THE USE OF PROPIONIC ACID BACTERIA IN THE PRODUCTION OF MEAT PRODUCTS

Аннотация: В статье приводится обзор пропионовокислых бактерий с целью использования в мясной промышленности.

Abstract: The article provides an overview of microorganisms for use in the meat industry.

Ключевые слова: биотехнология, питание, стартовые культуры.

Keywords: biotechnology, food, starter culture

Пропионовокислые бактерии относятся к семейству Propionibacteriaceae, роду Propionibacterium. Другой род этого семейства Eubacterium. После исследований X. Дугласа и С. Гантера в род Propionibacterium стали включать виды анаэробных коринебактерий. Коринебактерии живут на поверхности кожи людей; их выделяют также из угрей, ран, крови, гнойных и мягких тканей. Поскольку поверхность кожи людей - главное место обитания коринебактерий, их также стали называть кожными пропионовокислыми бактериями. Бактерии, выделенные из сыра и молока, называют молочными или классическими. Классические и кожные пропионовые бактерии различают не только места их обитания, но также и ряд биохимических особенностей. Так классические пропионовые бактерии, в отличие от кожных, не образуют индол и не способны к гидролизу желатины. Кроме того, коринебактерии обладают высокой протеолитической активностью и отличаются от молочных пропионовых в отношении температурного оптимума (у кожных пропионовокислых бактерий 37°С и классических 30°С).

Виды рода Propionibacterium (Воробьева, 1995) Классические: P. freudenreichii P. freudenreichii, P. Shermanii; P. thoenii P. thoenii, P. Rubrum; P. jensenii P. jensenii, P. zeae, P. technicum; P. rafftnosaceum, P. Petersonii; P. acidi-propionici P. arabinosum. P. pentosaceum; P. coccoides. Кожные P. acnes Corynebacterium acnes; С. Avidum; P. avidum; P. granulosum С. granulosum; P. propionicum Arachnia propionica; P. limphophilum С. limphophilum.

Главное место обитания классических пропионовокислых бактерий — твердые сычужные сыры. Имеются также данные о выделении ряда видов из почвы, силоса и бродящих олив.

Пропионовокислые бактерии характеризуются как грамм положительные, каталазоположительные, неспорообразугощие, неподвижные, факультативно анаэробные и аэротолерантные палочковидные бактерии [1, 2].

Бактерии растут в пределах температуры 15-40°, возможен рост и при более низкой температуре – 2, 8-7, 2°С. Оптимальная температура для классических пропионовых бактерий - 28-30°С. Оптимальными значениями рН для роста 6.5-7.0; при рН 5.0 рост практически отсутствует, при рН ниже этого критического уровня жизнеспособность бактерий сильно снижается.

Пропионовокислые бактерии представляют собой плеоморфные палочки 1-5 мкм, часто булавовидной формы с одним концом закругленным, а другим суженым; некоторые клетки могут быть кокковидными, раздвоенными или разветвленными, но нитчатые формы отсутствуют. Наблюдается рудиментарное ветвление в аэробных или анаэробных условиях при низких значениях рН. Размножаются бинарным делением [3].

Цвет колоний у пропионовокислых бактерий желтый, оранжевый, кремовый, красный и коричневый. Их отличает от других бактерий своеобразное " палисадное" расположение клеток наподобие " китайских иероглифов". Клетки неровные, могут быть покрыты слизью, образуя слизистые тяжи. Ряд штаммов P. thoenii и P. jensenii образуют, полисахаридные капсулы. Слизистые капсулы могут защищать клетки от внедрения бактериофага или других вредных воздействий. Отмечается сильное разрастание муреинового слоя, а также поперечных стенок.

Пропионовокислые бактерии характеризуются хорошо развитыми биосинтетическими способностями и могут расти на простой синтетической среде с аммонийным азотом в качестве единственного источника азота при добавлении к среде пантотеновой кислоты и биотина, а для некоторых видов тиамина. Аминокислоты стимулируют рост бактерий, но не существенны для него. Никотинамид также стимулирует рост. У некоторых штаммов бактерий обнаружена способность к азотфиксации [4, 5].

