Биогенные амины в ферментированных мясопродуктах

В процессе производства и хранения мясных продуктов возможно образование и накопление продуктов катаболизма аминокислот — биогенных аминов. Причинами их образования являются автолитические процессы в мясе, несоблюдение санитарно-гигиенических условий производства, наличие декарбоксилазной активности естественной микрофлоры и стартовых культур.

В пищевых продуктах БА образуются путем отщепления -карбоксильной группы аминокислот под действием микробных декарбоксилаз, коферментом которых является пиридоксаль-5-фосфат.

Из отдельных протеиногенных аминов необходимо назвать путресцин, кадаверин, тирамин, гистамин. Путресцин получается при декарбоксилировании аминокислоты L-орнитина, кадаверин - при декарбоксилировании L-лизина. Кадаверин, как и путресцин, относят к группе птомаинов, они образуются анаэробами при разложении гнилого мяса; однако ядовитость этих диаминов незначительна. Из L-тирозина при декарбоксилировании аминокислот получается тирамин, а из L-гистидина - гистамин.

Так как многие БА в организме человека играют роль нейромедиаторов, чрезмерное поступление этих веществ (более 100 мг/кг продукта) отрицательно сказывается на здоровье. Для аккумулирования БА в пищевых продуктах требуется: наличие предшественников (аминокислот), присутствие микроорганизмов с декарбоксилазами аминокислот и благоприятных условий для их роста.

Сперимидин и спермин, в меньшей степени путресцин - единственные амины, которые присутствуют в значительной степени в свежем мясе, используемом для производства ферментированной колбасы.

Продукция биогенных аминов зависит от кинетики роста микроорганизмов, их протеолитической и декарбоксилазной активности, концентрации NaCl, значении pH и температуры.

pH - важный фактор, влияющий на активность декарбоксилаз аминокислот. Бактериальные декарбоксилазы аминокислот обычно имеют оптимум действия в кислой среде.

Повышение концентрации соли снижает продукцию биогенных аминов. Это влияние может быть объяснено уменьшение количества клеток микроорганизмов за счет высокой концентрации NaCl и постепенным разрушением мембран клеток, на которых локализуются декарбоксилазные ферменты.

Температура хранения колбас также влияет на образование биогенных аминов, и чем она ниже, тем меньше аминов образуется, так как низкие температуры замедляют рост микроорганизмов и снижает активность ферментов.

Стартовые бактериальные культуры могут уменьшать аккумулирование БА в ферментированных мясопродуктах. Биогенные амины инактивируются аминооксидазами - ферментами, катализирующими окислительное дезаминирование аминов (т.е. отщепление аминогруппы NH₂) c образованием альдегидов, перекиси водорода и аммония.

Механизм действия аминооксидазы можно представить следующим образом:

Для микроорганизмов характерны моно- и диаминооксидазы. Они могут быть обнаружены в бактериях семейства Micrococcaceae рода Staphylococcus, Micrococcus и Kocuria, а также в молочнокислых бактериях, относящихся к роду Lactobacillus, Enterococcus, Carnobacterium, Pediococcus, Lactococcus и Leuconostoc.

Исследования микроорганизмов с аминооксидазной активностью, выделенных из пищевых продуктов, показали, что микроорганизмы рода Lactobacillus, Pediococcus, Micrococcus, вида Staphylococcus carnosus и Brevibacterium linens способны снижать количество биогенных аминов in vitro.

В МГУПБ проводили исследования по изучению микроорганизмов, обладающих высокой аминооксидазной активностью. Объектами являлись молочнокислые микроорганизмы вида Lactobacillus plantarum, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus sakei, Lactobacillus casei, Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus, Pediococcus claussenii, Staphylococcus carnosus.

Наращенную биомассу вносили в раствор исследуемого амина. Далее проводили инкубацию при 30°С в течение 96 ч. В таблице представлены данные, характеризующие содержание биогенных аминов через 96 ч инкубирования.

