Использование стартовых культур в продуктах животного происхождения для повышения их безопасности

Стартовые культуры могут быть определены как препараты с большим количеством клеток, либо одного типа, либо смесью двух или более микроорганизмов, которые добавляются в продукты питания, чтобы воспользоваться преимуществами соединений или продуктов, полученных в результате их метаболизма или ферментативной активности.

Поскольку стартовые культуры используются для выполнения процессов ферментации в производстве продуктов питания, их использование является обычной практикой в пищевой промышленности во всем мире. Это привело к коммерциализации нескольких продуктов, таких как биопротекторные культуры или пробиотики, направленные на обеспечение продуктов с конкретными сенсорными и питательными характеристиками, потенциальной пользой для здоровья и гарантией безопасности пищевых продуктов.

Закваски используются в широком спектре пищевых отраслей, таких как молочная промышленность для производства сыра, йогурта и других ферментированных молочных продуктов, мясная промышленность, в основном для производства колбас, производство алкоголя для пивной и винодельческой промышленности, производство уксуса, приготовление восточных продуктов на основе риса и сои, выпечка, ферментированные злаки и производство ферментированных фруктов и овощей. Поскольку стартовые культуры адаптированы к субстратам, они позволяют нам контролировать процесс ферментации для получения предсказуемых результатов.

Наиболее перспективными микроорганизмами, выбранными в качестве стартовой культуры, являются те, которые изолированы от местной микробиоты традиционных продуктов, поскольку они хорошо адаптированы к экологическим условиям пищи и способны контролировать порчу и патогенную микробиоту пищевых продуктов.

Чтобы выбрать микроорганизм в качестве стартовой культуры, необходимо провести надлежащее исследование его метаболизма и деятельности, поскольку в некоторых случаях его эффекты и свойства могут варьироваться в зависимости от лабораторных условий и пищевых продуктов. Кроме того, стартовая культура должна быть признана безопасной, способной производиться в больших масштабах и оставаться жизнеспособной и стабильной во время хранения.

Микроорганизмы, используемые в качестве стартовых культур, – это бактерии, плесени и дрожжи. В группе бактерий молочнокислые бактерии (LAB) являются наиболее репрезентативной группой, используемой в процессах ферментации мяса и молочных продуктов. Кроме того, также используются другие бактериальные группы, такие как граммоположительные, каталазно-положительные кокки, в основном коагулаза-отрицательные стафилококки (ЦНС) и микрококкеи. Дрожжи в основном используются для ферментации алкогольных напитков, при этом производство вина и пива является наиболее представительным. Что касается стартовых форм, то они используются для получения ферментированных растительных продуктов, сыров и мясных продуктов [1, с. 810].

Ферментированные мясные продукты представляют собой старейший известный способ сохранения мяса для достижения микробиологически стабильного продукта с особыми сенсорными характеристиками, который может храниться в течение нескольких месяцев.

Ферментированные мясные колбаски – это продукты, которые изготавливаются из фарша и жира, смешанных с солью, специями и разрешенными добавками, которые смешиваются и фаршируются в натуральные или искусственные оболочки и подвергаются процессу сушки, в котором происходит микробное брожение, что приводит к снижению уровня рН и водной активности. Традиционно процесс ферментации этих мясных продуктов разрабатывается натуральной микробиотой, существующей в мясе. Тем не менее, использование коммерческих стартовых культур в настоящее время широко распространено в мясной промышленности. Закваски могут быть определены как микроорганизмы, отобранные в соответствии с их специфическими свойствами, которые добавляются в мясное тесто для улучшения некоторых характеристик, таких как внешний вид, текстура, аромат и вкус. Использование стартовых культур позволяет гомогенизировать производство и избежать возможных дефектов. Кроме того, они повышают безопасность ферментированных мясных продуктов путем производства нескольких соединений, таких как молочная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, бензойная кислота, перекись водорода или бактерицидные белки (т.е. бактериоцины), среди прочих. Таким образом, начальные культуры становятся преобладающей микробиотой, направляя ферментацию и исключая нежелательную флору, уменьшая гигиенические и производственные риски из-за дефицита микробного происхождения.

Что касается органических кислот, они ингибируют порчу и пищевые патогены в основном путем снижения рН. Кислотная среда мешает поддержанию клеточной мембраны, которая изменяет как структуру, так и функциональность, что приводит к гибели клеток. Исследовано антимикробное действие органических кислот в пищевых продуктах. Таким образом, уксусная кислота используется для ингибирования роста как грамотрицательных бактерий, дрожжей и грибков. Его ингибирующий эффект более выражен при низком рН и имеет особое значение в индустрии ферментированных овощей и уксуса, но менее интересен в продуктах животного происхождения.

Бензойная кислота встречается естественным образом в ферментированных молочных продуктах [2, с. 18].

Что касается фенилактической кислоты, производимой несколькими родами LAB, он показал как бактерицидные (L. monocytogenes и S. aureus) и противогрибковые эффекты. Как описано, органические кислоты, производимые LAB, способствуют безопасности пищевых продуктов, создавая неблагоприятную среду (при низком рН), которая вмешивается в проницаемость клеточной мембраны. Однако важно подчеркнуть, что исследования противомикробного эффекта этих органических кислот проводились путем добавления в качестве «натуральной добавки», а не во время процессов ферментации в пищевых продуктах. Действительно, исходя из низкого количества производимой органической кислоты, ингибирующий эффект этих органических кислот может возникнуть в результате синергетического действия вместе с другими метаболитами, вырабатываемыми стартерами, а не индивидуальным действием каждого из них.

Стартовые дрожжи и формы в основном представлены Debaromyce spp. и Aspergillus spp. соответственно. Формы, поскольку они аэробны, используются в качестве поверхностной микробиоты, направленной на улучшение конкретных сенсорных и внешних характеристик.

Что касается безопасности пищевых продуктов, ферментированные мясные продукты считаются безопасными продуктами из-за развития неблагоприятных или ингибирующих условий для роста порчи и/или патогенных микроорганизмов. Низкие значения рН и aW, наличие соли, нитритов, специй и других ингредиентов, называемых технологией препятствий, ответственны за патогенное и порчующее ингибирование микроорганизмов. Но этих препятствий в некоторых случаях недостаточно, и пищевые патогены могут выжить, вызывая вспышки.

Таким образом, некоторые промышленные методы, такие как сокращение времени ферментации для увеличения урожайности, нарезка, снижение содержания соли или уменьшение/отсутствие нитритов, создают условия для выживания пищевых патогенов. Кроме того, низкая начальная естественная микробная нагрузка на мясное тесто для производства ферментированных колбас может представлять риск размножения патогенов из-за снижения конкуренции. В этом контексте стартовые культуры играют ключевую роль в обеспечении безопасности этих продуктов. Стартовые культуры также используются в сочетании с другими методами (например, эфирными маслами, упаковкой) для повышения их эффективности, гарантируя безопасность пищевых продуктов.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что производство ферментированных продуктов в большинстве случаев основано на традиционных рецептах, что указывает на то, что естественные и неконтролируемые условия пищевой среды могут влиять на конечные характеристики продуктов питания. Заквасочные культуры подавляют рост пищевых и патогенных бактерий, в основном на основе производства кислоты и последующего снижения рН.

1. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты / А.В. Гудков [и др.]. М.: ДеЛипринт, 2014. 810 с.
2. Смирнов Е.А., Сорокина Н.П. Бактериальные закваски и концентраты в биотехнологии сыроделия: материал технической информации // Сыроделие и маслоделие. 2008. № 6. С. 18.