Микробная ферментация субпродуктов птицы

Актуальность исследований

Во всем мире промышленное птицеводство представляет крупную специализированную отрасль, которая имеет перспективы развития.

В разных странах появляются комплексы различной мощности, оснащенные современными технологическими линиями, где внедряются новые технологии по переработке птицы; расширяется ассортимент выпускаемой продукции [1, 2]. Мясо птицы в настоящее время является наиболее важным источником животного белка во многих странах мира, и эта тенденция подчеркивает важность птицеводческой промышленности и стимулирует ее дальнейший рост [3, 4].

Коллаген, входящий в состав субпродуктов птицы, является потенциальным источником для получения не только животных кормов, но и пищевого белка [9, 10]. Нерациональное использование в полном объеме бе- локсодержащего сырья является причиной существующих экологических проблем предприятий отрасли, а также нехватки продовольственных ресурсов. Расширенное использование коллагенсодержащих продуктов птицеводства в производстве продуктов питания путем изменения их свойств способствует развитию предприятий по переработке птицы и увеличивает их доходность благодаря выпуску продукции с добавленной стоимостью. Ферментативная обработка вторичных продуктов переработки птицы является экологичной альтернативой традиционной кислотной или щелочной модификации сырья [11].

Потенциал субпродуктов птицы отмечен в качестве субстратов для получения белковых гидролизатов с различными функциональными свойствами и биологической активностью [12]. Белки, которые в настоящее время используются в качестве корма для животных, могут быть модифицированы и улучшены для потребления человеком [13]. Гидролиз субпродуктов может происходить разными способами [7]. Ферментативная обработка является более физиологичной, ее можно проводить как с использованием протеолитических ферментов, так и с использованием живых культур бактерий. Микробная ферментация происходит под действием набора ферментов, вырабатываемых микроорганизмами [14]. При выборе способа гидролиза учитываются следующие критерии: простота экстракции и выделение белков; белки предпочтительно должны находиться в неденатуриро-ванном состоянии; отсутствие сопутствующих соединений; высокая растворимость гидролизата в широком диапазоне рН; сбалансированный аминокислотный профиль [13].

Процесс гидролиза белка направлен на разрыв связей между пептидами в полипеп-тидной цепи белка с целью получения низкомолекулярных компонентов и свободных аминокислот, которые способны эффективно усваиваться в организме человека [15]. Биоактивные пептиды образуются при гидролизе белка под действием протеаз, синтезируемых ферментирующими организмами [16]. Биоактивные пептиды, помимо высокой пищевой ценности, обладают антимикробной, антиоксидантной и иммуномодулирующей активностью, способствуют лечению и профилактике значительному перечню заболеваний человека.

Таким образом, целью работы является исследование влияния микробной фермента- ции субпродуктов птицы на накопление продуктов гидролиза белка и изменение микроструктуры гидролизатов.

Материалы и методы

Сырье и материалы

• –    «Пропионикс» – концентрированную микробную массу штамма Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii – КМ 186 с активностью 10¹⁰–10¹¹ КОЕ/см³;

• –    бактериальный концентрат Bifidobacterium longum B379M с активностью 10¹¹–10¹² КОЕ/см³.

Изготовление опытных образцов гидролизатов

У измельченных субпродуктов определяли физико-химические показатели по стандартным методикам (массовая доля белка, жира, влаги, золы).

Полученные после ферментации гидролизаты фильтровали через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 нм и высушивали методом сублимации. В сухих гидролизатах определяли аминокислотный состав и микроструктуру.

Исследование образцов гидролизатов

Для определения несвязанных аминокислот использовали жидкостный хроматограф Agilent 1260 Infinity LC (США). Для приготовления образцов проводилась жидкостная экстракция. Пять граммов образца гидролизата помещали в эпендорф и добавляли 4 мл 20 % трихлоруксусной кислоты для осаждения белков и пептидов. Объем доводили до 30 мл подкисленным буфером соляной кислоты с pH 2,2 и выдерживали в течение 8 мин, поддерживая гомогенат в условиях охлаждения. Полученную смесь центрифугировали (20 мин, 4 °C, 10000 об/мин) и супернатант пропускали через шприцевой фильтр в виалу. После провели предколоночную дериватиза-цию в автосамплере системы ВЭЖХ с использованием реагентов: ортофталевый альдегид для первичных аминокислот и 9-фторметил-хлорформиат для вторичных аминокислот. Соотношение дериватов к отобранному объему пробы 1:10.

