Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы 7
1.1 Российский рынок мясной гастрономии
1.2. Опыт и эффективность применения функциональных пищевых добавок в технологиях мясных продуктов
1.3. Коллагеновые белки тканей животных 33
как объект для создания импортзамещающих технологий с заданными функциональными свойствами
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть, объекты и методы исследований
2.1. Вторичное коллагенсодержащее сырье мясной промышленности, коллагеновые полупродукты, ингредиенты и продукты с их использованием
2.2. Пищевые органические кислоты: характеристика, обоснование применения
2.3. Протеолитические ферментные препараты: 36 характеристика, обоснование применения
2.4. Схема экспериментальных исследований 39
2.5. Методы исследований 41
55 56
2.6 Математическое моделирование процесса
2.7 Моделирование рецептур и статистическая обработка результатов эксперимента
ГЛАВА 3. Обоснование условий получения и исследование физико-химическихсвойств коллагенового гидролизата с использованием ферментных препаратов 60
3.1. Влияние физико-химических и биотехнологических методов модификации на структуру коллагенсодержащего сырья
3.2. Оптимизация условий гидролиза коллагенсодержащего сырья ферментным препаратом «Коллагеназа пищевая»
3.3. Оценка фракционного состава гидролизата коллагена 72
3.4. Оценка безвредности гидролизата коллагена 76
3.5 Технологическая схема получения гидролизатов коллагена и исследование свойств твердого остатка З
ГЛАВА 4. Комплексная оценка технологической функциональности гидролизатов коллагена
4.1. Влияние еидролизатов воллагена на микроструктуру мясного сырья
4.2. Влияние гидрогизатов коллагена на функционально-технологические и реологические свойства мясных систем
ГЛАВА 5. Разработка рекомендаций по использованию гидролизатов коллагена в частных технологиях мясных продуктов
5.1. Использование гидролизатов коллагена в составе многокомпонентных рассолов для посола мяса
5.2. Применение твердого остатка в технологии производства ветчин и рубленых полуфабрикатов
5.2.1 Производство ветчин 103
5.2.2 Производство рубленых полуфабрикатов 112
Выводы 121
Список использованных источников
- Опыт и эффективность применения функциональных пищевых добавок в технологиях мясных продуктов
- Пищевые органические кислоты: характеристика, обоснование применения
- Оптимизация условий гидролиза коллагенсодержащего сырья ферментным препаратом «Коллагеназа пищевая»
- Влияние гидрогизатов коллагена на функционально-технологические и реологические свойства мясных систем
Введение к работе
Актуальность работы.
Одна из задач государства - обеспечение здоровья человека через питание. Другая немаловажная задача - создание ресурсосберегающих технолопій, решение которой сопряжено с разработкой рациональных и эффективных способов переработки вторичных ресурсов в отраслях перерабатывающего сектора АПК в замкнутом производственном цикле. Среди побочных продуктов разделки в мясной промышленности первое место по объемам занимает коллагенсодержащее сырье.
За последние годы значительно расширился ассортимент пищевых продуктов в целом и товаров для здорового питания - в частности, что, безусловно, связано с ростом предложения по безопасным и качественным пищевым добавкам, которые получили широкое применение и в России. Использование пищевых и биологически активных добавок, физиологически функциональных компонентов, является одним из важнейших факторов современного производства пищевых продуктов заданного состава, аромата, вкуса, текстуры и качества в течение всего срока годности, условием интенсификации переработки пищевого сырья, совершенствования технологий, расширения ассортимента. Новое поколение пищевых продуктов, отвечающих требованиям и реалиям сегодняшнего дня, - это продукты со сбалансированным составом функционального назначения, а также быстрого приготовления и длительного срока хранения.
Современный рынок пищевых ингредиентов по-прежнему характерен импор-тозависимостыо, связанной с доминированием зарубежной продукции. Основной причиной этому служит слабая заинтересованность государства в поддержке производителей пишевых ингредиентов и высокие риски организации полного цикла производства
В современных рыночных условиях продукты должны быть не только вкусными и полезными для здоровья, но и конкурентоспособными. Решению этих задач может способствовать применение инновационных технологий и разработок.
Среди новых технических решений по рациональному использованию колла-генсодержащих продуктов убоя животных интерес и перспективу представляет реализация возможностей коллагеновых белков как функциональных пищевых ингредиентов, что обусловлено уникальным строением этого природного биополимера.
