Використання пробіотичних мікроорганізмів у технології м'ясопродуктів

Основна сфера застосування пробіотиків - продукти молочного виробництва. На сьогодні спектр пробіотичних продуктів значно розширився, пробіотики можна вводити до складу різних харчових продуктів, у тому числі масложирової, хлібопекарської, а також м'ясної промисловості.

Біфідовмісні продукти діляться на три групи:

1-а група - об'єднує продукти, в які додають життєздатні клітини біфідобактерій, вирощені на спеціальних середовищах (розвиток мікроорганізмів в таких продуктах не передбачається);

2-а група - продукти, сквашені чистими або змішаними культурами біфідобактерій;

3-а група - продукти змішаного бродіння, найчастіше сквашені спільною культурою біфідобактерій і молочнокислих мікроорганізмів.

Пробіотичні функціональні продукти повинні мати наступні властивості:

- усувати надмірне бактерійне обсіменіння тонкої кишки;

- відновлювати нормальну мікрофлору товстої кишки;

- покращувати кишкове травлення і всмоктування;

- відновлювати порушену моторику кишечника.

Виробництво пробіотичних м'ясних продуктів ще не набуло широкого поширення з ряду причин:

· по-перше, для м'ясної сировини характерний нижчий рівень показника активності води в порівнянні з молочнокислими продуктами, особливо при виробництві сирокопчених і сиров’ялених ковбас;

· по-друге, відсутній спосіб істотного зниження кількості початкової мікрофлори, що конкурує з пробіотиками;

· по-третє, для забезпечення пробіотичного ефекту необхідно вводити велику кількість мікроорганізмів.

Біфідобактерії і молочнокислі мікроорганізми в технології м'ясопродуктів можуть використовуватися у вигляді сухих і рідких препаратів, які можуть бути прямого застосування і виробничими заквасками (рис. 10).

Рис. 10. Форми препаратів пробіотиків

Використання препаратів пробіотиків прямого призначення

До препаратів прямого призначення, використовуваних в технології виробництва попередньої підготовки, відносяться сухі і рідкі закваски мікроорганізмів.

Сухі закваски готують з культур, вирощених на стерилізованому молоці. Культури мікроорганізмів вносять в захисне середовище, що є водним розчином, що містить сахарозу, желатозу і глютамат натрію. Таку суміш заливають в ампули по 1 мл, заморожують при температурі мінус 40 ºС і висушують сублімацією при температурі мінус 35 ºС, після чого ампули запаюють під вакуумом. Підготовлені таким чином препарати зберігаються при температурі 3-5 ºСабо -(18-25) ºС. Такі умови дозволяють зберігати життєздатність мікроорганізмів і виробничо-цінні властивості заквасок протягом багатьох років.

Рідкі закваски, як правило, готують на стерильному знежиреному молоці. Недоліком такого виду препаратів є їх короткочасність зберігання при температурі 3-8 ºС протягом 10 діб, а при кімнатній температурі - 5 діб.

Сухі і рідкі закваски можуть випускати в концентрованому виді. Такі препарати характеризуються підвищеним вмістом мікробних клітин від 150 до 300 млрд. клітин в 1 г препарату. Концентровані препарати зберігаються при температурі 3-5 ºС протягом 2-3 місяців.

Препарати стартових культур вносять в сухому виді, або заздалегідь відновлені в кип'яченій охолодженій воді, або в рідкому виді на стадії складання фаршу. Дозування залежить від агрегатного стану бакпрепарата і його видового складу.

Наприклад, однією з останніх розробок бакпрепаратів пробіотичних культур є створення препаратів ВВ- 12 і ВВ- 46 на основі біфідобактерій B.lactis і B.longum (фірма "Хрістіан Хансен", Німеччина), призначених для виробництва сирокопчених ковбас. Ці препарати рекомендується вносити в сухому виді у кількості 5·106 клітин на 1 г фаршу спільно з препаратом "Бактоферм Т-SPX" (суміш стафілококів і педіококків). Ковбасні батони обробляються в климокамерах за стандартною схемою. У готових ковбасах вміст пробіотиків 108 ЯКЕ/р.

