Введение к работе
Актуальность работы. Современный этап развития техники и технологий ставит как одну из наиболее актуальных проблему надежности биологических систем, что непосредственно связано со здоровьем человека в современных условиях урбанизации, экологической и социальной напряженности, хронического стресса и других неблагоприятных факторов. Важнейшая задача биотехнологии - обеспечение здоровья человека через питание. Другой немаловажной задачей является экологическая безопасность продуктов и производств, решение которой состоит в разработке рациональных и эффективных способов утилизации вторичных ресурсов в отрас-IX перерабатывающего сектора АПК. Для мясной промышленности первое место по объемам занимает коллагенсодержащее сырье.
В работах Л.В. Антиповой, А.И. Жаринова, Н.Н. Липатова (мл.), Г.И. Касьяно--а, Ю.И. Ковалева, А.И. Мглинца, И.А. Рогова, Э.С. Токаева, С.А. Каспарьянца, .И. Сапожниковой, G.N. Ramachandran, P. Borstein, др. отечественных и зарубеж-ых ученых обоснованы подходы к рациональному использованию коллагенсодер-ащего сырья в пищевых технологиях с учетом медико-биологических требований нутриентно адекватному питанию и пищевой комбинаторики. Результатами ис-ледований Л.В. Антиповой, Э.Г. Розанцева, А.Г. Снежко, О.П. Дворяниновой, '.Г. Ибрагимовой и др. доказана эффективность биотехнологических подходов по ыделению из тканей животных и рыб" коллагеновых субстанций, способных к само-груктурированию. Однако потенциальные возможности коллагеновых белков как омпонентов самоорганизующихся биополимерных систем с полифункциональны-и свойствами изучены и реализованы в виде технологических решений и рекомен-аций мясоперерабатывающей промышленности крайне недостаточно. При этом нтерес и перспективу представляет реализация возможностей коллагеновых белков ак носителей биологически активных веществ, что обусловлено уникальным гроением этого природного биополимера и наличием большого количества реакци-нноспособных групп.
Практика промышленно развитых стран показывает приоритет барьерных тех-ологий в получении безопасных продуктов питания. Имея в виду маркетинговые ценки потребительского рынка, привлекают внимание мясные полуфабрикаты и улинарные изделия из мяса птицы как объекты для эффективного использования иотехнологического потенциала растительного сырья, многие виды которого отли-ают выраженные бактериостатические свойства в сочетании высоким уровнем ан-юксидантной активности.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры ехнологии мяса и мясных продуктов Воронежской государственной технологиче-кой академии «Теория и практика производства биологически полноценных, ком-шшрованных, аналоговых и функциональных продуктов питания на основе рацио-ального использования сельскохозяйственных ресурсов с привлечением методов иотехнологии» (2006-2010 гг., № г. р. 012.006.037.63).
Цель работы - обоснование барьерных технологий мясных полуфабрикатов и родуктов кулинарной готовности за счет целенаправленного использования колла-еновых белков животных тканей и биологически активных веществ растений.
В рамках поставленной цели решались задачи:
выбор объектов животного и растительного происхождения для получения пленкообразующих композиций с барьерными свойствами;
обоснование условий модификации биополимерных систем соединительных тканей животных для использования их компонентов в качестве носителей биологически активных веществ растений;
обоснование рецептурного состава пленкообразующих композиций для реализации барьерных технологий и разработка технологической схемы их получения;
комплексная оценка их свойств;
обоснование рекомендаций по использованию в частных технологиях мясных продуктов;
- разработка проектов технической документации на мясные полуфабрикаты и
продукты кулинарной готовности в коллагеновых покрытиях; оценка экономиче
ской эффективности предлагаемых технических решений.
Часть экспериментальных исследований проводилась в сотрудничестве с учеными и специалистами кафедр ядерной физики и аналитической химии Воронежского государственного университета, аналитического центра ВҐТА, кафедры физики Высшей школы милиции г. Воронежа.
Научные положения, выносимые на защиту.
Структурная характеристика методами рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии, электрофореза, ионообменной хроматографии продуктов биомодификации жилок и сухожилий крупного рогатого скота (КРС).
Гипотетическая квантово-механическая модель взаимодействия флавоноидов и пептидов, характерных для продуктов биомодификации коллагена ферментным препаратом «Коллагеназа пищевая».