В работах Л.В. Антиповой, И.А.Рогова, М.Л. Файвишевского, Н.Н.Липатова, В.И.Ивашова, Э.Б.Битуевой, Э.В. Борескова, Т.Ф. Чиркиной, Э.С Токаева, Ю.М. Ковалева, Глотовой И.А., Blackmore Н., Gudaszevvski Т., Muller Н. и др. показана возможность направленной биомодификации коллагенсодержащего сырья доя получения белковых веществ с заданным уровнем функциональных свойств, способных выполнять роль аналогов пищевых волокон, обладающих высокой сорбщюн-ной способностью в отношении токсикантов и радионуклидов, обеспечивающих высокие показатели функционально-технологических и реологических свойств пищевых систем.
Однако потенциальные возможности коллагеновых белков как компонентов с полифункциональными свойствами представлены недостаточно, преимущественно коллагеновыми дисперсиями. Технология получения гидролизатов коллагена в
жидкой форме реализована в виде научно-обоснованных рекомендаций мясоперерабатывающей промышленности в качестве пищевых ингредиентов крайне недостаточно.
Учитывая необходимость внедрения импортзамещающих технологий в производстве функциональных пищевых ингредиентов, ресурсосберегающих технологий в замкнутом производственном цикле, создание полезных для здоровья продуктов питания, представляет интерес и актуальность исследование свойств гидролизатов коллагена и направленное его использование в частных технологиях мясопродуктов.
Цель работы - разработка технологий производства мясных продуктов с применением гидролизатов коллагена на основе изучения его физико-химических свойств и обоснование рациональных способов его применения. В связи с этим в работе ставились следующие основные задачи:
Обоснование условий получения гдролизатов коллагена;
Оценка состава полученных форм гидролизатов коллагена;
Изучение микроструктурных изменений мясного сырья и его функционально-технологических свойств под действием гидролизатов коллагена;
Изучение влияния гидролизатов коллагена на качественные показатели и безопасность мясных продуктов
Обоснование и разработка технических решений по применению гидролизатов коллагена в частных технологиях мясных продуктов.
Научная новизна. Обоснован выбор объектов животного происхождения для получения функциональных пищевых ингредиентов, повышающих функционально-технологические свойства мясного сырья.
Расширены сведения об условиях биомодификации коллагенсодержащего сырья (жилок и сухожилий КРС), физико-химических свойствах гидролизатов коллагена. Исследован фракционный состав гидролизатов коллагена и оценена его технологическая функциональность. Установлены закономерности изменений в структурных элементах мышечной и соединительной ткани при обработке гидроли-затом коллагена, обусловливающие характер изменений функционально-технологических и структурно-механических свойств мясного сырья. С помощью тест-культуры Paramecium caudatum экспериментально подтверждена биологическая безвредность гидролизатов коллагена и биомодифицированного мясного сырья. Исследовано влияние гидролизатов коллагена на качество готовых продуктов и их биологическую безопасность. Обоснованы направления целесообразного применения гидролизатов коллагена при производстве мясной продукции.
Практическая значимость.
Предложена двухстадийная схема получения гидролизатов коллагена из сухожилий КРС, обеспечивающая эффективное их использование в качестве адгезивов и основы для многокомпонентных рассолов для посола мяса.
Модифицированы технологические схемы производства цельнокусковых мясных продуктов, ветчинных изделий и рубленых полуфабрикатов и гидролизатов коллагена в замкнутом производственном цикле. Предложена альтернативная замена импортным белковым препаратам на основе соединительной ткани (свиной шкурки и плазмы крови).
Разработаны и утверждены в установленном порядке технические условия ТУ 9213-001-45810417-2010 «Продукты копчено-вареные из говядины» СЭЗ № 31 БО 17.921.Т.000866.06.10 от 18.06.2010 г) Предложены два проекта технических усчовий на производство ветчины (ТУ 9213-001-02068108-2009 «Вареные ветчинные изделия») и рубленых полуфабрикатов (ТУ 9214-001-02068108-11 «Полуфаб-
рикаты мясные рубленные, обогаїценньїе коллагеном»). Новизна технического решения подтверждена патентом на изобретение «Способ получения композиции для посола мяса при производстве цельномышечных продуктов» (Патент РФ №2386258)
Эффективность технологических решений подтверждена производственной апробацией в условиях мясоперерабатывающих предприятий Липецкой и Белгородской областей. Уровень рентабельности при производстве продуктов по модифицированной технологии составил: для продуктов копчено-вареных из говядины -33,42 %, для ветчин - 10 %, для рубленых полуфабрикатов - 15 %
Опыт и эффективность применения функциональных пищевых добавок в технологиях мясных продуктов
В современных рыночных условиях продукты должны быть не только вкусными и полезными для здоровья, но и конкурентоспособными. Решению этих задач может способствовать только применение инновационных технологий и разработок.