Необхідно відмітити, що використання рідкого концентрату бактерій прийнятніше, ніж сухого бакпрепарату, оскільки мікроорганізми у такому вигляді активніші і продукують більшу кількість смако-ароматичних речовин.

Використання виробничих заквасок

Застосування високих температур на стадії теплової обробки м'ясних продуктів, зокрема варено-копчених, напівкопчених і варених ковбас, унеможливлює збереження життєздатності клітин пробіотичних мікроорганізмів. Пробіотичний ефект обумовлений продуктами метаболізму, що накопичилися в продукті в ході технологічного процесу, і структурними елементами клітин пробіотиків.

У зв'язку з цим при виробництві м'ясопродуктів доцільніше використовувати активізовані бакпрепарати у вигляді виробничої закваски. Використання заквасок дозволяє:

- рівномірно розподілити бакпрепарати в структурі м'ясної сировини і забезпечити високу питому концентрацію мікробних клітин;

- збагатити м'ясну сировину білком молочного згустку, а також іонами Са²⁺ і метаболітами мікроорганізмів, що підвищує технологічний потенціал препаратів і їх поживну цінність;

- раціонально і економічно використовувати початковий препарат.

Традиційно для активізації бакпрепартів використовують стерилізоване коров'яче молоко, в яке додатково можуть бути додані різні ростостимулуючі речовини (вітаміни, мінеральні речовини, рослинні компоненти).

Схема підготовки виробничої закваски на стерилізованому молоці представлена на мал. 19. Закваску вносять на стадії складання фаршу, рівень введення складає 2-5 % до маси сировини.

Як основа для активізації пробіотиків можливе використання інших білкових продуктів, зокрема плазми крові. Для структуризації в плазму вносили 12 % заквашувальних культур L.plantarum і L.casei з додаванням 6 % гідратованого вівсяного борошна і 3 % соєві ізольовані білки. Тривалість структуроутворення складає 2,5-3 години при температурі 20 ºС. Отримана композиція дозволяє замінювати 20-35 % м'ясної сировини, а окрім цього, сприяє підвищенню біологічної цінності готового продукту.

Здатність пробіотиків ферментировать рослинні субстрати і знижувати зміст небезпечної для здоров'я мікрофлори дозволяє використовувати рослинну сировину як поживне середовище для активізації мікроорганізмів. Для цієї мети широко використовується така рослинна сировина, як капуста, буряк, морква, висівки пшениці і т.д.

Рис. 11. Схема підготовки виробничої закваски

Схема підготовки рослинних компонентів представлена на рис. 12.

Рис. 12. Схема підготовки рослинної сировини

Використання функціональних добавок на основі овочевих і зернових культур, ферментированих молочнокислими мікроорганізмами, підвищує рівень споживання продуктів природного походження, щоденне споживання яких сприяє активізації функцій організму в цілому.

Як баккультуру використовують L.plantarum, B.adolescentis. Отримана біологічно активна добавка містить не менше 107 ЯКЕ/г активної біомаси бактерій. Вона вноситься на стадії фаршесоставления і дозволяє замінювати від 10 до 20 % м'ясної сировини. Окрім пробіотичного ефекту використання цих заквасок дозволяє понизити долю нітриту натрію, що вноситься, до 40 % від початкової кількості.

Функціональні добавки на основі рослинної сировини можуть бути використані замість м'яса в технології рубаних напівфабрикатів. Це сприяє:

· по-перше, підвищенню харчової цінності і збагаченню продукту вітамінами групи В, фолієвою кислотою і природними антиоксидантами;

· по-друге, сприяє подовженню їх термінів зберігання.

Введення рослинних добавок збагачує м'ясний продукт вітамінами, які не зустрічаються в м'ясній сировині, зокрема вітаміном А, підвищує вміст білку за рахунок присутності бактерій (мікробний білок). Окрім цього, ферментировані добавки сприяють підвищенню засвоюваності продукту.

Використання пробіотиків в технології делікатесних виробів не знайшло широкого застосування, оскільки конкуренцію мікробіальної ферментації складає застосування різних добавок і механічної обробки. При цьому в результаті інтенсифікації технологічного процесу біохімічні зміни протікають не в повному об'ємі, внаслідок чого отримувані вироби практично не відрізняються один від одного за органолептичними характеристиками.

