Биотехнология — это наука, изучающая возможности применения живых организмов, их систем или продуктов их деятельности для решения технологических задач, направленных на улучшение качества жизни людей или на создание лекарств и товаров в различных отраслях промышленности. Биотехнология является важнейшим разделом современной биологии, которая, как и физика, стала в конце XX в. одним из ведущих приоритетов в мировой науке и экономике.
Биотехнология в пищевой промышленности ориентирована на создание новых видов продуктов и пищевых добавок, а так же на улучшение качества традиционных продуктов питания [1, 2]. Решить такую актуальную задачу, как потребность в экологически чистых продуктах питания, удовлетворяющих потребительский спрос [3, 4, 5, 6], позволяют возможности биотехнологии. Помимо решения продовольственной проблемы перед пищевой промышленностью стоит ряд других, не менее важных задач, решение которых возможно с помощью биотехнологий уже применяемых и внедряемых в пищевой промышленности. Одной из таких является проблема контроля качества на разных стадиях производства, начиная от сырья и заканчивая готовой продукцией. В задачи служб контроля качества входит определение наличия примесей микробиологического (патогенная микрофлора) и химического (токсичные и вредные вещества) характера [7].
В настоящее время производственные процессы, основанные на жизнедеятельности микроорганизмов, приобрели огромное значение. Современная биотехнология прямо или косвенно связана с генной инженерией — созданием новых форм микроорганизмов путем непосредственного изменения их генетической системы для получения высокоэффективных полезных штаммов, что влечет за собой увеличение разнообразия биотехнологической продукции.
Достижение превосходства в биотехнологии — одна из важных задач в экономической политике промышленных государств. Возможно, что в XXI веке биотехнология окажет решающее воздействие на решение таких важных проблем, как охрана здоровья, обеспечение человека продовольствием, охрана окружающей природы и энергообеспечение [8].
Один из путей решения такой проблемы связан с биотехнологическим принципом модификации мясного сырья — направленным регулированием хода биотехнологических, физико-химических и микробиологических процессов, в результате которых формируется структура, цвет и вкусоароматические характеристики готового продукта. Целенаправленное использование микроорганизмов способствует получению стабильного качества готового продукта. Технологическое действие микроорганизмов связано с образованием специфических биологически активных компонентов: органических кислот, бактериоцинов, ферментов, витаминов и других, что способствует улучшению санитарно-микробиологических, органолептических показателей готового продукта, а также позволяет интенсифицировать производственный процесс.
Несмотря на достаточно обширный теоретический и экспериментальный материал, накопленный в настоящее время исследователями по применению стартовых культур при производстве мясопродуктов [9], представляет научный и практический интерес исследование микроорганизмов с пробиотическими свойствами.
В настоящие время на рынке стартовые культуры конкурируют с пищевыми добавками, выполняющими ту же технологическую роль, в частности с глюконо-дельта-лактоном (ГДЛ). Недостатком ГДЛ является то, что его применение вызывает окислительную порчу жира — прогоркание, так как это соединение — окислитель, и второй недостаток — колбаса с ним быстро высыхает и становится очень твердой и требует скорейшей реализации. С точки зрения функционального питания нашего населения ряд молочных бактерий имеет пробиотические свойства, за счет которых улучшается пищеварение, микробиоценоз, иммунитет, обмен веществ в условиях нестабильной экологической ситуации. В перспективе в производстве мясных продуктов могут появиться нетрадиционные биотехнологии, основанные на изучении полезных свойств микроорганизмов, используемых в качестве стартовых культур.
Доминирующим критерием отбора микроорганизмов в качестве стартовых культур служит степень влияния микроорганизма на вкусоароматические характеристики готового продукта в условиях интенсификации технологий производства мясопродуктов. Общепринятыми ароматообразователями являются представители семейства микрококков и отдельные штаммы молочнокислых бактерий. Кроме того, успешное протекание технологического процесса при производстве мясопродуктов в большей степени зависит от активности используемой закваски. При составлении заквасок учитывается ряд определенных признаков молочнокислых бактерий, характеризующих их производственную ценность. Это, помимо вышеперечисленных органолептических показателей, устойчивость к поваренной соли, желчи, нитриту натрия, с целью получения стойких бактериальных заквасок; сочетаемость штаммов при их совместном культивировании и т. д. [10].
Большое значение также имеет протеолитическая активность используемых микроорганизмов, которая определяется в расщеплении белков мяса. Данный принцип используется в повышении качественных характеристик малоценного в пищевом отношении коллагенсодержащего сырья [11].
