ПРИМЕНЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКА ГОДНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Продукты питания животного и растительного происхождения характеризуются коротким сроком хранения. Главной причиной снижения длительности хранения пищевых продуктов является жизнедеятельность микроорганизмов. Высокое содержание питательных веществ и влаги в плодоовощной продукции и мясных изделиях обеспечивает оптимальные условия для роста и развития бактерий и плесневых грибов. Для поддержания качества и безопасности пищевых продуктов применяют различные методики термической и химической обработки. Одним из современных способов сохранения качества и полезных свойств, применяемых в пищевой промышленности, является биосохранение с применением защитных культур. Это метод обработки пищи, в котором используется антимикробный потенциал встречающихся в природе организмов и их метаболитов. Применение защитных культур снижает выживаемость и рост патогенных микроорганизмов, позволяет увеличить срок годности продукции с минимальными питательными и органолептическими потерями.

Молочнокислые бактерии (МКБ) – организмы, используемые в качестве защитных культур. МКБ - группа грамположительных, палочковидных и кокковых организмов, не образующих споры. МКБ характеризуются устойчивостью к бактериофагам, замораживанию и лиофилизации [6]. Способны синтезировать полисахариды, молочную кислоту и противомикробные вещества. Бактериоцины, продуцируемые лактобациллами, способны подавлять жизнедеятельность и убивать близкородственные микроорганизмы. МКБ образуют широкий спектр бактериоцинов: курвацин, диацетин, лактококцин, ацидоцин, лактоцин, плантацин и др. [1]. Бактериоцины, синтезируемые МКБ, представляют собой термостабильные катионные молекулы. Эффективность бактериоцина МКБ обусловлена электростатическими взаимодействиями с отрицательно заряженными фосфатными группами на мембранах клеток-мишеней, путем первоначального связывания, образования пор в цитоплазматической мембране клеток, что приводит к летальному повреждению и активации автолизина для переваривания клеточной стенки [6]. Бактериоцины наиболее эффективны против грамположительных бактерий и некоторых грамотрицательных бактерий, таких как Salmonella, Bacillus cereus, S. aureus [6]. Бактериоцин низин, продуцируемый Lactococcus lactis применяется при производстве сыров Камамбер и Манчего, ингибируя рост культур L.monocytogenes, B.cereus и E.coli. Энтероцин AS-48, сакацин, лейкоцин А и Pediocin PA-l / AcH успешно используются в качестве консервантов, в сочетание с физико-химическими методами консервации [6]. Энтероцин и педиоцин эффективно подавляют рост S.aureus и Alicyclobacillus acidoterrestris при поверхностной обработке и консервировании. Лактицин применяется при приготовлении творога и йогурта. Бактериоциновая культура, содержащая штаммы Carnobacterium divergens в сочетании с молочной кислотой и хлоридом натрия, используется для обработки свежего и замороженного лосося. Бактериоцины могут быть включены в состав упаковочных пленок для рыбных продуктов. 

Бактерии, относящиеся к семейству Lactobacillaceae, используются в качестве стартовых культур при производстве мясных изделий. Штаммы, используемые в качестве стартовых культур должны быть генетически стабильны, сохранять функциональную активность на всех этапах производства продукции [5]. Наиболее выражена антибактериальная активность у представителей видов L. acidophilus, L. plantarum, L. casei, L. fermentum [2]. Штаммы L.casei и L. fermentum проявляют антагонистическую активность по отношению к S. aureus, ингибируют рост E.coli [3]. Большинство штаммов МКБ замедляют рост Pr. vulgaris [3]. Применение МКБ в мясном производстве позволяет увеличить длительность хранения, а также улучшает качество продукции благодаря пробиотической активности микроорганизмов. Молочнокислые бактерии в сырокопченых и вяленых мясных продуктах снижают величину pН, благодаря накоплению значительного количества кислоты. Стрептококки, применяемые в сочетании с лактобактериями, выполняют ароматобразующую функцию. Штаммы Enterococcus hirae и L.gallinarun используют для приготовления фарша для сырокопченых колбас. Состав фарша, помимо основных компонентов включает 0,025 кг клеток бактерий на 100 кг фарша [4]. Микроорганизмы в процессе жизнедеятельности расщепляют углеводы, продуцируя молочную кислоту. Это приводит к увеличению кислотности, ингибированию роста патогенной микробиоты в начале процесса ферментации.  Включение деминерализованной сыворотки в состав фарша сырокопченых колбас способствует подавлению роста вредоносных микроорганизмов, стимулирует рост лактобактерий. Применение бактерий позволяет сократить время производства и период ферментации.  

