1.2. Жизненный цикл и функции микробиоценозов при производстве сырокопчёных колбас
Качественные показатели готовых сырокопченых колбас (цвет, запах, вкус, перевариваемость, биологическая безопасность, стойкость при хранении) во многом формируются в результате жизнедеятельности полезной, быстро размножающейся микрофлоры, которая присутствует в мясном сырье, а также формируется специально вносимой в него закваской из стартовых культур, включающих отдельные виды (бактерии, дрожжи, плесневые грибы) или их сочетания.
Применение бактериальных культур позволяет существенно повысить производительность технологических установок.Под микробиоценозом будем понимать комплекс связанных между собой популяций микроорганизмов и ферментов, сосуществующих при определённых условиях, определяемых состоянием внутренней и внешней окружающей среды [71].
Первые сведения о возможности использования бактерий в качестве стартовых культур при производстве пищевых продуктов можно найти в работах Цесари, проводимых в Пастеровском институте в Париже и опубликованных в 1919 и 1920 годах [106, 107]. В 1921 году Курком запатентован не патогенный штамм бактерий Micrococcus, снижающий концентрацию нитрата. В 1955 году такие бактерии были использованы в качестве стартовой культуры для производства ферментированных мясных изделий [112].
Каргальцевым И. И. [41] в МТИММПе в 1963 году были проведены глубокие исследования, которые выявили перспективность использования молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum в качестве стартовых культур при производстве сырокопченых и сыровяленых колбас. Последующие исследования в области технологии производства ферментированных мясных изделий показывают высокую эффективность применения молочнокислых микроорганизмов различных видов в сочетании с денитрифицирующими бактериями, дрожжами и плесневыми грибами для повышения их качества и устойчивости при хранении.
Исследованию влияния микробиологических процессов на накопление полезных веществ, в процессе созревания и сушки ферментированных мясных изделий, посвящено значительное количество научных публикаций.
В большинстве работ изучалось влияние различных штаммов микроорганизмов на скорость преобразования белков, липидов и полисахаридов. Отмечается необходимость использования в штаммах стартовых культур нескольких видов микроорганизмов для обеспечения полного комплекса качественных показателей мясного изделия.Ленцова Л. В. [56] исследуя совместное действие молочнокислых и денитрифицирующих бактерий на производство сырых колбас отмечает, что интенсификация их производства связана с ферментативными процессами, протекающими на всех стадиях изготовления. Процесс созревания разделяется на 2 стадии: восстановление нитрата в нитрит с образованием продукта требуемой окраски и ферментация углеводов (полисахаридов) с накоплением молочной кислоты и развитием характерного вкуса.
Исключение или сокращение длительности технологических операций без направленного ускорения действия ферментов ведет к ухудшению качества колбас. Создание неблагоприятных условий для развития молочнокислых микроорганизмов может привести к ухудшению санитарного состояния готового продукта и порче его в процессе хранения. Такие условия могут привести к сохранению или возникновению патогенных микроорганизмов протея и кишечной палочки.
Хорольский В. В. [95] анализируя роль микрофлоры в процессе созревания сырых колбас отмечает, что при целенаправленном внесении в фарш комбинаций микроорганизмов (лактобациллы, микрококки, педиококки) задерживается рост патогенной микрофлоры, которая имелась в исходном сырье.
Часто в стартовых штаммах используют лактобациллы: L. plantarum и L. breves, интенсивно растущие при температурах 32 + 43 °С. Микрококки вводятся для обеспечения стабильности цвета и нужного вкуса.
В работе [125] приводятся результаты использования 3 стартовых культур для приготовления сырокопченых колбас, разработанных датской лабораторией А/с Chr. Hansen: Flora Cam SL, из бактерий L. pentosus и Staph, xulo-sus; Flora Carn-1, которая содержит те же штаммы, что и Flora Cam SPX.