Новое поколение пищевых продуктов, отвечающих требованиям и реалиям сегодняшнего дня, - это продукты со сбалансированным составом, низкой калорийности, с пониженным содержанием сахара и жира, это продукты функционального назначения, а также быстрого приготовления и длительного срока хранения.
Повышение спроса на натуральные и органические продукты питания связано с все большей заботой людей о своем здоровье, вследствие чего потребительский спрос на натуральные ингредиенты растет [16, 70, 75, 85, 95, 97, 117]. Немалую роль здесь играет и работа СМИ, зачастую не всегда грамотно и профессионально освещающих вопросы применения и производства пищевых ингредиентов. Все это, в свою очередь, оказывает возрастающее давление на производителей пищевых добавок, требует от них использования натуральных ингредиентов и компонентов, что особенно заметно в секторах ароматизаторов и красителей, в которых натуральные ингредиенты начинают занимать все более значительную долю по сравнению с продуктами на синтетической основе.
Среди наиболее положительных тенденций развития российского рынка необходимо отметить постепенный переход отечественных производителей к работе с результатами российских научных разработок и инноваций в производстве пищевых ингредиентов, рост потребительского интереса к качественным, натуральным и экологичным продуктам нашей отрасли, демократизацию сегмента «люкс»: производители все больше ориентируются на поиск сырья высокого качества в среднем ценовом сегменте.
Но, к сожалению, имеют место быть и негативные тенденции. Рынок по-прежнему имеет сильную импортозависимость, связанную с доминированием зарубежной продукции, в том числе - на рынке исходного сырья для производства пищевых ингредиентов. Основной причиной этому служит отсутствие заинтересованности государства в поддержке производителей пищевых ингредиентов и высокие риски организации полного цикла производства. [95]
В современной практике [61,62] технологии цельнокусковых мясопродуктов наряду со стандартными посолочными рассолами (7-16% хлорида натрия, 0,005-0,0075% нитрита натрия, до 4% сахара) широко применяют многокомпонентные рассолы, в состав которых дополнительно вводят разнообразные аддитивы, обеспечивающие направленное действие как на функционально-технологические свойства сырья, так и на ход биохимических и диффузионно-осмотических процессов.
В частности, введение в состав рассолов до 1,2% фосфатов, изменяя величину рН и связывая ионы кальция, обеспечивает повышение водосвязываю-щей способности и нежности мяса, стабилизирует цвет, затормаживает процесс окисления липидов. Для улучшения запаха и вкуса изделий, вырабатываемых из размороженного сырья, супоросных маток применяют рассолы, содержащие до 2,5-3,7% глутамината натрия.
Использование каррагинанов и пектинов увеличивает водосвязывающую способность, сочность, выход готовой продукции.
Введение в состав шприцовочных рассолов изолированных белков дает возможность на 20-30% увеличить выход готовой продукции, при одновременном улучшении текстуры, сочности и соотношения жир: белок. Совместное использование в составе шприцовочных рассолов фосфатов, белковых изолятов и каррагинана дает возможность добиться увеличения выходов готовой продукции на 30-70% при одновременном сохранении количественного содержания белка и влаги на уровнях, регламентируемых технической документацией. В последнее время все большую популярность приобретают белки животного происхождения: водорастворимые белки - производимые на основе плазмы крови, в их состав входят альбумин, глобулин и т.д. щелочерастворимые белки - производятся из коллагенсодержащего сырья (свиной шкурки, тримминга и т.п.), содержат коллаген, эластин [5].
Белки животного происхождения также возможно использовать при приготовлении многокомпонентных рассолов. Следует отметить, что по сравнению с растительными животные белки универсальны и по структуре лучше сочетаются с мясным сырьем [61,62,65].
Использование многокомпонентных рассолов позволяет интенсифицировать процесс посола, оказывает положительное воздействие на формирование функционально-технологических свойств низкосортного сырья или сырья с пороками PSE и DFD.