Молочнокислые бактерии обладают исключительно лабильным метаболизмом и способны приспосабливаться к изменению среды благодаря вариабельному приспособительному обмену. При внесении в колбасный фарш в виде бактериальных заквасок их продукты метаболизма играют важную роль в формировании аромата. Микроорганизмы и их ферментативные комплексы осуществляют деструкцию основных компонентов мяса и трансформацию их во вкусовые, ароматические и физиологически активные соединения, определяющие органолептические свойства готового продукта, его усвояемости в организме человека, биологическую ценность и безопасность для потребителя.
Выявлена способность гомоферментативных молочнокислых бактерий к образованию нелетучих кислот, которые могут повлиять на развитие вкуса. Примером может служить молочная кислота, которая очень сильно влияет на вкус колбасных изделий [12]. Lactobacillus casei обладает способностью интенсивно расщеплять легкоусвояемые белки мышечной ткани и параллельно расщеплять трудно- усвояемые белки соединительной ткани. При этом выделяются продукты роста жизнедеятельности бактерий в виде экзоферментов, чем и обусловлен прирост массы аминного азота — в три раза интенсивнее убыли водорастворимого белка. Устойчивая динамика снижения рН свидетельствует о накоплении молочной кислоты [8, 12].
К таким культурам относятся бифидобактерии и пропионовокислые бактерии. При естественном способе введения они оказывают благоприятные эффекты на физиологические функции, биохимические реакции организма через оптимизацию его микроэкологического статуса.
Пропионовокислые бактерии способны расти при низких температурах, накапливать ароматические соединения, продуцировать антимутагенные вещества, витамин В12, аминокислоты, обладают антагонистической активностью к патогенной и условно патогенной микрофлоре, являются слабыми кислотообразователями.
Наряду с использованием микроорганизмов, обладающих позитивными технологическими свойствами, особенно актуально исследование возможности введения в состав бактериальных препаратов штаммов, определяющих здоровый биоценоз в организме человека. Последний стимулирует процессы ферментации в желудочно-кишечном тракте, уровень усвояемости питательных веществ. На сегодняшний день наиболее перспективным является создание бактериальных препаратов с использованием представителей нормальной микрофлоры человека [12].
Микрофлора человека представлена лактобактериями, бифидобактериями, стрептококками, стафилококками, грибами эшерихиями и другими. Бифидобактерии доминируют в микробиоценозе человека, составляя 95 % всей микрофлоры. Именно бифидофлоре отводится ведущая роль в нормализации микробиоценоза кишечника, улучшение процессов всасывания и гидролиза жиров, белкового и минерального обмена, поддержание неспецифической резистентности организма.
Бифидобактерии обладают высокой антагонистической активностью, способностью разрушать токсические метаболиты, расти в анаэробных условиях, накапливать ароматические соединения, редуцирующие вещества, что весьма привлекательно для использования в колбасном производстве. Бифидобактерии, имея низкую непредельную кислотность, выступают мощным регулятором активной кислотности фарша в период осадки без ухудшения его качества. В период осадки происходит интенсивный рост молочнокислых палочек и бифидобактерий, сокращается процесс осадки. Основным продуктом метаболизма бифидобактерий при сбраживании углеводов является молочная кислота, накопление которой благоприятно влияет на консистенцию. Бифидобактерии обладают способностью связывать кислород воздуха и резко понижать окислительно-восстановительный потенциал, что, вероятно, предохраняет липиды от окисления.
Положительное действие обработки заквасками бифидобактерий на органолептические и технологические показатели коллагенсодержащего сырья в составе мясных систем не достаточно изучено и работы в этой области являются актуальными.
На кафедре «Прикладная биотехнология» Южно-Уральского государственного университета ведутся исследования [13–18], направленные на изучение биотехнологических свойств микроорганизмов в мясной системе для обоснования их использования как стартовых культур, а также физико-химических, биохимических, биотехнологических свойств мяса, ферментированного этими культурами в ходе технологических операций производства мясных изделий, проводится оценка качества готовых продуктов.
Наши работы проводятся по контракту «Разработка технологий, технических решений и программного обеспечения в сфере информационно-телекоммуникационных систем, электроники, медицины, машиностроения, получения новых материалов и производства новых видов пищевых продуктов», заключенного в рамках программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса», организованной Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Литература:
1. Тарасова И. В. Использование коллагенсодержащего сырья животного происхождения при производстве мясного биопродукта / Тарасова И. В., Ребезов М. Б., Зинина О. В., Ребезов Я. М. // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции, 2013. Т.4. № 1. С.46–50.