Действие стартовых культур исследовали на Датской салями, приготовленной по двум рецептурам. Созревание и сушку проводили до потери 20% массы. Продолжительность обработки дымом составляла 1,5 часа. Показано, что третий препарат действует быстрее, при этом происходит интенсивная сушка и быстрая стабилизация активности воды. Время созревания колбасы по сравнению с двумя другими сокращается на неделю. Отмечается, что оттенок аромата сырокопченых колбас в значительной мере зависит от скорости созревания.В США получен патент [104] на способ предохранения пищевых продуктов от порчи. Способ включает инакулирование мяса достаточным количеством не патогенных и не вызывающих порчу бактерий, которые за счет конкурентного развития угнетают рост патогенных бактерий. Для инакули-рования мяса предпочтительными являются молочнокислые бактерии вида Lactobacillus delbrucki или Hafnia alvei, размножающиеся при температуре от -1 до 35 °С.
Авторы работы [76] изучали возможность использования внутриклеточных метаболитов L. plantarum для улучшения санитарно-гигиенического состояния мясопродуктов. Установлено, что биомасса L. plantarum, выращенная на ПВ агара в стационарных условиях, после разрушения клеточных структур полностью подавляет рост суточных культур Escherichia coli, Bacillus subtillus, являющихся одной из причин порчи готовых мясных продуктов.
Исследование влияния койевой кислоты - продукта метаболизма грибов типа Aspergillus и Penicillium, полученного в результате аэробного брожения углеродосодержащих веществ (гексоз, пептоз, полисахаридов), на микроорганизмы в колбасе «Братиславская» проведено в Словакии [114]. Установлены фунгицидные действия кислоты на общее чисто микроорганизмов (полиформных, молочнокислых, спорообразующих аэробных, дрожжевых и плесневых грибов), участвующих в процессе созревания. Отмечается ее положительное влияние на органолептические свойства копченых мясных продуктов.
Общее количество клеток стартовых культур, вносимых с бактериальной закваской, должно быть достаточным для подавления патогенной микрофлоры, имеющейся в сырье (не менее 10 +10 клеток стартовых микроорганизмов) [103].
Среди множества участвующих при созревании микроорганизмов основной вклад в качественные показатели продукта вносят молочнокислые микроорганизмы и микрококки [113], которые оказывают основное влияние на ход микробиологических процессов.Развитие микроорганизмов в чистой культуре и накопление ими продуктов обмена в стерильной среде имеют адекватную форму для любых видов. Разница наблюдается в скорости размножения, конечном объеме микрофлоры, скорости отмирания клеток под влиянием окружающей их среды и количестве вырабатываемых ими продуктов. Кривая изменения численности бактерий (рис. 3) включает периоды:
- адаптации к условиям окружающей среды (лаг фаза);
- роста (логарифмическая фаза);
- замедления роста и стабилизации (стационарная фаза);
- отмирания (фаза инактивации).
Участок, где отсутствует заметный рост бактерий, объясняется свойствами питательной среды и активностью бактериальной культуры. Несмотря на активное размножение клеток в начальный период логарифмического роста, нарастание продуктов обмена клеток задерживается из-за инерционности биохимических реакций [48].
В результате анализа литературных данных по микробиологическим процессам производства ферментированных мясных изделий [62] развитие микробиоценоза при созревании колбас можно разделить на 3 стадии:
- первая стадия: адаптация и рост микроорганизмов, внесенных со стартовой закваской в период осадки и копчения, занимающая 7-10 суток и сопровождаемая быстрым наращиванием кислотности с образованием значительного количества молочной и пировиноградной кислот за счет преобразования углеводов сырья и рецептуры;
- вторая стадия: стабилизация и снижение скорости роста микроорганизмов в условиях повышенной кислотности, расщепления мышечного белка и липидов под действием мышечных и микробных ферментов, ингибирую-щего действия метаболитов и повышенной концентрации соли в период сушки 10-20 суток;
- третья стадия: отмирание микроорганизмов, в условиях непрерывного сокращения их жизненного пространства, повышения концентрации соли, снижения активности воды и влажности продукта, продолжающегося гидролиза жиров и белков в средней и центральной его частях, под действием про-теолитических и липолитических ферментов в последующие сроки сушки.