Таблица 2. Активность аминооксидазы штаммов молочнокислых бактерий в отношении гистамина, тирамина, кадаверина, путресцина.

Аминооксидазную активность в отношении гистамина проявили 5 штаммов Pediococcus acidilactici из 8 и 2 штамма Lactobacillus plantarum из 8 исследованных. Аминооксидазную активность в отношении тирамина при его исходной концентрации 265,63 мг/л обнаружили штаммы: L. curvatus 2, L. sakei 104, L. plantarum 35.

Штаммы L. lantarum 7К, 21, 2П, 100; L. curvatus 102, 1; L. casei 10;      P. acidilactici 8, 25, 38; P. pentosaceus 106 не влияли на содержание кадаверина (исходная концентрация 128,90 мг/л).

Штаммы L. plantarum 19, 21, 32; L. curvatus 1; L. sakei 35, 45; P. acidilactici 33, 38; P. pentosaceus 31 не влияли на содержание путресцина(исходная концентрация 89,30 мг/л). Остальные микроорганизмы снизили уровни биогенных аминов до значений, близких к нулю.

Результаты проведенных исследований позволили характеризовать молочнокислые микроорганизмы по уровню их аминооксидазной активности и рекомендовать ряд штаммов для использования в мясной промышленности в качестве стартовых культур, повышающих безопасность и качество продуктов. Полученные данные показали также, что активность аминооксидазы зависит в большинстве случаев от штамма, а не от вида микроорганизма, т.е. является штаммоспецифичным признаком.

Заключение

В ходе автолитических превращений изменяются качественные характеристики мяса и мясных продуктов за счет накопления. предшественников аромата и вкуса - аминокислот и их амидов при распаде белков и пептидов, относящихся к экстрактивным веществам мышечной ткани.

Бактериальные препараты, используемые в мясной промышленности, содержат в себе стартовые культуры микроорганизмов, которые запускают процесс ферментации мясного сырья. К применению стартовых культур проявляют практический интерес, так как в процессе развития они выделяют фермен­ты, катализирующие распад жиров, углеводов и, главным образом, аминокислот. При этом накапливаются низкомолекулярные соединения, которые участвуют в образовании вкуса и аромата мясных продуктов.

В процессе производства и хранения мясных продуктов возможно образование и накопление биологически активных соединений — биогенных аминов, продуктов катаболизма аминокислот. Микроорганизмы с аминооксидазной активностью в процессе ферментации могут снижать или полностью прекращать аккумулирование биогенных аминов в пище. Поэтому активность фермента аминооксидазы должна рассматриваться как важная характеристика селекции стартовых культур, используемых при производстве ферментированных продуктов.

Список использованной литературы

1. Ребезов М.Б. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов.. Учебное пособие / М.Б. Ребезов,      Е.П. Мирошникова, О.В. Богатова. - Челябинск: ЮУрГУ, 2011. — 133 с.

2. Тарасова И. В. Влияние стартовых культур на вторичное сырье животного происхождения / И. В. Тарасова, М.Б. Ребезов, О.В. Зинина,          Я.М. Ребезов // Молодой ученый. — 2013. — № 10. — С. 209—212.

3. Тимошенко Н.В. Технология хранения, переработки и стандартизации мяса и мясных продуктов. Учебное пособие / Н.В. Тимошенко, А.Н. Патиева. - Краснодар: КубГАУ, 2010. — 615 с.

4. Фатьянов Е.В. Биотехнология в производстве продуктов питания животного происхождения: краткий курс лекций / Е.В. Фатьянов,                  Д.А. Лазутин, С.А. Богатырев. - Саратов: СГАУ, 2016. —53 с.

5. Хорольский В.В., Машенцева Н.Г. Функциональные стартовые культуры в мясной промышленности. Учебное пособие. - М.: ДеЛи принт, 2008. —336 с.