2. Соловьева А. А. Современное состояние и перспективы использования стартовых культур в мясной промышленности / Соловьева А. А., Зинина О. В., Ребезов М. Б., Лакеева М. Л. // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции, 2013. Т.10. № 1. С.84–88.
3. Ребезов, М. Б. Экология и питание. Проблемы и пути решения. / Ребезов М. Б., Наумова Н. Л., Альхамова Г. К., Лукин А. А., Хайруллин М. Ф. Фундаментальные исследования. 2011. № 8–2. С. 393–396.
4. Хайруллин, М. Ф. О потребительских предпочтениях при выборе мясных продуктов / Хайруллин М. Ф., Ребезов М. Б., Наумова Н. Л., Лукин А. А., Дуць А. О. Мясная индустрия. 2011. № 12. С. 15–17.
5. Ребезов, М. Б. Конъюнктура предложения мясных продуктов «Халяль» на примере города Челябинска / М. Б. Ребезов, И. М. Амерханов, Г. К. Альхамова, А. Р. Етимбаева // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 77. С. 915–924.
6. Ребезов, М. Б. Изучение отношения потребителей к обогащенным продуктам питания / М. Б. Ребезов, Н. Л. Наумова, М. Ф. Хайруллин и др. // Пищевая промышленность. 2011. № 5. С. 13–15.
7. Думин М. В. Стартовые культуры для мясных деликатесов / Думин М. В., Потапов К. В., Ярмонов А. Н. // Мясная индустрия. 2002.
8. Антипова Л. В. Методы исследования мяса и мясных продуктов / Антипова Л. В., Глотова И. А., Рогов И. А. М.: Колос, 2001.
9. Соловьева А. А. Особенности использования стартовых бактериальных культур в производстве мясопродуктов / Соловьева А. А., Зинина О. В., Ребезов М. Б. // Техника и технология пищевых производств: мат IХ междунар. научн.- технич. конф. (25–26 апреля 2013 г). — Могилев: МГУП, 2013.
10. Рогов И. А. Синбиотики в технологии продуктов питания: монография / Рогов И. А., Титов Е. И., Нефедова Н. В, Семенов Г. В., Рогов С. И. — М.: МГУПБ, 2006.
11. Зинина О. В. Технологические приемы модификации коллагенсодержащих субпродуктов/ О. В. Зинина, М. Б. Ребезов // Мясная индустрия. 2012. № 5. С. 34–36.
12. Машенцева Н. Г. Функциональные стартовые культуры в мясной промышленности / Машенцева Н. Г., Хорольский В. В. — М.: ДеЛи принт 2008. — 336с.
13. Способ производства мясного хлеба. Лукин А. А., Ребезов М. Б., Хайруллин М. Ф., Лакеева М. Л., Пирожинский С. Г., Колоскова А. А. Патент на изобретение RUS 2446714 17.11.2010.
14. Способ производства деликатесного мясопродукта. Хайруллин М. Ф., Лукин А. А., Ребезов М. Б.. Патент на изобретение RUS 2447702 16.06.2010.
15. Ребезов М. Б. Изменение соединительной ткани под воздействием ферментного препарата и стартовых культур/ М. Б. Ребезов, А. А. Лукин, М. Ф. Хайруллин, М. Л. Лакеева и др. // Вестник мясного скотоводства. 2011. Т. 3. № 64. C. 78–83.
16. Ребезов М. Б. Сравнительная оценка воздействия ферментных препаратов различного происхождения на коллагенсодержащее сырье / Ребезов М. Б., Лукин А. А., Хайруллин М. Ф., Лакеева М. Л. // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2011. № 5. С. 28–36.
17. Ребезов М. Б. Использование коллагенового гидролизата в технологии производства мясного хлеба / Ребезов М. Б., Лукин А. А., Наумова Н. Л., Зинина О. В., Пирожинский С. Г. // Вестник Тихоокеанского государственного экономического университета. 2011. № 3. С. 134–140.
18. Зинина, О. В. Полуфабрикаты мясные рубленные с ферментированным сырьем / Зинина О. В., Ребезов М. Б., Жакслыкова С. А., Солнцева А. А.., Чернева А. В. // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2012. — № 3. С. 19–25.
