Препарат бактериальный протеолитический для производства ферментированных мясных изделий
Владельцы патента RU 2753890:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет пищевых производств" (RU)
Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой новый бактериальный препарат на основе штаммов с протеолитической активностью для использования в производстве ферментированных мясных продуктов. Препарат представляет собой смесь штаммов молочнокислых бактерий с высоким потенциалом к протеолизу мясного сырья: Pediococcus acidilactici ВКПМ В-8902 (38), Lactobacillus curvatus ВКПМ В-8889 (1), Staphylococcus carnosus ВКПМ В-8953 (108), выделенных из сырых ферментированных колбас, взятых в равном процентном соотношении. Препарат способствует преобразованию компонентов мясного сырья в соединения, обуславливающие свойства продукта, цветообразованию, образованию биологически активных пептидов и повышению его пищевой и биологической ценности. 2 ил., 2 пр.
Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой новый бактериальный препарат на основе штаммов с протеолитической активностью для использования в производстве ферментированных мясных продуктов.
Известны бактериальные препараты для производства сырокопченых и сыровяленых мясных изделий БП-СК, АЦИД-СК-1, АЦИД-СК-2, содержащие ацидофильные палочки и микрококк.
Известен бактериальный препарат «LMP №7525» от Scheid-Rusal (6038 Gisikon, Switzerland), представляющий собой смесь, состоящую, по меньшей мере, из одного Pediococcus pentosaceus, одного Staphylococcu sxylosus и одной Lactobacillus carnis (RU2181017 С2, 10.04.2002). Однако он используются с целью получения интенсивного вкуса и запаха салями и не направлен на снижение содержания в продукте таких опасных для организма потребителя веществ, как биогенные амины, которые образуются в процессе производства мясных продуктов вследствие протекания автолитических процессов в мясе, несоблюдения санитарно-гигиенических условий производства, наличия декарбоксилазной активности естественной микрофлоры мясного сырья.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является препарат бактериальный для производства ферментированных мясных изделий и биотрансформации мясного сырья, представляющий собой смесь штаммов молочнокислых бактерий: Lactobacillus sakei ВКПМ В-8936 (104), Lactobacillus plantarum ВКПМ В-1616 (22/2), Staphylococcus xylosus ВКПМ В-8945 (45), Pediococcus pentosaceus ВКПМ В-8955 (55), выделенных из сырокопченых колбас, взятых в равном процентном соотношении. Это способствует преобразованию компонентов мясного сырья в соединения, обуславливающие свойства продукта, цветообразованию и повышению его пищевой и биологической ценности (RU 2367685 С1 от 20.09.2009), а также снижению уровня содержания биогенных аминов в готовом продукте. Тем не менее, данный препарат не обладает потенциалом к образованию биологически активных пептидов в ферментируемом мясном сырье и/или мясном продукте.
Задача изобретения - разработка нового бактериального препарата, способного преобразовывать основные компоненты мяса и мясного сырья в соединения, обуславливающие свойства продукта, повышающие его пищевую и биологическую ценность за счет интенсификации протеолиза мышечной ткани иобразования биологически активных пептидов, снижения уровня биогенных аминов, цветообразования и создания неблагоприятных условий для развития нежелательной микрофлоры (снижение рН сырья и синтез бактериоцинов).
Технический результат изобретения заключается вповышении пищевой ценности ферментированных мясных продуктов за счет формирования в них биологически активных компонентов, в том числе биологически активных пептидов, а также, в сокращении продолжительности их выработки и увеличения срока годности.
Штаммы Pediococcus acidilactici 38, Lactobacillus curvatus 1, Staphylococcus carnosus 108, выделены из сырокопченых колбас и идентифицированы в ФГБОУ ВО «МГУПП». Штаммы находятся на национальном патентном депонировании в Национальной Биоресурсной Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (БРЦ ВКПМ) НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика под номерами ВКПМ В-8902 (Pediococcus acidilactici 38), ВКПМ В-8889 (Lactobacillus curvatus 1), ВКПМ В-8953 (Staphylococcus xylosus 108).
Препарат бактериальный представляет собой светло-кремовый однородный сухой порошок. Микроскопическая картина препарата представляет смесь палочек с закругленными концами, кокков, располагающихся гроздьями, и кокков, делящихся в плоскостях с образованием тетраэдров.