Забезпечити необхідні органолептичні характеристики готових продуктів можна поєднанням механічної обробки і використанням розсолів, збагачених бакпрепаратами.

Використання мікроорганізмів в технології делікатесних виробів можливе в двох варіантах:

· по-перше, застосуванням солелюбних, холодостійких мікроорганізмів;

· по-друге, внесенням в сировину заздалегідь активізованих мікроорганізмів разом з поживним середовищем, збагаченим ферментами, кислотами, вітамінами і т.д.

Препарати мікроорганізмів заздалегідь відновлюють у воді температурою 37 ºС або активізують на стерильному коров'ячому молоці при тій же температурі. Підготовлені бакпрепарати вводять до складу шприцовочних розсолів в кількості до 10 % до маси сировини. М'ясна сировина шприцується, масажується, піддається дозріванню, а потім тепловій обробці за традиційною схемою.

Характеристика пребіотиків і їх використання у технології м'ясних продуктів

Пребіотиками є речовини, які сприяють зростанню і розвитку біфідобактерій, тобто це з'єднання, що мають біфідогенну дію. Найбільший інтерес представляють біфідогенні препарати - харчові добавки. Ці добавки можуть використовуватися в двох варіантах:

· внесення до складу продукту одночасно з біфідобактеріями з метою підвищення їх виживаності або посилення зростання (метод інтервенції біфідобактерій), тобто використання синбіотиків;

· внесення до складу продукту з метою підвищення виживаності біфідобактерій, що населяють товстий відділ кишковика (метод підтримки біфідобактерій).

Серед відомих нині пребіотиків найбільшу частку складають:

· вуглеводи (ксиліт, сорбіт, галактоза, раффіноза і т.д);

· окремі вітаміни і їх похідні (пантотенова кислота, каротин);

· вітамінвмісна сировина;

· олігосахариди (лактулоза, фруктоолігосахариди);

· полісахариди (інулін);

· мікроводорості (хлорела, спирулина);

· біологічно активні імунні білки (лактоглобулін, глікопептиди).

Ксиліт і сорбіт - пяти- і шестиатомні аліфатичні спирти солодкого смаку, містяться в значних кількостях в рослинних соках і морських водоростях. Оскільки травні соки людини не містять ферментів, сприяючих утилізації цих вуглеводів, вони досягають товстого кишечника в незмінному вигляді, де піддаються мікробній ферментації і стимулюють зростання і розвиток біфідобактерій і лактобацил. Аналогічний біфідогенний ефект має раффиноза.

Лактоза є одним з найважливіших джерел вуглеводів для біфідобактерій в природних умовах мешкання і при створенні для них поживних середовищ. У товстому відділі кишечника людини лактоза під дією кишкових і мікробних ферментів перетворюється на глюкозу і галактозу. Галактоза має здатність стимулювати зростання і розвиток біфідобактерій в різних умовах культивування.

Олігосахариди - вуглеводи, молекули яких складаються з декількох моносахаридних залишків (2-10). Це лактоза, лактулоза, лацитол, соєвий олігосахарид, фруктоолігосахарид, галактоолігосахарид і т.д.

Олігосахариди рослин і молока є одним з головних джерел в харчуванні людини. Функціональна значущість їх полягає в тому, що вони служать субстратом для біфідобактерій, тобто є пребіотиками.

Одним з найпоширеніших у світі і визнаних по ефективності пребіотиків є лактулоза. Вона відноситься до класу кетози і складається із залишків фруктози і галактози. Лактулоза є білою кристалічною речовиною, що не має запаху, гігроскопічна, добре розчинна у воді. Лактулоза є біфідогенний дисахарид, який не розщеплюється ферментами шлунково-кишкового тракту (ШКТ) і не засвоюється. Вона транзитом проходить верхні розділи ШКТ і в незмінному вигляді досягає товстої кишки, де вибірково стимулює зростання і життєдіяльність біфідо- і лактобактерій і пригнічує патогенну мікрофлору.

