Культуральная жидкость повышает качество белка в колбасе

ВЛИЯНИЕ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ НА АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ ВАРЁНЫХ КОЛБАС

Немного о культуральной жидкости

Было установлено, что в культуральной жидкости, побочном продукте, получаемом при производстве концентратов пропионовокислых бактерий (ПКБ), накапливается значительное количество ценных метаболитов...

Культуральная жидкость (culture broth) [лат. cultus — возделывание, обрабатывание] — жидкая среда, получаемая при культивировании различных про- и эукариотических клеток in vitro и содержащая остаточные питательные вещества и продукты метаболизма этих клеток. Т.к. речь идет о пробиотических микроорганизмах (прокариотах), то культуральная жидкость, в нашем случае – это жидкость, содержащая остаточные клетки пропионовокислых бактерий и продукты их жизнедеятельности, которая выходит из ферментера в виде водной суспензии, для которой характерно, как правило, невысокая концентрация основного компонента (микробной биомассы) и наличие многих примесных веществ.

Культуральные жидкости бывают разными, и если растворенные в них мета­болиты не представляют практической ценности, то жидкую фазу не пере­рабатывают. Ее считают жидким отходом производства и направляют на очистные сооружения, где инактивируются все содержащиеся в ней органические соединения. 

В случае культивирования пропионовокислых бактерий (ПКБ) дело обстоит иначе. Культуральную жидкость (КЖ), полученную после отделения биомассы, можно эффективно использовать в дальнейшем, т.к. в ней остаются ценнейшие метаболиты, те же, что накапливались и в биомассе. Более того, КЖ характеризуется достаточно высоким содержанием жизнеспособных клеток ПКБ, а также наличием различных аминокислот, витаминов, экзополисахаридов, антиокислительных и антимутагенных веществ. Особо стоит отметить содержание антиоксидантных ферментов - каталазы, пероксидазы и супероксиддисмутазы (СОД), так как при посоле мясного сырья развиваются процессы окислительной и гидролитической порчи липидов, оказывающих большое влияние на органолептические характеристики готового продукта, и значительно сокращающие сроки хранения. В прилагаемом ниже материале дается одно из обоснований целесообразности использования КЖ в производстве варёных колбас.

ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

В статье приведены результаты экспериментальных исследований влияния культуральной жидкости пропионовокислых бактерий на аминокислотный состав вареных колбас. Установлено, что введение в рецептуру вареных колбас дезинтегрированной культуральной жидкости позволит повысить их биологическую ценность.

Введение

В составе пробиотических заквасочных культур, бактериальных концентратов и микробной биомассы для производства пробиотических мясных продуктов и биологически активных добавок к пище широко используются отдельные штаммы (или консорциумы штаммов), принадлежащие к роду Propionibacterium spp [1].

Известно, что пропионовокислые бактерии в процессе культивирования в логарифмической фазе роста синтезируют ценные метаболиты и культуральная жидкость (КЖ), являющаяся побочным продуктом, может содержать комплекс биологически активных веществ, обладающих пробиотическим и иммуномодулирующим действием. Ранее проведенными исследованиями было установлено, что в микробной биомассе, а также в отработанной КЖ содержатся антимутагенные вещества, антиокислительные ферменты, витамин В12, летучие жирные кислоты и др. [2].

Пропионовокислые бактерии характеризуются хорошо развитой биосинтетической способностью и как представители прокариот способны синтезировать все аминокислоты, входящие в состав клеточных белков. Одной из важнейших функций аминокислот является их участие в синтезе белков, выполняющих каталитические, регуляторные, запасные, структурные, транспортные, защитные и другие функции.

Современная наука о питании утверждает, что белок должен удовлетворять потребности организма в аминокислотах не только по количеству. Данные вещества должны поступать в организм человека в определенных соотношениях между собой.

На российском рынке колбасных изделий особое место занимают вареные колбасы, пользующиеся стабильным спросом населения. С учетом того, что доля вареных колбас составляет 60–70 % колбасного производства, представляется актуальным совершенствование технологии их производства. Учитывая, что при формировании специфического вкуса и аромата колбасных изделий исключительную функцию играют как сами аминокислоты, так и продукты их различных превращений, представляет интерес изучение количественного и качественного состава кислот.

В данной статье представлены результаты исследования влияния культуральной жидкости пропионовокислых бактерий на аминокислотный состав вареных колбас.

Материалы и методы исследований

В качестве материала исследований служила культуральная жидкость пропионовокислых бактерий P. Freudenreichii subsp. Shermani АС-2503 (полученных из фонда Всероссийской коллекции микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов, Москва). Пропионовокислые бактерии предварительно активизировали разработанным ранее методом и выращивали на сывороточной среде с добавлением ростовых компонентов. Предварительная активизация и подобранная среда культивирования способствовали получению максимального количества клеток. Для исследований использовали КЖ, полученную после отделения биомассы и подвергнутую дезинтеграции ультразвуком.

Объектом исследований была выбрана вареная колбаса «Чайная» 2-го сорта. Контрольные партии колбас были выработаны согласно ГОСТ 52196-2003. Опытные образцы вареных колбас отличались внесением КЖ в количестве 7 л/100 кг основного сырья при куттеровании фарша вместо того же количества воды [3]. Содержание свободных аминокислот определяли методом ионообменной хроматографии на аминокислотном анализаторе ААА-339. Для вычисления аминокислотного скора продукта использовалась аминокислотная шкала идеального белка, предложенная ФАО/ВОЗ [4]. О биологической ценности продукта судили по соотношению незаменимых и заменимых аминокислот, белковому качественному показателю и индексу незаменимых аминокислот [5].

Полученные результаты исследований статистически обработаны с использованием пакета стандартных программ (р < 0,05).

Результаты и их обсуждение

На первом этапе был изучен аминокислотный состав культуральной жидкости. Результаты исследований представлены в табл. 1.

В результате анализа количественного и качественного аминокислотного состава КЖ идентифицировано 16 аминокислот суммой 0,692 г/л, в том числе 6 незаменимых (0,286 г/л).

Относительно группы незаменимых аминокислот следует отметить отсутствие ароматических кислот – триптофана и фенилаланина, а содержание условно незаменимой кислоты тирозина составляет 0,049 г/л.

На долю комплекса трех аминокислот с разветвленной цепью, действующих совместно (валин, лейцин и изолейцин), приходится 65 % суммы незаменимых аминокислот. При этом лейцин занимает лидирующее положение не только в данном комплексе, но и среди всех обнаруженных аминокислот.

Таблица 1 Аминокислотный состав культуральной жидкости
Аминокислота	Содержание, г/л
Незаменимые аминокислоты, всего, в т.ч.:	0,286
валин	0,048
изолейцин	0,017
лейцин	0,120
лизин	0,078
метионин	0,008
треонин	0,015
Заменимые аминокислоты, всего, в т.ч.:	0,406
аланин	0,062
аргинин	0,051
аспарагиновая кислота	0,022
гистидин	0,022
глицин	0,040
глутаминовая кислота	0,108
пролин	0,032
серин	0,020
тирозин	0,049
Всего	0,692

Исследованиями выявлено достаточно низкое содержание метионина (0,008 г/л), который является одним из главных строительных материалов человеческого организма и необходим при дефиците витамина В12. Данную КЖ, содержащую высокое количество витамина В12, равное 14,29 мкг/мл [2], можно использовать при производстве мясных продуктов, рецептурой которых предусмотрено применение говядины. Из литературных данных известно, что говядина отличается высоким содержанием метионина: 445 мг/100 г мяса [6], 588 мг/100 г мышечной ткани, 515 мг/100 г говядины 2-й категории [7]. В этом аспекте замена части технологической воды на КЖ при производстве вареной колбасы «Чайная», основное сырье которой на 70 % представлено говядиной, будет оправдано.

В группе заменимых аминокислот преобладает глутаминовая кислота (23 %), которая, как известно, обусловливает вкусовые свойства вареного мяса.

Таким образом, культуральная жидкость пропионовокислых бактерий характеризуется достаточно сбалансированным аминокислотным составом, высокой биологической ценностью за счет таких дефицитных аминокислот, как лейцин, тирозин, изолейцин.

Ранее проведенными исследованиями было установлено, что введение в рецептуру вареных колбас культуральной жидкости с дезинтегрированными клетками пропионовокислых бактерий повышает качество готовых изделий [8]. Одним из важнейших показателей качества продукта является его биологическая ценность, которая отражает степень соответствия аминокислотного состава белка потребностям организма человека в незаменимых аминокислотах.

На следующем этапе был изучен аминокислотный состав вареных колбас. Результаты исследований представлены на рис. 1.

Рис. 1. Содержание аминокислот в белках вареных колбас

Исследования аминокислотного состава белков контрольного и опытного образцов вареных колбас указывают на преимущество последних. Так, по сумме незаменимых аминокислот опытные образцы превосходили контрольные на 8,6 %.

Показателем, характеризующим биологическую ценность белка, является аминокислотный скор, выражаемый отношением фактического содержания аминокислоты к эталону. В табл. 2 представлен аминокислотный скор контрольных и опытных образцов вареных колбас. Применительно к мясным продуктам расчет аминокислотного скора ведется либо для всех незаменимых аминокислот, либо для трех наиболее дефицитных: триптофана, суммы серосодержащих аминокислот (метионина + цистина) и лизина.

