие - парный орган дыхания, лежит в грудной области в виде усеченного конуса. Анатомически в легких выделяют края, поверхности и доли.

Воздухоносный отдел легких представлен бронхами разного калибра, которые при ветвлении формируют бронхиальное дерево воздухоносных путей. Каждая доля подразделяется на дольки, в которых выделяют бронхи среднего, мелкого калибра и бронхиолы - все это трубчатые структуры, имеющие трехслойное строение. Слизистая покрыта мерцательным эпителием. Средняя оболочка либо фиброзно-хрящевая, либо гладкомышечная (в бронхиолах). Наружная оболочка - соединительно-тканная адвентициальная, в ней проходят сосуды и нервы, а также содержится лимфоидная ткань, обеспечивающая иммунную защиту. Газообменный отдел легких представлен в дольках ацинусами, состоящими из альвеол. Альвеолы и кровеносные капилляры формируют аэрогематический барьер. Легкие, как и грудная полость, покрыты плеврой [4].

Гистологическая структура говяжьего легкого до и после обработки представлена на

рис. 1.

Анализируя гистологию легких, прошедших обработку лактобактерином, отмечали следующие изменения по сравнению с нативным субпродуктом. В результате воздействия молочнокислой микрофлоры выявили: а) сокращение и расслоение стенок бронхов; б) набухание стенок альвеол; в) слабое разрыхление структур интерстиция. При обработке закваской «Наринэ» наблюдали: а) сокращение просвета бронха, б) разрыхление стенок альвеол и в) разрыхление интерстиция. После обработки кефирной закваской: а) сократились стенки бронхов; б) расслоились стенки альвеол и в) произошло выраженное разрыхление интерстиция.

Рис. 1 - Гистоструктура говяжьего легкого: а - структура до обработки (контроль); б -обработанного лактобактерином; в -обработанного закваской «Наринэ»; г - обработанного кефирной закваской

Следующий субпродукт - селезенка - представляет собой периферический орган иммуногенеза и гемопоэза, в котором образуются форменные элементы крови - лимфоциты. Она выполняет иммунобиологическую и защитную функции и располагается в брюшной полости. Гистологически данный орган состоит из белой и красной пульпы, и основы - стромы, состоящей из ретикулярной ткани и трабекул. Совокупность лимфатических фолликул и лимфоидных влагалищ составляет белую пульпу. Остальная часть паренхимы селезенки образована красной пульпой. С поверхности селезенка покрыта капсулой, которая сформирована плотной неоформленной соединительной тканью с примесью гладких мышечных клеток. От капсулы отходят перекладины, или трабекулы. По всей пульпе селезенки разбросаны лимфатические фолликулы, или мальпигиевы тельца, которые представляют собой шарообразные скопления лимфоцитов в ретикулярной соединительной ткани. В лимфатических тельцах в разной степени видны светлые центры. В фолликулах видны разрезы центральных артерий, занимающих эксцентричное положение. В трабекулах находятся трабекулярные артерии, отличающиеся наличием собственной мышечной стенки, и трабекулярные вены, эндотелий которых располагается прямо на ткани трабекул. Все пространство между капсулой, трабекулами и мальпигиевыми тельцами занимает красная пульпа, образованная ретикулярной соединительной тканью, в которой проходит сеть венозных синусоидных капилляров, в той или другой мере наполненных кровью. Как правило, на микроснимках красная пульпа обычно представлена массой эритроцитов, макрофагов и плазматических клеток [4].

Изменение гистотруктуры селезенки в процессе экзогенной молочнокислой ферментации представлено на рис. 2.

Рис. 2 - Гистоструктура говяжьей селезенки: а - до обработки (контроль); б - обработанной лактобактерином; 2 - обработанной закваской «Наринэ»; г - обработанной кефирной закваской

Анализируя гистологическую картину селезенки, прошедшей обработку лактобактерином, а также сопоставляя ее с контрольным образцом, отмечали следующие изменения: а) выраженную дискомплексацию клеток белой пульпы, б) дискомплексацию клеток красной пульпы и в) разрыхление гладких миоцитов стенки сосудов. При обработке закваской «Наринэ»в селезенке произошли: а) дискомплексация клеток белой пульпы, б) дискомплексация красной пульпы и в) разрыхление структур трабекул. При обработке кефирной закваской исследованный субпродукт также претерпел определенные изменения микроструктуры, в частности а) выраженная дискомплексация клеток белой пульпы, б) дискомплексация клеток красной пульпы и в) выраженное разрыхление структур трабекул.

Рубец представляет собой начальный, самый большой отдел 4-камерного желудка (преджелудок) жвачных животных, занимает почти всю левую половину брюшной полости. Объём рубца у взрослых животных равен 4/5 объёма всего желудка, у новорождённых, питающихся только молоком, он вдвое меньше. В нем корм подвергается действию пищеварительных ферментов и перемешиванию. Рубец вмещает в себя до ста килограммов корма, поэтому он имеет очень толстую стенку и мышечные тяжи толщиной до пяти сантиметров. Цвет внутренней поверхности (слизистой оболочки) варьирует от почти черного до светлокремового или даже серо-зеленоватого (это зависит от вида корма).