Комплекс свойств коллагенсодержащих пленкообразующих композиций с использованием СОг-экстрактов растительного сырья.
Рецептурный состав пленкообразующих композиций и обоснование применения в частных технологиях мясных продуктов.
Научная новизна. Обоснован выбор объектов животного и растительного происхождения для получения пленкообразующих композиций с барьерными свойствами.
Определены условия модификации биополимерных систем соединительных тканей животных (на примере жилок и сухожилий крупного рогатого скота в сравнении с базовым объектом - гольевым спилком шкур) для использования в качестве носителей биологически активных веществ.
Методами рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии, SDS-электрофорез; идентифицированы структурные особенности продуктов модификации коллагено вых белков и изучен их молекулярно-массовый состав.
Проведена оценка сорбционной способности биополимерной системы в состав! продуктов модификации жилок и сухожилий крупного рогатого скота по отноше нию к ароматическим веществам СОг-экстрактов растительного сырья.
На основе квантово-механического моделирования разработана гипотетическаї модель взаимодействия продуктов модификации коллагеновых белков с биологиче ски активными веществами экстрактов растительного происхождения на примері флавоноидов.
Обоснованы режимы получения пленкообразующих композиций и проведена комплексная оценка их свойств. Подтверждено предпочтительное действие аскорбиновой кислоты на структурообразование коллагеновых дисперсий на основе отходов жиловки говядины по сравнению с уксусной кислотой. Подтверждены барьерные свойства пленкообразующих композиций в результате использования ССЬ-экстрактов растений и специй в качестве их рецептурных компонентов.
Практическая значимость. Обоснованы режимы двухстадийного пероксидно-щелочного и ферментативного гидролиза жилок и сухожилий крупного рогатого скота применительно к получению пищевых пленочных покрытий. Разработана технологическая схема получения пленкообразующих композиций с использованием биомодифицированных коллагеновых белков и биологически активных веществ лекарственных растений и специй.
Предложены модифицированные технологические схемы производства мясных рубленых полуфабрикатов и кулинарных изделий из мяса птицы в пищевых пленочных покрытиях с пролонгированными сроками годности. Модифицированная технология мясных рубленых полуфабрикатов позволяет в 1,9 раза снизить пероксид-ное число при хранении в течение 30 суток при температуре минус 18 С, улучшить органолептические показатели, на 5-8 % повысить массовый выход изделий при кулинарной обработке.
Модифицированная технология изделий кулинарных из мяса птицы обеспечивает стабильность микробиологических показателей (КМАФАнМ и БГКП) на уровне санитарно-гигиенических требований, в течение 10 суток, по сравнению с 3 сутками для контрольных образцов, а также увеличение массового выхода на 10 % и высокую органолептическую оценку.
Разработанные и модифицированные технологии прошли промышленную апробацию на ОАО «Хладокомбинат», г. Воронеж, ОАО «Комбинат мясной «Калаче-евский» (г. Калач Воронежской обл.). На новые полуфабрикаты и продукты разработаны проекты технической документации («Композиции коллагенсодержащие пленкообразующие», «Полуфабрикаты мясные замороженные», «Изделия кулинарные. Окорочка куриные в коллагеновом покрытии»).
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены в период 2006+2009 гг. на ежегодных отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии; международных и всероссийских научных и научно-практических конференциях: «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (Краснодар, 2007); «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2007); «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2007); «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008); «Пищевая и морская биотехнология: проблемы и перспективы» (Светлогорск, 2008); «Современные проблемы науки» (Тамбов, 2008); «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образования и производство» (Воронеж, 2008); «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2008); «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008); «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008); «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (Самара, 2009); пятом Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и
перспективы развития» (Москва, 2009) и др.
Разработки экспонировались на научно-технических выставках: 25 межреги нальной специализированной выставке «Продторг» (Воронеж, 2008), конкурсе и новационных проектов «Воронежский агропромышленный промышленный форум (Воронеж, 2009) и удостоены дипломов трех дипломов в составе коллективной к федральной экспозиции.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 25 р бот, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 14 статей в научн технических журналах и материалах конференций, 9 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, о зор литературы, характеристику объектов и методов исследований, три главы эксп риментальнои части, выводы, список использованных источников и приложени Работа содержит 254 страницы машинописного текста, в том числе 73 страни приложений, 30 таблиц, 60 рисунков. Библиография включает 160 наименований.