К сожалению, в условиях современного рынка ингредиентов производители функциональных добавок не заинтересованы в организации самостоятельного производства белков животного происхождения. В сравнении же с ино 14 странными производителями-конкурентами производство белковых препаратов из вторичного коллагенсодержащего сырья развито гораздо шире.
Пищевая промышленность использует практически весь спектр природных пищевых волокон, постоянно увеличивая и расширяя ассортимент благодаря изучению новых свойств натуральных полисахаридов и появляющимся новым разработкам модифицированных продуктов (модифицированные целлюлозы, резистентные крахмалы и.п.). В производстве продуктов широко применяют препараты как натуральных пищевых волокон, так и полученные из натурального сырья путем различных химических модификаций.
В работе представлена возможность использования гидролизатов коллагена из вторичного коллагенсодержащего сырья в замкнутом производственном цикле как целевого компонента для приготовления композиции для посола мяса и как аналога пищевого волокна при производстве мясопродуктов.
Необыкновенный прогресс в области накопления знаний о строении, биохимии, и свойствах коллагена на протяжении последних 40 лет свидетельствует о большом интересе к этому белку [3, 4, 7, 9, 10, 32, 33, 34, 35 ].
Коллаген - один из самых полезных и многофункциональных белков в жизни человека. Способность к биодеградации коллагена, очень низкая анти-генность обеспечивают высокую биосовместимость, и позволяют отнести его к незаменимым медико-биологическим материалам. Коллаген и его производные нашли практическое применение в хирургии, косметологии, стоматологии и трансплантологии [68,78,88, 89,90].
Будучи основным «опорным» или «скелетным» белком в теле позвоночных коллаген определяет механические особенности тканей и играет ведущую роль в процессах морфогенеза. Уникальный белок коллаген обнаруживается практически во всех тканях и существует в многообразных формах и разновидностях. Особенно богаты коллагеном соединительные ткани [3,8,9,11,40].
Соединительная ткань пронизана сетью кровеносных капилляров, состоит из специальных клеток и сильно развитого межклеточного вещества, которое включает тончайшие нити фибриллярных белков и аморфное основное вещество (рисунок 1).
Существенной особенностью соединительной ткани, в основном присущей всем ее разновидностям, является сравнительно небольшое количество клеточных элементов. Среди них выделяют 3 основных типа: фибробласты и их разновидности, макрофаги и тучные клетки. Остальные клетки (гранулоциты, лимфоциты и плазмоциты) имеют гематогенное происхождение.
Пищевые органические кислоты: характеристика, обоснование применения
Более существенно изменилась микроструктура говяжьей жилки после обработки её водным раствором молочной кислоты. Существенной деструкции подверглись как клеточные элементы (рисунок 16 г), так и структура межклеточного вещества. Цитоплазма клеток в большинстве была разрушена. Остатки ядер обнаруживались более или менее компактными частицами хроматина. Межклеточное вещество выявлялось гомогенной структурой с большим количеством равномерно расположенных вакуолей. Это существенное разрыхление структуры возможно и определило наиболее высокую степень набухания говяжьей жилки.
На основании микроструктурных исследований говяжьей жилки и подобранным экспериментальным путем гидромодулем органической кислоты и воды для обработки коллагенсодержащего сырья провели оценку динамики изменения массы коллагенсодержащего сырья в зависимости от продолжительности обработки.
Результат представлен на рисунке 17, из которого видно, что степень набухания говяжьей жилки при обработке молочной и винной кислотами в первый час примерно одинакова, в дальнейшем степень набухания коллагенсодержащего сырья в молочной кислоте возрастает. Таким образом, наиболее оптимальными параметрами для предварительной обработки коллагенсодержащего сырья, являются: водный раствор молочной кислоты с массовой долей 2%, гидромодуль 1:3, продолжительность обработки 24 часа, при температуре 2±2С.
Динамика набухания говяжьей жилки в органических пищевых кислотах с массовой долей 2% продолжительность замачивания, мин уксусная кислота
Для изучения условий бимодификации коллагенсодержащего сырья, предварительно обработанного в растворе молочной кислоты, в работе использовали промышленный ферментный препарат отечественного производства из гидробионтов (гепатопанкреас камчатского краба), выбор которого основан на сравнительной оценке биохимических и физико-химических свойств ферментных комплексов известных производителей применительно к обработке коллагенсодержащего сырья мясной промышленности.