В содержимом рубца имеется большое количество видов бактерий; общее их количест-10

во может достигать 10 клеток в 1 г. Рост и размножение одних микроорганизмов сопровож-

даются автолизом и отмиранием других, поэтому в рубце всегда присутствуют живые, разрушающиеся и мертвые микроорганизмы. В преджелудке содержатся кокки, стрептококки, молочнокислые, целлюлозолитические и другие бактерии, которые попадают в рубец с кормом и водой и благодаря оптимальным условиям активно размножаются. Самые важные микроорганизмы рубца - целлюлозолитические, количество которых может доходить до 109 клеток на 1 г содержимого. Они расщепляют клетчатку и способствуют ее перевариванию, что необходимо для питания жвачных животных.

Слизистая рубца представлена множеством сосочков (выростов слизистой оболочки). Как и во многих преджелудках, слизистая оболочка рубца покрыта многослойным плоским эпителием, сильно ороговевающим. Под эпителием находится собственный слой слизистой оболочки из рыхлой соединительной ткани. Мышечного слоя слизистой оболочки в рубце нет (лишь изредка могут попадаться отдельные небольшие пучки гладких миоцитов), поэтому собственный слой без резкой границы переходит в подслизистый слой, отличающийся более рыхлой соединительной тканью; в нем всегда встречаются разрезы кровеносных сосудов под-слизистого сосудистого сплетения. Мышечная ткань здесь образована гладкомышечными клетками, формирующими три пласта: циркулярный, косой и продольный. В соединительной ткани между ними локализуются нервные элементы межмышечного (Ауэрбаховского) сплетения. Серозная оболочка образована рыхлой соединительной тканью, покрытой однослойным плоским эпителием (мезотелием), который и формирует брюшину [5].

Гистоструктра рубца до и после обработки представлена на рис. 3.

Рис. 3 - Гистоструктура рубца: а - структура рубца до обработки (контроль); б - структура рубца, обработанного лактобактерином; в - структура рубца, обработанного нари-нэ; г - структура рубца, обработанного кефирной закваской

Анализируя гистологию рубца, прошедшего обработку лактобактерином, а также сопоставляя его с контрольным образцом, отмечали следующие изменения. В рубце наблюдали: а) набухание цитоплазмы гладкомышечных клеток и б) незначительное разрыхление структур интерстиция. При обработке жидкой закваской «Наринэ» в рубце установили следующие процессы: а) набухание цитоплазмы гладкомышечных клеток; б) разрыхление структур интер-стиция. При обработке кефирной закваской в рубце отмечали: а) набухание цитоплазмы гладкомышечных клеток и б) выраженное разрыхление структур интерстиция.

Заключение

В результате проведенных исследований установлено, что в процессе экзогенной молочнокислой ферментации под воздействием молочнокислых микроорганизмов (кефирной закваски, лактобактерина, закваски «Наринэ») произошли заметные изменения гистологической структуры органов в сравнении с контрольными образцами. Степень изменения гистоструктуры главным образом зависела от вида закваски и от строения исходного материала. Выявили разрыхление, иногда вплоть до гомогенизации, структур интерстиция, расслоение оболочек в трубчатых элементах (стенки бронхов в легких, гладкомышечные клетки стенки рубца и средней оболочки сосудов), набухание цитоплазмы паренхиматозных клеток и дискомплексацию их. Эти изменения сопровождались размягчением консистенции ферментированных органов, рыхлостью паренхиматозных и интерстициальных элементов, улучшением органолептических показателей.

Сопоставляя степень воздействия исследованных молочнокислых заквасок, мы установили, что из трех исследованных образцов молочнокислой микрофлоры наиболее выраженное воздействие на субпродукты оказала кефирная закваска. Этот факт хорошо коррелирует с ранее полученными данными по функционально-технологическим свойствам субпродуктов, в которых также заметно более выраженное воздействие кефирной закваски. Этот факт можно объяснить ее более высокой ферментативной активностью и дополнительным воздействием продуцированных органических кислот, прежде всего молочной и уксусной, а также спирта на структуры субпродуктов.

Литература

1. Титов, Е.И. Коллагенсодержащее сырье в технологии мясных продуктов / Е.И. Титов, С.К. Апраксина, Л.Ф. Митасева, А.Ю. Соколов. - М.: Мясная индустрия, 2008. - № 12. - С. 31-35.

2. Пономарев, В.Я. Оценка качества колбасных изделий, выработанных с применением белковых гидролизатов / В.Я. Пономарев, Э.Ш. Юнусов, Г.О. Ежкова, О.А. Решетник // Вестник Казан. технол. унта. - 2010. - № 9. - 590-594 с.

3. Пономарев, В.Я. Изучение биологических показателей новых ферментированных мясных продуктов / В.Я. Пономарев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 5. - 616-620 с.

4. Хэм А., Кормак Д. Гистология. - М.: Мир, 1982.- Т.1. - 272 с.

5. Шубникова Е.А. Функциональная морфология тканей. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - 278 с.

© Р. Э. Хабибуллин - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, Ыге-tik@yandex.ru; М. С. Ежкова - д-р вет. наук, проф. той же кафедры; Э. И. Минивалеева - асп. той же кафедры, minivaleevaelvira@mail.ru; О. А. Решетник - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ.