Технологическое использование стартовых культур для производства мясопродуктов

Сухой посол в вакуумном  пакете позволяет улучшить санитарное состояние сырья и несколько  улучшает равномерность просаливания, но препятствует отделению влаги  при посоле. Такие продукты также  могут получиться достаточно мягкими  после термической обработки  и с тянущимся, липким срезом. Дополнительные расходы на вакуумирование сырья не стимулируют производителей пользоваться данным способом производства сырокопченых изделий.

Использование сухого посола на кусках массой до 1 кг позволяет за 5…7 суток посола получить продукт  с хорошей, плотной, нарезаемой консистенцией. Все компоненты посолочной смеси, даже нитрит, вносят в сухом виде. Во время выдержки в посоле происходит начальное отделение влаги, что улучшает условия последующей термической обработки. Последняя включает окрашивание, сушку и копчение продукта, повторяющиеся несколько раз. Конечная температура в центре продукта не должна превышать 28 С. При ее повышении изделия могут оказаться переваренными с нехарактерным вкусом и консистенцией.

Для сокращения продолжительности  работы термокамеры термическую обработку осуществляют в два дня: в первый проводят цикл из окрашивания, сушки и копчения, ставят продукт на ночь в холодильник и на следующий день повторяют цикл термической обработки для дополнительного обезвоживания продукта. Во время выдержки в холодильнике происходит перераспределение влаги во внешние слои продукта, во второй цикл термообработки обезвоживание идет более интенсивно, и общая продолжительность нахождения в термокамере значительно сокращается.

Иногда продукт, для лучшего  перераспределения влаги, упаковывают  под вакуумом. Вакуумирование позволяет интенсивнее выделить влагу во внешние слои изделия, но требует дополнительных материальных и трудовых затрат.

Способ термической обработки, проходящей в два этапа, подходит также для термокамер, которые не могут поддерживать длительное время низкие температуры - 30…40  С.

Таким образом, использование  разных типов стартовых бактериальных  культур напрямую определяет качество и технологию изготовления сырокопченых колбас и сырокопченых цельномышечных изделий.

Источник же аминокислот  – полипептиды, образующиеся в большей  степени в результате воздействия  эндогенных ферментов мышечной ткани  на белок. Большое значение также  имеет протеолитическая активность используемых микроорганизмов, которая  определяется: фильтрующимися протеазами клетки; внутриклеточными ферментами, освобождающимися при автолизе бактерий во время их культивирования. Фильтрующиеся  протеазы участвуют в расщеплении  белков мяса, при этом образующиеся азотистые соединения проникают  через оболочку клетки и используются в процессах обмена. Пептидазная активность наиболее развита у микрококков, особенно у штаммов Micrococcus varians и Micrococcus kristinae, однако по имеющимся данным выраженным продуцентом предшественников аромата, в частности 3-methylbutanal, являются штаммы Staphilococcus carnosus и Staphilococcus xylosus. Из представителей молочнокислых микроорганизмов к наиболее активным видам (по степени образования 3-methylbutanal) относится Lactobacillus casei.

Большое количество летучих  жирных кислот образуется в результате влияния на активизацию биохимических  и физико-химических процессов, связанных  с дезаминированием аминокислот, окислением углеводов и карбонильных соединений, а также сами культуры продуцируют летучие жирные кислоты.

В результате углеводного  обмена микроорганизмов образуются продукты, которые играют очень важную роль в формировании аромата. Образующиеся наряду с молочной кислотой пировиноградная, уксусная кислоты, этиловый спирт, ацетоин и другие вещества придают сырью, а впоследствии и мясопродукту долго сохраняющийся вкус и аромат. Важная роль в формировании аромата принадлежит продуктам расщепления жиров: свободным жирным кислотам и карбонильным соединениям. Способностью продуцировать липазы, участвующие в этом процессе, обладают бактерии Lactobacillus и Leuconostoc. 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. Lactobacillus casei обладает способностью интенсивно расщеплять легкоусвояемые белки мышечной ткани и параллельно расщеплять трудноусвояемые 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.

