способ получения биологически полноценного белкового композита

Формула изобретения

Способ получения биологически полноценного белкового композита, предусматривающий смешивание пищевой добавки на основе растительного сырья, состоящей из моркови, капусты и пшеничных отрубей в соотношении 2: 1: 1, с обогащенным субстратом, внесение микроорганизмов и ферментацию, отличающийся тем, что в качестве субстрата используют предварительно обработанные и измельченные субпродукты II категории, обогащенные молочной сывороткой и солями аммония, а ферментацию проводят с использованием мультиштаммовых сочетаний, подобранных на основе штаммов, адаптированных к мясному сырью: Lactobacillis plantarum 32, Micrococcus caseolyticus 38, Debaryomyces clotckery 4D, Streptococcus liquefaciens 115.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для обогащения белковых составляющих мясного сырья основными макро- и микрокомпонентами путем ферментации с использованием мультиштаммовых сочетаний микроорганизмов, способствующих улучшению его функционально-технологических свойств и пищевой ценности.

Известен способ получения белкового продукта, предусматривающий увлажнение вторичного пищевого сырья с последующим выращиванием на нем молочнокислых бактерий [Авторское свидетельство 1117874, МКИ: A 23 J 1/18//C 12 N 1/20].

К недостаткам способа относится то, что получаемый продукт содержит недостаточное количество необходимых аминокислот, а также обеднен витаминами и микрокомпонентами и имеет низкие санитарные показатели (наличие бактерий группы кишечной палочки).

Ближайшим решением по технической сущности является способ получения пищевой добавки, предусматривающий смешивание пищевой добавки на основе растительного сырья, состоящей из моркови, капусты и пшеничных отрубей в соотношении 2:1:1, с обогащенным субстратом, внесение микроорганизмов и ферментацию [Патент Ru 2136175, A 23 L 1/105, 10.09.1999].

К недостаткам способа относится то, что аминокислотный состав белка ферментированных растительных субстратов лимитирован практически по всем незаменимым аминокислотам по отношению к "эталонному" белку.

Задача предлагаемого изобретения направлена на повышение биологической ценности композита, целевое витаминизирование, улучшение его санитарных показателей за счет накопления активной биомассы и продуктов метаболизма в отобранных штаммах, входящих в мультиштаммовые сочетания.

Поставленная задача решается тем, что согласно изобретению способ получения биологически полноценного белкового композита предусматривает обогащение субпродуктов II категории растительными компонентами и дополнительными источниками азота и углерода с последующим выращиванием на нем штаммов микроорганизмов в различных сочетаниях.

Используются мультиштаммовые закваски, состоящие из следующих микроорганизмов в различных сочетаниях: Lactobacillis plantarium 31, 32, Lactobacillis acidophilus N; Вifidоbacterium adidolescentis.MC-42; Streptococcus liquefaciens 115, Propionibacterium shermani Э6; Micrococcus caseolyticus 38; Debaryomyces clotckery 4D; Candida utilis v-51.

При этом микроорганизмы выращивают при температуре 24-28^oС в течение 22-26 ч.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Способ получения биологически полноценного белкового композита на основе вторичного сырья сельского хозяйства, пищевых производств и продуктов, поступающих с убоя скота, птицы и кроликов, осуществляется путем одновременного внесения в перечисленное малоценное сырье источников азота и углерода (сыворотка и соли аммония в количестве 5-10% к массе субстрата), растительного гомогенизированного сырья (морковь, капуста, пшеничные отруби в соотношении 2:1:1), мультиштаммовой закваски.

Перечисленные основные субстраты обладают высоким уровнем микробной контаминации и низкой пищевой ценностью, поэтому для их ферментации необходимо использовать микроорганизмы, обладающие сильными антагонистическими свойствами для снижения нативной обсемененности и улучшения адаптации других штаммов микроорганизмов. С этой целью вносят дополнительные источники азота и углерода, обеспечивающие максимальное накопление биомассы на используемых субстратах.

Для целенаправленного витаминизирования продукта используют пищевые добавки на основе растительного сырья, состоящие из моркови, капусты, пшеничных отрубей в соотношении 2:1:1. Они содержат большое количество витаминов (В1; В2; РР; С: К; -каротин, флавоноиды) и минеральных веществ (Na; К; Са: Mg; P; Fe; S; Zn; Cu).

С помощью молочнокислых микроорганизмов можно повысить биологическую ценность растительных компонентов и придать им лечебно-профилактические свойства путем накопления в них микробной биомассы и продуктов их метаболизма.

