За 85 лет существования стартовые культуры превратили непредсказуемую нативную ферментацию в стандартизированный промышленный процесс. В статье представлены история появления мясных культур, состав и принципы работы современных препаратов, региональные особенности, отдельный сегмент пицца-салями и картина будущего, в которой искусственный интеллект помогает возрождать локальные ферментационные традиции.
Рис. 1. Ключевые вехи развития стартовых культур в мясной промышленности
Более двух тысячелетий производство ферментированных колбас оставалось лотереей. Мастер смешивал мясо с солью, набивал в оболочку, подвешивал в погребе и ждал. Через несколько недель партия либо превращалась в благородный продукт, либо портилась. Так, процент брака в средневековых итальянских мастерских достигал 10–20 %.
Мастера научились управлять процессом эмпирически. Они подбирали микроклимат погреба, использовали «материнский» фарш от предыдущей удачной партии (back-slopping) и резидентную микрофлору цеха. Знаменитая венгерская téliszalámi («зимняя салями») отражает сезонный принцип работы. Ведь ее изготавливали только с осени до весны, когда холод сам подавлял гнилостную флору.
Настоящая революция произошла 85 лет назад (рис. 1). В 1940 г. американцы Енсен и Падок получили патент на использование чистых культур молочнокислых бактерий в колбасном производстве. А в 1955 г. финский ученый Фриц Нииниваара защитил в Хельсинки диссертацию. В своей работе он впервые показал, что внесение штамма M-53 радикально ускоряет созревание продукции. А ещё стабилизирует ее цвет и делает процесс воспроизводимым. Этот момент считается рождением индустрии мясных стартовых культур. Позднее ученик Нииниваара Микко Похья опубликовал первую систематическую классификацию полезных стафилококков. А затем в США группа Nivena подтвердила эффективность Pediococcus в производстве summer sausage.
Как устроена современная культура
Современный препарат — это смесь нескольких штаммов, каждый из которых выполняет свою функцию (рис. 2). Молочнокислые бактерии (LAB) быстро перерабатывают сахара в молочную кислоту, снижая pH до 4,8–5,3 за 24–72 ч и тем самым создавая ключевой барьер против патогенов. Основные виды таких бактерий — Latilactobacillus sakei, Pediococcus pentosaceus и P. acidilactici. Коагулазоотрицательные стафилококки (CNC) — Staphylococcus xylosus и Staphylococcus carnosus — восстанавливают нитрат до нитрита (обеспечивая стабильный красный цвет), расщепляют белки и жиры (создавая аромат выдержки) и продуцируют каталазу.
Плесени Penicillium nalgiovense наносятся на поверхность сыровяленых батонов, формируют характерный белый налет и подавляют токсиногенных конкурентов (прежде всего P. nordicum — продуцент охратоксина А). В премиальных сыровяленых продуктах длительной выдержки применяют также дрожжевые культуры (Debaryomyces hansenii). Данные дрожжевые культуры обогащают ароматический профиль на поверхности и в верхнем слое батона. Они переносят соленость до 20 % NaCl и Аw до 0,85, в то время как обычные бактерии в таких случаях уже неактивны.
Типовая форма стартовой культуры — лиофилизированный порошок с концентрацией 109–1011 КОЕ/г. Норма внесения — 10–25 г на 100 кг фарша. За 24–48 ч целевая микрофлора размножается до 108–109 КОЕ/г и полностью вытесняет конкурентов (рис. 3).
Рис. 2. Три функциональные группы в составе современной стартовой культуры
Региональные школы
Традиции Южной Европы (Италия, Испания, Франция) — мягкая ферментация с целевым pH 5,2–5,4, длительное созревание в течение 60–180 дней, обязательное участие стафилококков и часто поверхностной плесени. Для Северной Европы (Германия, Дания, Финляндия) характерны более кислый профиль (pH 4,9–5,2), акцент на быстрые Pediococcus. Средиземноморские страны почти не коптят, северные активно используют холодное копчение как дополнительный барьер против порчи.
В США и Канаде важны быстрая интенсивная ферментация (pH 4,6–4,9) при температурах до 40 °C и доминирование P. acidilactici. Характерный «кислый» профиль пепперони — прямое следствие этой школы. Цикл производства составляет 5–14 дней вместо европейских 60–90.
Рис. 3. Динамика подкисления фарша со стартовой культурой и без нее
Пицца-салями: колбаса, созданная для замораживания
Отдельный стремительно растущий сегмент рынка — это пицца-салями. Её создают специально как топпинг для замороженной пиццы промышленного производства. Мировой рынок этой пиццы превышает 20 млрд долларов США. Топпинг занимает 8–15 % от массы готового изделия. Столь огромный объем требует отдельной технологической концепции.
Ключевая особенность изготовления пицца-салями — обязательная стадия подварки (mild heat treatment). После классической ферментации со стартовыми культурами и короткой сушки батон подвергается щадящей термической обработке при 55–68 °C, что инактивирует патогены и живую микрофлору. Затем продукт нарезается на кружки (диаметром 25–45 мм, толщиной 1,2–1,8 мм) и замораживается до −18 °C.
Такая технология позволяет решить сразу несколько задач. Замораживание микробиологически стабильного продукта устраняет риски возникновения листерий при длительном хранении в холодильных цепях.