Консистенция мясных продуктов, помимо других факторов, зависит от действия мышечных белков (саркоплазматических  и миофибриллярных). Чем сильнее  развивается протеолиз в мясном продукте, тем нежнее он становится. Бактериальные культуры влияют на консистенцию в силу своей протеолитической активности так и через понижение рН: оба эти действия являются следствием метаболизма бактерий. При понижении рН мяса до значений, равных изоэлектрической точке саркоплазматических белков, последние осаждаются, выделяя воду, что и способствует образованию хорошей консистенции продукта. При инокуляции микроорганизмами понижение рН происходит быстрее, что также приводит к более быстрому развитию соответствующей консистенции.

В процессе изготовления ряда мясных изделий контроль рН необходим  по многим причинам. Для процессов  затвердевания колбасного фарша  низкое значение рН весьма важно. Именно при низких значениях рН, близких  к 5,2-5,3, происходит набухание коллагена, гидролиз межмолекулярных связей и  активация клеточных ферментов, в особенности катепсинов, оптимальной величиной рН для которых является 3,8-4,5. Кроме того, быстрое и непрерывное снижение рН фарша до значений 5,2-5,4 подавляет развитие в нем патогенных и токсикогенных бактерий. Это особенно выражено в отношении представителей семейства Enterobacteriaceae.

Так, исследованиями установлено, что уровень нитритов, добавляемых  в колбасный фарш с целью подавления роста Clostridium botulinum, можно сократить путем введения молочнокислых бактерий. Кроме того, бактериальные культуры проявляют антагонистическое действие в мясных продуктах по отношению к таким микроорганизмам, как Salmonella, Clostridium botulinum, Staphilococcus aureus.

Важным побочным продуктом  микробиологического процесса является фермент каталаза – антиоксидант, препятствующий прогорканию мясопродуктов при длительном хранении при комнатных температурах. Внесение каталазы в готовый продукт невозможно, а на стадии приготовления фарша весьма проблематично в связи с большой вероятностью ее инактивации при копчении.

Следовательно, образование  каталазы, равномерно распределенной в структуре мясопродуктов, как  результат деятельности микрофлоры является положительным следствием применения бактериальных препаратов в качестве добавок.

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.

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, имея низкую непредельную кислотность, выступают мощным регулятором активной кислотности фарша в период осадки без ухудшения его качества. В период осадки происходит интенстивный 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.

Известно, что с устойчивостью  липидов мяса к окислению тесно  связана окраска колбас. При внесении бифидобактерий в мясной фарш окислительно-восстановительный потенциал резко снижается, создавая восстановительные условия для образования окиси азота.

Таким образом, бактериальные  закваски – важнейший фактор формирования качества мясных изделий. Правильно  подобранные культуры в закваске способствуют не только формированию приятного вкуса и аромата  продукта, стабилизации окраски, но и  подавлению жизнедеятельности гнилостных бактерий.

Проведенные в начале XX века исследования показали, что при традиционной технологии изготовления сырокопченых и сыровяленых мясных изделий  молочнокислые бактерии играют определяющую роль в формировании характерного качества готового продукта. Эту первостепенную роль изучили с США Z. Jensen и Z. Paddock , где в 1940 г., были разработаны патенты на Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis и Lactobacillus fermenti в качестве стартовых культур.

Lactobacillus plantarum относится к стрептобактериям и является слабым кислотообразователем. Оптимальная температура роста составляет 30°С. Стрептобактерии характеризуются ростом при 15°С и отсутствием или очень слабым ростом при 45°С. Lactobacillus plantarum осуществляет расщепление глюкозы по гликолитической схеме Эмбдена-Мейергофа.

Lactobacillus fermenti представляет собой гомоферментативные молочнокислые палочки группы бета - бактерий. Это очень слабые кислотообразователи, их свойства близки к свойствам ароматобразующих молочнокислых стрептококков.

Буянов и Слепых исследовали  возможность применения в мясной промышленности в качестве стартовых  культур штаммы Staphilococcus lactis, Staphilococcus cremoris, Staphilococcus diacetilactis, используемые в молочной промышленности. Финскими учеными Niinivaara была разработана научная теория инокуляции микрококков и практического использования стартовых культур.

В мясной промышленности широкое  применение нашли Pediococcus cere-visiae, первые два штамма в качестве закваски, вторые два - в качестве арома-тобразующего вещества.