Выбор данных видов растительных компонентов для добавления в субстрат обусловлен следующим: морковь, капуста, пшеничные отруби, наиболее сочетаемые с мясным и другим сырьем, представляют натуральные продукты с необходимыми факторами роста (источник углеводов и ростовых веществ) для молочнокислых микроорганизмов, а пшеничные отруби, кроме пищевых свойств, реализуют себя как разрыхлитель добавки. Создание температурных условий способствует не только увеличению микробной биомассы, но и накоплению продуктов биосинтеза, в частности витамина B₁₂, продуцируемого пропионовокислыми бактериями.

Используемые штаммы микроорганизмов получены: Debaryomyces clotckery 4D, Lactobacillis plantarium 31, 32, Micrococcus caseolyticus 38 - из ВКПМ (Всероссийская коллекция промышленных штаммов ВНИИГенетика); Lactobacillis acidophilus N, Bifidobacterium adidolescentis.MC-42, Propionibacterium shermani Э6 - из коллекции Центральной лаборатории микробиологии ВНИМИ; Candida utilis v-51, Streptococcus liquefaciens 115 - из коллекции штаммов ГВНИИ им. Тарасовича.

Все перечисленные штаммы обладают потенциальной способностью роста на мясных субстратах, высокой ферментативной активностью. При внесении их в субстрат осуществляется его обогащение заданным качественным составом по основным макро- и микрокомпонентам, в частности белку, углеводам, аминокислотам, витаминам и минеральным веществам.

Хороший рост всех культур был там, где в качестве мясного субстрата использованы селезенка и легкое; биомасса увеличилась на 2-3 порядка по сравнению с исходной. Неплохо росли культуры и на других субстратах, на которых прирост биомассы был несколько ниже.

Наиболее интенсивный рост наблюдался в культуре Streptococcus liquefaciens 115, где мясными субстратами являлись селезенка и рубец. Это связано, по-видимому, с тем, что Streptococcus liquefaciens 115 обладают выраженной пептонизирующей способностью.

В результате предварительных исследований нами были отобраны штаммы, обладающие наибольшей способностью биосинтеза на исходных субстратах, - Streptococcus liquefaciens 115, Debaryomyces clotckery 4D, Lactobacillis plantarium 31, 32.

Изучение аминокислотного состава полученной биомассы (табл.1) показало, что количество белка субстрата не изменялось, но происходили существенные качественные изменения - увеличивалась доля незаменимых аминокислот в общем объеме белка, что повышает биологическую ценность субстрата.

Значительно увеличилось количество серусодержащих аминокислот (метонина, цистина), которые в исходных субстратах II категории составляют незначительное количество, т.е. на грани чувствительности метода определения, а в рубце отсутствуют полностью.

Судя по сумме незаменимых аминокислот, содержание полноценного белка в бактерильной биомассе выше, чем в дрожжевой, и соответствует аминокислотному составу говядины. В биомассе дрожжевых грибов незаменимые аминокислоты присутствуют в адекватных количествах и их сумма адекватна сумме незаменимых аминокислот в условном "идеальном" белке.

В целях увеличения биомассы микроорганизмов на исследуемых субстратах использовали дополнительные источники азота и углерода, необходимые для роста микробной клетки. В качестве добавок были использованы доступные и дешевые вещества - молочная сыворотка и соли аммония, были поставлены модельные опыты на синтетической среде Чапека, в которую вносили разное количество этих веществ. В результате проведенного исследования установлено, что грибы Debaryomyces clotckery 4D хорошо усваивают минеральный азот, а энтерококки и молочнокислые бактерии - углерод и азот органических веществ молочной сыворотки. Поэтому в целях увеличения общего количества белка можно вводить эти добавки в исходные субстраты. Была установлена рациональная доза обогащения субстрата - 5-10% к его массе.

Рост микроорганизмов на обогащенных субстратах был значительно интенсивнее, чем без обогащения, причем наибольшее накопление биомассы у грибов Debaryomyces clotckery 4D наблюдались при совместном культивировании со Streptococcus liquefaciens 115. Так как этот энтерокок, обладая пептонизирующей способностью, способствует более интенсивному росту гриба и лучшему усвоению им азота из минерального источники (табл.2).

Совместное культивирование мультиштаммовых сочетаний обеспечивает комплексное воздействие на исходный субстрат. При изучении совместного роста и биосинтеза отобранных штаммов на контаминированном сырье была установлена высокая степень синергизма по количеству активной биомассы, кислотообразующей денитрифицирующей и пептонизирующей способности. Молочнокислые бактерии вида Lactobacillis plantarium 31, 32 и Lactobacillis acidophilus N, за счет образования молочной кислоты, a Propionibacterium shermani Э6 и Bifidobacterium adidolescentis.MC-42 еще и уксусной кислоты, создают кислую среду, которая способствует снижению роста санитарно-показательной микрофлоры в субстрате, что дает возможность интенсивного роста и биосинтеза других используемых штаммов, в частности Micrococcus caseolyticus 38, в кислой среде интенсивнее накапливает большое количество ароматических соединений, усиливаются его пептонирующие и денитрифицирующие свойства. Культуры используемых грибов легче адаптируются в субстрате, становятся конкурентоспособными, опережая в накоплении биомассы бактериальных культур.