Рыбные продукты подвержены бактериальному обсеменению. Микробиота испорченной рыбы представлена родами Pseudomonas, Aeromonas, Shewanella [7]. Бактерии рода Pseudomonas являются наиболее распространенными представителями патогенной микрофлоры. P.fluorescens продуцируют термоустойчивые протеолитические и липолитические ферменты, выдерживающие пастеризацию, P.aeruginosa, P.fluorescens, P.putida способны формировать биопленки на различных поверхностях [7, 8]. Формируя биопленки, бактерии становятся менее уязвимыми к воздействию факторов окружающей среды. Применение бактериофагов бактерий рода Pseudomonas помогает предотвратить порчу и продлить срок хранения рыбных изделий, не подверженных тепловой обработке. Обработка сырых рыбных продуктов суспензиями бактериофагов, специфичных к P.aeruginosa и P.fluorescens, положительно влияет на длительность их хранения, предотвращает инфицирование продуктов различными штаммами рода Pseudomonas [8]. Бактериофаги могут быть также использованы для профилактики или ингибирования колонизации бактериями различной продукции, обеззараживания туш и других сырых продуктов, таких как свежие фрукты и овощи [6].

Биоконсервация пищевых продуктов посредством применения бактериофагов и использования бактериоцинов позволяет существенно увеличить период хранения продукции, не влияя негативным образом на пищевую ценность и вкусовые показатели. Разработка новых препаратов на основе антимикробных веществ, продуцируемых различными микроорганизмами, и поиск методов улучшения существующих технологий биоконсервации является перспективным направлением для дальнейших исследований.

Список литературы:

1. Егоров Н.С., Баранова И.П. Бактериоцины. Образование, свойства, применение // Антибиотики и химиотерапия. 1999. № 6. С. 33-40.
2. Ермолаенко Е.И., Антимикробное действие лактобацилл / Е.И. Ермолаенко, О.В. Рыбальченко // Медицина XXI век. - 2007. - № 5. - С. 41-48.
3. Китаевская С.В., Пономарев В.Я. Роль молочнокислых бактерий в обеспечении биобезопасности ферментированных мясопродуктов // Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 21. С. 248-250.
4. 4.Патент РФ № 2015153721, 14.12.2015. Барсуковская Т.А., Шипулин В.И., Лупандина Н.Д., Цугкиев Б.Г., Кущева Е.А. Сырокопченая колбаса с деминерализованной сывороткой и штаммами микроорганизмов и способ ее производства // Патент России № 2613455. 2017. Бюл. №8.
5. Семенова А.А., Минаев М.Ю., Кровопусков Д.Е. Требования к стартовым культурам, применяемым в мясной промышленности // Все о мясе. 2012. № 5. С. 44-46.
6. Singh V. P. Recent approaches in food bio-preservation-a review // Open Vet. J. 2018. Vol. 8. № 1. P. 104-111.
7. Tryfinopoulou P., Tsakalidou E., Nychas G.-J. E. Characterization of Pseudomonas spp. Associated with Spoilage of Gilt-Head Sea Bream Stored under Various Conditions // Appl. Environ. Microbiol. 2002. Vol. 68. № 1.  P. 75–85.
8. Эльхедми А.Э. Защита пищевых продуктов от микробиологической порчи // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. № 10. С. 149-151.