Таблица 2 Аминокислотный скор вареных колбас

Аминокислота	Эталон ФАО/ ВОЗ	Аминокислотный скор белка продукта
		Содержание аминокислот в образце    (г/100 г белка) / скор
		Контроль	Опыт
Триптофан	1,00	1,32/132	1,38/138
Лейцин	7,00	7,36/105,1	8,98/128,3
Изолейцин	4,00	4,05/101,3	4,50/112,5
Валин	5,00	5,20/104	5,42/108,4
Треонин	4,00	4,39/109,8	4,57/114,2
Лизин	5,50	5,37/97,6	5,76/104,7
Метионин + цистин	3,5	3,61/103	3,68/105,1
Фенилаланин + тирзин	6,00	6,08/101,3	6,61/110,2
Итого	36,00	37,38	40,9

Как свидетельствуют данные, представленные в табл. 2, все образцы колбас по сумме незаменимых аминокислот превосходят эталон, предложенный ФАО/ВОЗ. Разницу между суммой незаменимых аминокислот в контрольных и опытных образцах колбас можно объяснить использованием культуральной жидкости, содержащей аминокислоты в количестве 0,286 г/л.

Несмотря на то, что соотношение трех важнейших аминокислот – триптофана, суммы серосодержащих аминокислот метионина и цистина, а также лизина в контрольных образцах соответствует оптимальной формуле, аминокислотный скор в контрольных образцах лимитирован по аминокислоте лизину (аминокислотный скор 97,6 %).

В опытных образцах аминокислотный скор составляет более 100 % по всем аминокислотам, что свидетельствует об отсутствии лимитирующих пищевую ценность незаменимых аминокислот.

Для характеристики биологической ценности вареных колбас использовали показатели – белковый качественный показатель и индекс незаменимых аминокислот. В табл. 3 представлены показатели биологической ценности контрольных и опытных образцов колбас.

Таблица 3 Показатели биологической ценности вареных колбас

Наименование	Контроль	Опыт
Минимальный скор, %	97,6	104,7
Белковый качественный показатель	1,02	1,15

При анализе результатов следует помнить, что определение индекса полноценности белка соотношением незаменимых аминокислот к заменимым считается более объективным, так как в оценку включается большее количество аминокислот, чем отношение триптофана к оксипролину.

Как свидетельствуют полученные результаты, более высокую биологическую ценность имеют вареные колбасы, выработанные с использованием КЖ, так как значения минимального скора, белкового качественного показателя и индекса незаменимых аминокислот у данных образцов выше по сравнению с контролем.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что при использовании культуральной жидкости пропионовокислых бактерий обеспечивается получение вареных колбас с более сбалансированным аминокислотным составом.

Список литературы

1. МУ 2.3.2.2789-10.2.3.2. Продовольственное сырье и пищевые продукты. Методические указания по санитарно-эпидемиологической оценке безопасности и функционального потенциала пробиотических микроорганизмов, используемых для производства пищевых продуктов.
2. Хамагаева, И.С. Исследование качества культуральной жидкости пропионовокислых бактерий / И.С. Хамагаева, Н.В. Дарбакова, Н.А. Хамагаева // Молочная промышленность. – 2009. – № 11. – С. 73.
3. Хамагаева, И.С. Исследование влияния культуральной жидкости концентрата пропионовокислых бактерий на функционально-технологические свойства мясного фарша / И.С. Хамагаева, Н.В. Дарбакова // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: материалы междунар. науч.-практ. конф. – Йошкар-Ола, 2010. – С. 330.
4. Антипова, Л.В. Методы исследования мяса и мясных продуктов / Л.В. Антипова, И.А. Глотова, И.А. Рогов. – М.: КолосС, 2001. – 371 с.
5. Пищевая химия / А.П. Нечаев [и др.]. – СПб.: ГИОРД, 2003. – 632 с.
6. Рогов, И.А. Химия пищи / И.А. Рогов, Л.В. Антипова, Н.И. Дунченко. – М.: КолосС, 2007. – 726 с.
7. Позняковский, В.М. Экспертиза мяса и мясопродуктов. – Новосибирск, 2001. – 524 с.
8. Хамагаева, И.С. Влияние культуральной жидкости пропионовокислых бактерий на формирование качества вареных колбас / И.С. Хамагаева, И.В. Хамаганова, Н.В. Дарбакова, Н.А. Замбалова // Все о мясе. – 2011. – № 5. – С. 37–39.

Источник:

I.V. Khamaganova, N.V. Darbakova, N.A. Zambalova

INFLUENCE OF CULTURE LIQUID OF PROPIONIC-ACID BACTERIA UPON BOILED SAUSAGE AMINO-ACID COMPOSITION

Техника и технология пищевых производств / 2012 / №2

К разделу: ТЕХНОЛОГИЯ ОТДЕЛЬНЫХ МЯСОПРОДУКТОВ

См. также: Влияние культуральной жидкости концентрата пропионовокислых бактерий на потребительские свойства вареных колбас