Лактулоза є продуктом глибокої молочної переробки, її отримують з молочного цукру - лактози. Лактулоза може бути отримана з лактози двома основними шляхами. Перший шлях - так звана α-А-трансформація, механізм якої пов'язаний з утворенням фенольної форми лактози і епілактози. Другий шлях припускає взаємодію з аміаком або амінами.

Продукти, збагачені лактулозою, мають ряд корисних ефектів: пригнічують утворення токсичних метаболітів і шкідливих ферментів, сприяють абсорбції мінеральних речовин і зміцненню кісток, нормалізують процес утворення і виведення фекальних мас, інгібірують утворення вторинних жирних кислот, проявляють антиканцерогенний ефект. Встановлено, що при щоденному вживанні дорослими людьми 3 г лактулози відносний зміст біфідобактерій підвищується з 8,3 до 47,7 %.

Провідною фірмою на світовому ринку, що займається дослідженням властивостей лактулози і способів її отримання, є фірма "Morigana Milk Indastry Co" (Японія). Нині ця фірма випускає 5 видів препаратів лактулози і виробляє продукти дитячого і дієтичного харчування з її використанням. Окрім Японії продукти з лактулозою виробляють у Франції, Чехії, Швеції.

У Росії випускається препарат лактулози під торговельною маркою "Лактусан" (ЗАТ "Фелицата", м. Москва, Росія), є сиропом, що не кристалізується, із вмістом сухих речовин не менше 55 %, у тому числі не менше 35 % лактулози.

Однією з останніх розробок є лактулозоуніверсальний модуль "Лактум" (Північно-кавказький ГТУ, Росія), лужна фракція якого, що згущує, містить до 50-60 % лактулози в перерахунку на суху речовину.

Прикладом використання лактулози в технології м'ясопродуктів може бути технологія виробництва варених ковбас з вуглеводним препаратом "Лактусан". Складання фаршу проводять за стандартною схемою, лактулозу вносять на першій стадії кутерування, замість цукру, з нежирною сировиною, фосфатами, прянощами і частиною води. Оскільки звичайна норма закладки цукру 0,1-0,2 %, то з урахуванням відносної солодкості лактулози для збереження традиційного смаку її вносять у кількості 0,3-0,5 %. На функціонально-технологічні властивості білків лактулоза не чинить ніякого впливу.

Найважливішим джерелом олігосахаридів є продукти часткового гідролізу полісахаридів і харчові розчинні волокна типу інуліну.

Інулін - фруктоолігосахарид, побудований із залишків фруктози. Уперше інулін для харчової промисловості був отриманий в Бельгії екстрагуванням з коренів цикорію. Він може бути двох типів:

· інулін натурального походження, екстрагований з частин багатьох наземних рослин, наприклад, топінамбура (артішока), цукрового буряка, цібулі, дивосила, спаржі, інжиру, вівса, пшениці, часнику і т.д;

· інуліноподібний фруктант, що отримується синтетичним шляхом, у тому числі, мікробним синтезом.

Важливою властивістю інуліну є здатність зменшувати абсорбцію в кишшечнику вуглеводів і ліпідів. При клінічних випробуваннях виявлений позитивний вплив добавок цього класу на рівень холестерину і зниження тригліцеридів, регуляцію жовчних кислот. Встановлено, що в дозі 20-40 г/день інулін підвищує вміст біфідобактерій з 7,9 до 9,2 log/р.

Перспективним напрямом є використання в технології продуктів функціонального призначення на м'ясній основі інуліновмісних рослин, зокрема топінамбура.

У таблиці. 19 приведені рецептурні композиції варених ковбас з використанням порошку концентрату топінамбура (ПКТ) і концентрату топінамбура сушеного (КТС). Порошки вносяться на першій стадії складання фаршу в сухому виді у кількості 3-5 % до маси м'ясної сировини.

Таблиця 19 - Рецептурні композиції варених ковбас

Найменування сировини	Витрата основної сировини, кг/100 кг
Варіант 1	Варіант 2
Яловичина 1-го сорту
Свинина напівжирна
ПКТ		-
КТС	-
Разом

Слід зазначити, що застосування пребіотиків і продуктів функціонального харчування, що не містять пробіотичних мікроорганізмів, може самостійно забезпечувати пробіотичний ефект для організму людини.

Лекція 4