Брожение — это метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата могут служить одновременно и донорами, и акцепторами водорода.

В анаэробных условиях представители ПКБ сбраживают глюкозу, сахарозу, лактозу и пентозы, а также лактат, малат, глицерин и другие субстраты. Расщепление гексоз идет по фруктозобисфосфатному пути. Затем к молекуле пирувата присоединяется СО₂, что приводит к формированию четырехуглеродного скелета. Этот процесс получил название гетеротрофной ассимиляции углекислоты. Реакция карбоксилирования пирувата, приводящая к получению щавелево — уксусной кислоты (ЩУК) получила название Вуда Веркмана [6].

Наряду с пропионовой кислотой в качестве продуктов брожения образуются уксусная, янтарная кислоты и СО₂. Кроме основных продуктов в разных количествах в культуральной жидкости пропионовых бактерий обнаружены молочная, муравьиная, изовалериановая кислоты, этиловый и пропиловый спирты, уксусный и пропионовый альдегиды, ацетоин, диацетил, диметилсульфид.

Пропионовокислое брожение обнаружено у бактерий родов Propionibacterium, Rhodospirillum, Micrococcus и др., но только у пропионовых бактерий оно служит главным способом получения энергии, в то время как у других это дополнительный способ существования.

В пропионовокислом брожении участвуют тиамин, биотин, пантотеноевая кислота, рибофлавин, витамин В₁₂. Все пропионовокислые бактерии, как правило, образуют заметные количества витамина В₁₂ [7].

Витамин В₁₂ относится к тетрапирольным соединениям и имеет наиболее сложную структуру из всех неполимерных соединений.

Витамин B₁₂ относят к первичным метаболитам пропионовых бактерий, он накапливается в клетках в виде коферментных форм неполных корриноидов. Он нужен для роста и его накопление идет с небольшим отставанием параллельно росту бактерий. В первые 10 - 14 ч. рост бактерий происходит за счет эндогенного витамина инокулята. Необходимыми условиями для синтеза витамина является определенный уровень метаболитов, таких как сукцинил - КоА, глицин, метионин, АТФ, НАД, ГТФ, флавины. Молодая культура содержит больше этих соединений, но и сама активно утилизирует их. Таким образом, на; раннем этапе развития возникает конкуренция между процессом биосинтеза витамина и другими анаболическими процессами за общие предшественники, поскольку ФАД, НАД и АТФ входят в молекулу витамина как структурные единицы [8].

Показано, что факторы, снижающие скорость роста бактерий — низкая температура, замена органических источников азота минеральными, присутствие незначительных количеств антибиотиков - приводят к увеличению продуктивности клеток по витамину В₁₂.

Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO₂. Пропионовокислые бактерии применяют для микробиологического синтеза витамина B₁₂. Выращивают пропионовокислые бактерии на различных питательных средах, содержащих кобальт [9].

Основное энергетическое значение для пропионовокислых бактерий имеют реакции пропионовокислого брожения. Главные продукты брожения -пропионовая, уксусная кислоты и СО₂; минорные продукты; молочная кислота, формиат, янтарная кислота, ацетоин, диацетил.

Пропионовокислые бактерии синтезируют значительные количества жирных кислот, липидов и фосфолипидов, состав которых является таксонометрическим признаком. Липиды пропионовокислых бактерий не только входят в структурные элементы клеток, но играют еще роль защитных компонентов против действия некоторых антибиотиков. Фосфолипиды у пропионовокислых бактерий составляют около 10% от общего количества липидов и представлены в основном фосфотидилмономанноинозитом [10].

Пропионовокислые бактерии нашли широкое применение в сыроделии, при производстве кисломолочных продуктов. Однако об их использовании в мясной промышленности имеются единичные сведения.

Учитывая всю полноту полезных свойств пропионовокислых бактерий, а также их физиологические особенности, находящиеся в соответствии с технологическим режимом процесса созревания мяса, перспективным является использование их в производстве мясных продуктов.

Библиографический список

1. Антипова, Л.В. Продукты функционального питания на основе биомодифицированного сырья / Л.В. Антипова, Л.А. Зубаирова, А.Я. Гизатов, М.М. Данылив // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2005.№4. – С. 31-34.