Способ осуществляется следующим образом.

Субпродукты II категории подвергают предварительной обработка (очистка, промывка, бланшировка), измельчают на волчке. Растительные компоненты (морковь, капуста, пшеничные отруби в соотношении 2:1:1) гомогенизируют. Соединяют мясное и растительное сырье. В качестве дополнительных источников азота и углерода добавляют сыворотку и соли аммония. Полученную массу используют в качестве исходного субстрата для ферментации. Биомассу микроорганизмов наращивают на специальных средах или восстанавливают из сухих культур в течение 2-3 ч при t=30-37^oС. Затем в субстрат вносят суспензии в виде смеси культур в равных количествах с исходной концентрацией 10⁷-10⁹ микробных клеток/мл.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Берут книжку в парном состоянии, очищают, промывают 15-20 мин в холодной воде, ошпаривают в кипятке, отделяют от слизистой оболочки, затем измельчают на волчке.

Овощи предварительно моют, а пшеничные отруби заливают теплой водой с температурой 40-45^oС. Затем морковь, капуста, пшеничные отруби в соотношении 2:1:1 измельчают в гомогенизаторе, и субстрат пастеризуют при 80^oС в течение 10 мин.

Приготовленное мясное и растительное сырье (2% к массе мясного сырья) помещают в термостатируемую емкость, снабженную мешалкой, вносят туда молочную сыворотку 5% к массе сырья и мультиштаммовую закваску в виде суспензии культур, состоящей из Lactobacillis plantanum 31, Streptococcus liquefaciens 115, Propionibacterium shermani Э6, Debaryomyces clotckery 4D, в соотношени 1: 1:1:1 из расчета 10⁷ микробных клеток/мл на 1 г субстрата, и осуществляют ферментацию при 30^oС в течение 24 ч. Данная мультиштаммовая композиция обеспечивает значительное увеличение в субстрате всех незаменимых аминокислот и витамина B₁₂, продуцируемого Propionibacterium shermani Э6. Витамин B₁₂ микробного происхождения находится в коферментной форме и легко усваивается организмом человека. Качественные изменения белков субстрата приведены в табл.1; характеристика белкового композита - в табл.3.

Пример 2.

Субстрат готовят из рубца. Готовят растительное сырье аналогично примеру 1. Субстрат рубца и растительное сырье (5% к массе мясного сырья) помещают в термостатируемую емкость с мешалкой, добавляют соли аммония в виде 2,5%-ного раствора в количестве 10% к массе всего сырья. Данную смесь ферментируют мультиштаммовой закваской в виде суспензии микроштаммов, состоящей из Lactobacillis plantarium 32, Candida utilis v-51, Micrococcus caseolyticus 38, Вifidоbacterium adidolescentis. MC-42 в соотношении 1:1:1:1 с концентрацией 10⁹ микробных клеток/мл, и осуществляют ферментацию при температуре 27^oС в течение 26 ч. Изменение количества биомассы микроорганизмов показано в табл. 2; характеристика белкового композита - в табл.4.

Пример 3.

Субстрат готовят из селезенки. Параллельно готовят растительное сырье аналогично примеру 1. Мясное и растительное сырье (3% к массе мясного сырья) помещают в колбу, добавляют молочную сыворотку и соли аммония (2,5% раствор) в количестве 5% к массе всего сырья. Данную смесь ферментируют мультиштаммовой закваской в виде суспензии микроштаммов, состоящей из Lactobacillis plantarium 31, Lactobacillis acidophilas N; Debaryomyces clotckery 4D, Micrococcus caseolyticus, с концентрацией 10⁷ микробных клеток/мл, и осуществляют биосинтез при температуре 25^oС в течение 22 ч. Характеристика белкового композита приведена в табл.5.

После ферментации композит характеризуется сбалансированным аминокислотным составом, приведенным в табл.3, 4, 5. Содержит комплекс витаминов (мг%) гр. В 0,02-0,06; РР - 1; С - 0,025; -каротин и может быть использован как полноценное и витаминизированное сырье в технологии комбинированных мясных изделий.

Сравнительный анализ пищевой ценности ферментированных субстратов показал, что используемые мультиштаммовые композиции хорошо усваивают питательные вещества обогащенного субстрата, накапливают биомассу, содержащую незаменимые аминокислоты, витамины, органические кислоты, обогащая белковые составляющие мясного сырья полноценным белком, который можно использовать в производстве различных мясопродуктов, приблизив одновременно технологию к безотходной.