Пояснение изобретения сопровождается результатами протеомного исследования направленного на определение влияния штаммов рода Pediococcus и бактериальной композиции на основе штаммов Lactobacillus, Pediococcus и Staphylococcus на белковый профиль мышечной ткани крупного рогатого скота (КРС).
Изобретение поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - 1ДЭ-электрофореграмма образцов мышечной ткани КРС, ферментированной бактериями рода Pediococcus.
Фиг. 2 - 1ДЭ-электрофореграмма образцов мышечной ткани КРС, ферментированной бактериальной композицией.
Культурально-морфологические особенности штамма Pediococcus acidilactici 38. Кокки диаметром 0,6-1 мкм, делящиеся в плоскости с образованием тетрад. Грамположительны, неподвижны, спор и капсул не образуют. В среде MRS через 24 ч штамм образует сильное помутнение и плотный белый трудноразбивающийся осадок. На твердых питательных средах образует точечные колонии круглой формы с ровными краями, выпуклые, беловато-кремовые, полупрозрачные, диаметром 1-2 мм. Поверхность колоний гладкая, блестящая. Растет на MRS-агаре + 2-4% NaCl. Наблюдается слабый рост на MRS-агаре + 2-8% NaCl. Устойчив к 0,8% раствору фенола, 20% желчи. Ферментирует маннит, ксилозу фруктозу, целлобиозу, мальтозу, лактозу, сахарозу, рамнозу, салицин. Оптимальная температура роста 37°C. Кислотность на 2-е сутки - 68°Т, на 7-е сутки - 144°Т. Проявляет аминоксидазную активность по отношению к гистамину. Образует бактериоцины, подавляющие санитарно-показательную микрофлору.
При проведении полимеразной цепной реакции (ПЦР) у штамма обнаружены протеолитические гены семейства Р15С/Р06С и PRTB10/PRTB20, отвечающие за протеолитическую активность. Протеолитическая активность по Ансону клеточного экстракта штамма составляет 42,17±1,478 ед/мг белка. Результаты протеомного исследования образцов мышечной ткани, ферментированных данным штаммом представлены на фиг. 1. Наиболее явное воздействие данный штамм оказывает на миоген, пируваткиназу, десмин, актина, фосфоглицератмутазы 2, карбоангидразы 3 и β-хемокинов.
Культурально-морфологические особенности штамма Lactobacillus curvatus 1. Имеет форму толстых коротких палочек со слегка закругленными концами, располагающихся по одной, две, короткими цепочками по 3-4 клетки. Палочки, изогнутые в форме бобов, грамположительны, неподвижны, спор и капсул не образуют. В MRS через 24 ч штамм образует сильное помутнение, исчезающее на 2-е сутки. На твердых питательных средах образует мелкие каплевидные колонии круглой формы с ровными краями, беловато-кремовые. Поверхность колоний гладкая, блестящая. Растет на MRS-агаре + 2-8% NaCl. Ферментирует эскулин, галактозу, фруктозу, целлобиозу, мальтозу, лактозу. Оптимальная температура роста 37°C. Кислотность через 3 суток - 80°Т, через 7 суток - 200°Т. Обладает аминоксидазной активностью по отношению к кадаверину и путресцину.
При проведении полимеразной цепной реакции (ПЦР) у штамма обнаружены протеолитические гены семейства prti2/IP6Xba, отвечающие за протеолитическую активность. Протеолитическая активность по Ансону клеточного экстракта штамма составляет 91,07±0,905 ед/мг белка.
Культурально-морфологические особенности штамма Staphylococcus carnosus 108. Имеет сферическую форму клеток диаметром 1,5 мкм, которые располагаются парами или гроздями. Бактерии грамположительны, неподвижны, спор и капсул не образуют. Синтезирует каталазу. В среде MRS через 24 ч штамм образует сильное помутнение и плотный белый трудноразбивающийся осадок. На твердых питательных средах образует колонии круглой формы с ровными краями, выпуклые, непрозрачные, белого цвета, диаметром 2 мм. Поверхность колоний гладкая. Оптимальная температура роста 37°C. Растет на MRS-агаре + 2-12% NaCl. Ферментирует галактозу, маннит, фруктозу, лактозу, рамнозу. Оптимальная температура роста 37°C. Кислотность через 2 суток - 82°Т, через 7 суток - 130°Т. Обладает аминоксидазной активностью по отношению к гистамину. кадаверину и путресцину. Является денитрифицирующим, образует бактериоцины по отношению к санитарно-показательной микрофлоре, способствует цветообразованию.