2. Гизатов, А.Я. Биотрансформация мясного сырья концорциумами микроорганизмов для получения продукта с заданными свойствами / А.Я. Гизатов, Н.В. Гизатова // в сборнике: Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (в рамках XIX Международной специализированной выставки " АгроКомплекс-2009" ). – 2009. – С. 250-252.

3. Гизатов, А.Я. Применение методов биотехнологии для производства мясных продуктов с заданными свойствами / А.Я. Гизатов, Н.В. Гизатова // в сборнике: Особенности развития агропромышленного комплекса на современном этапе Материалы Всероссийской научно-практической конференции в рамках XXI Международной специализированной выставки " АгроКомплекс-2011". – 2011. – С. 149-150.

4. Гизатова, Н.В. Обоснование подбора видов микроорганизмов для обработки коллагенсодержащего сырья / Н.В. Гизатова, А.Я. Гизатов, И.В. Миронова // в сборнике: Перспективы инновационного развития АПК Материалы Международной научно-практической конференции в рамках XXIV Международной специализированной выставки " Агрокомплекс–2014". – 2014. – С. 19-24.

5. Гизатов, А.Я. Разработка мясных продуктов с использованием консорциума микроорганизмов для полноценного и здорового питания населения // в сборнике: Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта " Развитие АПК" Материалы всероссийской научно-практической конференции. – 2006. – С. 201-203.

6. Гизатов, А.Я. Производство мясных продуктов с использованием пропионовокислых бактерий / А.Я. Гизатов, Н.В. Гизатова // в сборнике: ЕС - Россия: 7-я рамочная программа в области биотехнологии, сельского, лесного, рыбного хозяйства и пищи материалы Международной конференции с элементами научной школы для молодежи в рамках Федеральной целевой программы " Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы. – 2010. – С. 96-98.

7. Гизатов, А.Я. Использование биотрансформации нетрадиционного мясного сырья при производстве мясных продуктов / А.Я. Гизатов, Н.В. Гизатова // в сборнике: Состояние, проблемы и перспективы производства и переработки сельскохозяйственной продукции Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию факультета пищевых технологий. ФГОУ ВПО " Башкирский государственный аграрный университет", факультет пищевых технологий, кафедра технологии мяса и молока. – 2011. – С. 217-220.

8. Гизатова, Н.В. Перспективы использования мясных продуктов из нетрадиционного вида сырья / Н.В. Гизатова, А.Я. Гизатов // в сборнике: Теоретические и прикладные вопросы образования и науки сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. – 2014. – С. 36-38.

9. Гизатов, А.Я. Производство мясных продуктов на основе биотрансформации сырья / А.Я. Гизатов, Н.В. Гизатова // в сборнике: Научное обеспечение инновационного развития АПК Материалы Всероссийской научно-практической конференции в рамках XX юбилейной специализированной выставки " АгроКомплекс-2010". Редколлегия: Ф.З. Габдрафиков, Р.С. Аипов, Н.М. Губайдуллин. – 2010. – С. 214-218.

10. Гизатов, А.Я. Использование пропионовокислых бактерий при производстве нетрадиционного мясного сырья / А.Я. Гизатов, Н.В. Гизатова // в сборнике: Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 80-летию ФГОУ ВПО " Башкирский ГАУ". – 2010. – С. 114-116.

Сведения об авторах

Шайсултанова Ирина Хайдаровна - студент кафедры технологии мяса и молока, Башкирский государственный аграрный университет, г. Уфа, ул. 50-летия Октября. 34, тел: +7(987)2451272, e-mail: [email protected].

Author’s personal details

Shaysultanova Irina H - student of chairs of technology of meat and milk, Bashkir State Agrarian University, 34, 50-letiya Oktyabrya St., Ufa, 450001, Russia. Phone +7(987)245-12-72, e-mail: [email protected].

УДК 664.149

Э.М. Шафеева

E.M.Shafeeva

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», Россия, Уфа

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education

" Bashkir State Agrarian University", Ufa, Russia

⇐ Предыдущая 39 40 41 42 43 44 454647 48 Следующая ⇒