Тепловая обработка фиксирует профиль ферментации, предотвращая изменения вкуса и цвета. Обеспечиваются стандартная нарезка и правильное поведение продукта при выпекании. Формируется аппетитная «чашечка» из подвернутых краев кружка и того самого жирного ободка вокруг ломтика пепперони. Пицца-салями предъявляет специфические требования к культурам: необходимы быстрая ферментация (pH 4,8–5,0 за 24–36 ч), устойчивый цвет после термообработки и замораживания, профиль вкуса пиццы. Крупнейшие производители предлагают специализированные линейки — Bactoferm CS-300 и LHP от Novonesis, Lyocarni RBL-73 от Sacco, Choozit Meat Culture 200 от IFF.
Рис. 4. Ведущие мировые и региональные производители стартовых культур
Игроки мирового рынка
Рынок мясных стартовых культур оценивается в 70–76 млн долл. США (2023 г.) и может достичь 106–150 млн к 2033 г. при росте 4,3–5,5 % в год. Три лидера — Novonesis, IFF и Sacco — контролируют 45–55 % мясной ниши (рис. 4). Novonesis (бывшая Chr. Hansen + Novozymes) — глобальный лидер с 1970-х гг. Бренд Bactoferm — золотой стандарт, банк содержит более 40 тыс. штаммов, разработаны биопротекторы SafePro против листерий.
IFF/DuPont (США) — второй по выручке производитель с огромным R&D-бюджетом и синергией с ароматическим бизнесом. Sacco System (Италия, с 1872 г.) обладает глубочайшей экспертизой в традиционных итальянских DOP/IGP-продуктах и предлагает флагманскую линейку Lyocarni. Lallemand (Канада) активно развивает функциональные и пробиотические культуры. Региональные игроки — Biochem и Dalton (Италия), Proquiga (Испания, лидер по фуэту), Meat Cracks, MicroTec, RAPS (Германия), Almi (Австрия), Bioprox (Франция) и Angel Yeast (Китай).
Новый вектор — нативные локальные культуры
Одна из самых заметных тенденций последних лет — переоценка ценности локальных, автохтонных штаммов. Индустрия десятилетиями стандартизировала все продукты под несколько универсальных культур. Теперь она все чаще возвращается к прежней идее. Каждая региональная традиция — салями Милано, téliszalámi, фуэт, landjäger — сложилась вокруг конкретной микрофлоры конкретных цехов и погребов.
Мотивов несколько. Маркетинговый — потребитель платит больше за продукты с выделенным местом производства и локальные штаммы дают юридически защищаемое отличие. Органолептический — универсальные культуры хороши в средней части вкусовой шкалы, но не воспроизводят региональные ноты. Мотив на уровне устойчивости — широкий набор охарактеризованных штаммов служит страховкой для отрасли от вирусных инфекций, антибиотикорезистентности и климатических изменений. Наконец, важна и независимость от ограниченного количества глобальных поставщиков.
Что может дать искусственный интеллект
В России исторически использовались импортные культуры, которые в настоящее время не всегда доступны. Теория их разработки ясна. Однако мало опыта создания и коммерциализации стартовых культур. К тому же недостаточно экспериментальной базы.
Современные инструменты биоинформатики и применения искусственного интеллекта (ИИ) дают шанс отечественным разработчикам не пытаться повторить весь опыт западных компаний (это, вероятно, невозможно), а построить отрасль на локальных штаммах.
Классический путь отбора штамма занимает 3–5 лет: нужны изоляция сотен культур, ручное тестирование на 20–30 параметров, пилотные партии, органолептическая оценка.
ИИ-подход может сократить эту работу до 6–18 мес. Полногеномное секвенирование сотен изолятов сегодня стоит менее 100 долл. США на штамм. Модели машинного обучения предсказывают функциональные свойства штамма по его геному. Они определяют, какие сахара он сбраживает и какие бактериоцины продуцирует. А также какие ароматические соединения образует штамм. Метагеномный анализ традиционных продуктов позволяет определить всю микрофлору колбасы и восстановить состав уникальных ферментационных консорциумов конкретной географии.
Комбинация «локальные штаммы + ИИ-отбор» открывает возможность построить современную отрасль стартовых культур. Она будет опираться на суверенную научную базу. Появятся собственная коллекция и защищенные штаммы. А также линейки под конкретные виды продукции. Это локальные профили сырокопчёных и сыровяленых колбас, пицца-салями для быстрорастущего рынка замороженной пиццы, региональные сыровяленые продукты.
Заключение
За 85 лет мясные стартовые культуры прошли путь от штамма M-53 до индустрии с миллиардными оборотами. Фундаментальная цель остается той же — превратить непредсказуемую нативную ферментацию в управляемый, воспроизводимый и безопасный процесс. Одновременно возвращается интерес к автохтонным подходам, связывающим продукт с конкретной местностью. Именно в синтезе индустриальной стандартизации, локальной аутентичности и вычислительной биологии лежит будущее отрасли.
Авторы: К.Е. Парамонова, технолог АО «Бегарат», М.Н. Смирнов, канд. техн. наук, технолог ПКБ «Невекс».
Оригинал статьи: журнал «Мясные технологии», номер 8, стр.28-31
Leave a Reply