При проведении полимеразной цепной реакции (ПЦР) у штамма обнаружены протеолитические гены семейства prti2/IP6Xba, отвечающие за протеолитическую активность. Протеолитическая активность по Ансону клеточного экстракта штамма составляет 114,88±2,162 ед/мг белка.
Все входящие в препарат микроорганизмы подавляют развитие санитарно-показательной микрофлоры за счет синтеза молочной кислоты и бактериоцинов.
Перечисленные выше свойства составляющих штаммов препарата позволяют использовать его в производстве ферментированных продуктов в целях интенсификации технологического процесса и улучшения показателей качества продукции, а также при его пищевой и биологической ценностиза счет интенсификации протеолиза мышечной ткани и образования биологически активных пептидов.
Анализ протеома показал усиливающий эффект от совместного применения бактерий рода Pediococcus, Lactobacillus и Staphylococcus - наиболее полно происходила деструкция всех мышечных белков, что, в свою очередь, будет способствовать улучшению органолептических и функциональных свойств мясных продуктов, в т.ч. значительному гидролизу подверглись белки в диапазоне молекулярных масс 150-300 кДа. Белковые полосы в этом диапазоне практически отсутствуют во всех опытных образцах. Фрагменты в области α-актинина подвергаются постепенной деструкции на протяжении всего эксперимента. Аналогичная ситуация наблюдается и в областях молекулярных масс, соответствующих расположению пируваткиназы (58 кДа), десмину (53-55 кДа), α-актину, тропонинам Т быстрого и медленного типов (32-37 кДа), миоглобину (18 кДа) и гемоглобину (15 кДа). Данные представлены на фиг. 2.
Ниже представлены примеры выработки сухого бактериального препарата (пример 1) и использования его при выработке ферментированного мясного изделия (пример 2).
Пример 1. Для выработки сухого бактериального препарата проводят раздельное культивирование на питательной среде MRS штаммов Pediococcus acidilactici 38, Lactobacillus curvatus 1, Staphylococcus carnosus 108, в течение (14,0±2,0) ч при температуре 37°C, а затем - совместное культивирование штаммов 33% Pediococcus acidilactici 38, 33% Lactobacillus curvatus 1 и 33% Staphylococcus carnosus 108 в ферментере, смешивают бактериальные клетки с протекторной средой (обезжиренное молоко, сахароза, лимоннокислый натрий, поваренная соль, желатоза, никотиновая кислота, дистиллированная вода), замораживают при температуре минус (35±5)°C в течение (4,5±0,5) ч, высушивают в лиофильной установке и упаковывают. Готовый бактериальный препарат содержит не менее 109 КОЕ. Кислотность готового бакпрепарата не менее 70°Т.
Бактериальный препарат используют при производстве ферментированных мясных продуктов. Это позволяет получить высококачественные продукты, обладающие повышенной пищевой и биологической ценностью за счет интенсификации протеолиза мышечной ткани иобразования биологически активных пептидов, сократить сроки выработки ферментированных продуктов и увеличить сроки годности.
Пример 2. Для выработки колбасного изделия берут бактериальный препарат из расчета 50 г на 100 кг сырья. Перед использованием сухой препарат разводят в холодной подсоленной воде с 1% поваренной соли (50 г препарата в 0,25 л воды). Бактериальный препарат вносят в фарш в самом начале куттерования на нежирное сырье. Дальнейшую выработку продукта проводят в соответствии с принятой рецептурой.
Препарат бактериальный для производства ферментированных мясных изделий, содержащий живые культуры протеолитических молочнокислых палочек, педиококков и стафилококков, отличающийся тем, что из молочнокислых палочек он содержит штамм Lactobacillus curvatus ВКПМ В-8889 (1), из педиококков - штамм Pediococcus acidilactici ВКПМ В-8902 (38), из стафилококков - штамм Staphylococcus carnosus ВКПМ В-8953 (108) в равном процентном соотношении.