Хроматографическое деление осуществляли на колонке ZORBAX C18 PA, 3,5 мкм, 4,6×150 мм (Agilent, США) в режиме градиентного элюирования в течение 25 мин. Для первичных аминокислот измерения проводили в УФ-детекторе при длине волны λ = 338 нм, для вторичных аминокислот λ = 262 нм. Использовали подвижную фазу А: ацетонитрил: метанол: вода (45:45:10); подвижная фаза B с pH 8,2: Na2HPO4 1,42 г и Na2B4O7 2,1 г pH 8,2. Скорость потока составляла 1 мл/мин. Температура колонки 40 °С. Содержание не- связанных (свободных) аминокислот выражали в мг аминокислот на 100 г жидких гидролизатов.

Каждое измерение проводили трехкратно. Значения вероятности р ≤ 0,05 были взяты для указания статистической значимости. Данные были проанализированы с помощью One-way ANOVA [17].

Результаты исследований и обсуждение

Таблица 1

Примечание: Средние значения в столбце без общего надстрочного индекса имеют достоверные различия (p < 0,05) при анализе с помощью однофакторного дисперсионного анализа и TUKEY-теста.

представленных Abdullah и др. (2016): содержание белка – 17,34 %, содержание жира – 0,76 %, содержание влаги – 78,60 %, зола – 0,97 % [19].

При гидролизе белков мяса образуются полипептиды, которые в дальнейшем могут расщепляться на более мелкие пептиды и свободные аминокислоты [20, 21]. Как отмечено некоторыми авторами, такая деградация может быть вызвана эндогенными и микробными ферментами [22, 23]. El. Adab и др. (2015) показали, что в колбасах, ферментированных S. xylosus и L. plantarum , в результате протеолиза содержание свободных аминокислот увеличилось с 2059,82 мг / кг до 3461,07 мг / кг. Эту разницу в общем накоплении свободных аминокислот авторы связывают с протеолитической активностью микробных ферментов [24]. Таким образом, по накоплению аминного азота и свободных аминокислот в субстрате можно судить об интенсивности гидролиза белка [12].

Для оценки степени гидролиза белка определяют содержание не только структурных, но и свободных аминокислот в субстрате.

Время ферментации, ч

—•—контр. (30°С)

—•—ферментированный пропионовокислыми бактериями(ЗО°С)

ферментированный бифидобактериями (30°С)

• -    • - контр. (35°С)

ферментированный пропионовокислыми бактериями (35°С)

• - --• •— ферментированный бифидобактериями (35°С)

• — •— контр. (40°С)

• -    • - ферментированный пропионовокислыми бактериями (40°С)

• ■ ■■■•■■■ ферментированный бифидобактериями (40°С)

док, содержат большое количество пролина, гидроксипролина и глицина, а также низкие уровни триптофана и тирозина [27].

Таблица 2

Таблица 3

Выводы

Полученные данные могут быть использованы при получении белковых гидролизатов из субпродуктов птицы для дальнейшего включения в состав пищевых продуктов как источника полноценного белка.

Контр. в начале ферментации

Контр. через 16 ч

Ферментированный пропио-

новокислыми бактериями рментации

Ферментированный бифидобактериями

Увеличение ×200

Увеличение ×2000

Увеличение ×5000

Ферментированный

Контр. в начале

Контр. через 16 ч ферментации

Ферментированный пропио- новокислыми бактериями

бифидобактериями

Увеличение ×200

Увеличение ×2000

Увеличение ×5000

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Челябинской области в рамках научного проекта № 20-416-740002.