Pediococcus cerevisiae впервые начали использовать в 1957 году в качестве коммерческого бакпрепарата. Снижение рН при выработке сырокопченых и сыровяленых колбас позволяет значительно ускорить процесс их созревания.

Штамм Pediococcus cerevisiae РсЗО используется в мясной промышленности в качестве закваски и ароматобразующего вещества. С его помощью можно регулировать показатель рН путем дозирования добавки углеводов, а также продолжительность свертывания и количество летучих кислот.

Некоторые американские фабрики  при изготовлении летних видов колбас типа сервелата, салями, применяют чистую культуру Pediococcus cerevisiae. При добавлении сахара она способствует образованию молочной кислоты и придает колбасам специфический, свойственный ей аромат. При применении указанной культуры технологический процесс изготовления колбасы сокращается до 48 часов, тогда как, обычно, ее до копчения выдерживают при температуре (7-10)°С в течение 3-7 дней, а затем коптят при (27-44)°С в течение 2-3 дней.

При изучении ведущей микрофлоры при производстве мясопродуктов  исследователями было установлено, что микрофлора исследованных сырокопченых, сыровяленых колбас, копченых окороков, рассолов представлена, главным образом молочнокислыми бактериями. Преобладание молочнокислых бактерий в готовом продукте дает основание отводить им важную роль в ферментации сырых колбас и соленых мясопродуктов. В связи с этим последующий поиск велся с целью выделения психрофильных молочнокислых микроорганизмов. Так были выделены атипичные молочнокислые бактерии: Lactobacillus sake (Lactobacillus sakei) и Lactobacillus curvatus, совместное использование которых с типичными лактобактериями ускоряло процесс созревания и повышало показатели качества ферментированных мясных изделий. Характерными признаками этих видов молочнокислых микроорганизмов является наличие каталазы и нитритредуктазы. Оба фермента представлены двумя формами - гемзависимая и гемнезависимая. К примеру, гемзависимая нитритредуктаза расщепляет нитрит до окиси азота, что благоприятно сказывается на цветообразовании мясного сырья. Однако наличие этих ферментов не является типичным, и подобная активность наблюдается обычно у «диких» штаммов этих микроорганизмов. Отмечена высокая антагонистическая активность этих двух штаммов по отношению к условно-патогенной микрофлоре и возбудителям порчи.

Молочнокислые палочки: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus br.lgaricus имеют большое промышленное значение. Их применяют при производстве многих молочных продуктов и полусухих сырокопченых колбас. Устойчивость их к кислоте и соли, способность развиваться при различных температурах, при наличии и отсутствии воздуха способствует распространению молочнокислых палочек. Эти микроорганизмы активные кислотообразователи. Культурам Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricum свойственен гомоферментатив-ный тип молочнокислого брожения. Установлено, что высокая ацидофильность молочнокислых палочек, рН 3,0-3,5, зависит от накопления к клетках бактерий большого количества рибофлавина, способствующего процессам дыхания клетки.

 Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricum обладают протеолитиче-ской активностью. По степени гидролиза казеина молочнокислые палочки выстраиваются в ряд в сторону уменьшения: Lactobacillus bulgaricum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticum, Lactobacillus lactis, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantanun и т.д. В отличие от молочнокислых стрептококков молочнокислые палочки обладают более выраженной ферментативной протео-литической системой, имеют развитый комплекс пептидаз и протеиназ. В результате они могут переводить до 25-30% казеина в растворимую форму.

Во ВНИИМПе был определен психрофильный, галотолерантный, денит-рифцирующий штамм Paracoccus denitrificans var. halodentrificans. первоначально область применения этого штамма была определена как стартовая культура при посоле свиных и говяжьих копченостей. Разрыв в температурном оптимуме развития этих микроорганизмов позволяет выделенному штамму эффективно редуцировать нитрит натрия до активации молочнокислых микроорганизмов, это важно в связи с тем, что молочнокислые микроорганизмы обладают выраженным антагонизмом не только по отношению к штамму Paracoccus sp., но и по отношению к самому процессу денитрификации за счет снижения рН. При этом в сырье накапливается окись азота, которая в условиях дальнейшего снижения рН обеспечиваются наиболее благоприятные условия для протекания реакции цветообразования.