Из сравнительного анализа представленных в главе 2 ферментных систем важно отметить, что наибольшей коллагеназной активностью обладает препарат «Коллагеназа пищевая». Его оптимумы действия и стабильности максимально удовлетворяют параметрам технологических процессов при производстве колбасной и деликатесной продукции.
На рисунке 18 представлена степень накопления продуктов гидролиза в зависимости от продолжительности ферментной обработки коллагенсодержащего сырья различными ферментными препаратами.
Накопление шродуктов гидролиза в зависимости от иродолжительнос ферментной обработки
Функциональные свойства коллагеновых белков применительно к технологии пищевых продуктов во многом зависят от их структуры. В нативном состоянии коллагеновые волокна обладают низкими функциональными свойствами, что обусловлено низкой доступностью функциональных групп, гидрофильных участков, активных центров. В тоже время, известно, что, например, сильно дезагрегированные коллагеновые фракции, например, желатин, хотя и обладают способностью набухать и образовывать студни, недостаточно хорошо удерживают влагу, по сравнению с коллагеновыми фракциями более высокого массового порядка.
Для целенаправленной деструкции соединительной ткани (говяжьей жилки), предварительно обработанной в водном растворе молочной кислоте по вышеуказанной схеме, исследовали оптимальные условия для получения гид-ролизованных форм коллагеновых белков заданной степени биодеградации с преобладанием высоко - и среднемолекулярных пептидных фракций с высокой технологической функциональностью.
Эксперимент был поставлен следующим образом: предварительно обработанные в растворе 2% молочной кислоты сухожилия КРС измельчали на волчке с диаметром решетки 2 - мм, затем подвергали более тонкому измельчению на куттере. Известно, что скорость биохимических процессов резко возрастает при увеличении площади контакта реагирующих фаз.
В условиях предприятия осуществлен подбор оптимальной концентрации препарата «Коллагеназа пищевая», определена продолжительность гидролиза, подобран соответствующий гидромодуль для получения системы с необходимой вязкостью (рисунок 19). Влияние дозировки коллагеназы пищевой иа накопление продуктов при гидролизе коллагенсодержащего сырья в зависимости от времени
Тонкоизмельченную говяжью жилку обрабатывали растворами ферментного препарата «Коллагеназа пищевая» с различной массовой долей фермента в водном растворе.
Критерием эффективности гидролиза суммарных белковых фракций коллагена служило накопление продуктов гидролиза, имеющих в составе пептидные связи, в жидкой фракции гидролизата [9, 108, 119].
По результатам проведенного эксперимента установлено, что целесообразная продолжительность обработки говяжьей жилки ферментным препаратом составляет 2,5-3,5 ч. При продолжительности обработки менее 2,5 ч происходит недостаточный гидролиз коллагеновых фракций, в связи с чем не обеспечивается их потенциальная возможность к самоструктурированию после выделения из соединительной ткани жилок и сухожилий.
Увеличение продолжительности обработки свыше 3,5 ч приводит к возрастанию потерь коллагеновой фракции и ухудшению функциональных характеристик целевого продукта.
Двухстадийная обработка коллагенсодержащего сырья позволяет осуществить выделение и последующую биомодификацию коллагеновой фракции белков Для исследования воздействия ферментного препарата и дальнейшей оптимизации параметров гидролиза соединительной ткани проводили оценку микроструктурных изменений говяжьей жилки до и в процессе обработки ферментным препаратом «Коллагеназа пищевая».
Методы микроструктурного анализа характеризуются высокой степенью объективности, позволяют наглядно определить, как качественные характеристики самого сырья, так и их изменения под действием ферментного препарата.
Микроструктурный анализ фрагмента сухожилия в процессе ферментной обработки позволяет более четко и точно наблюдать достаточно активное действие ферментного препарата на соединительнотканные волокна.
После 1,5 часов деструктивные изменения выражались разрыхлением пучков коллагеновых волокон, вследствие ослабления межмолекулярных поперечных связей, разволокнением или разобщением более тонких пучков на отдельные фибриллы, появлению просветов между ними (рисунок 20 б).
После 3 часов плотные соединительнотканные тяжи превращались во взаимосвязанную между собой сетчатую рыхлую структуру, местами выявлялись фрагментация коллагеновых фибрилл, слияние отдельных пучков и гомогенизация с потерей четко выраженных границ (рисунок 20 в).
После 4,5 часов гидролиза коллагеназой наблюдается образование разрозненных фрагментов, образующих местами скопления (рисунок 20 г).
Полученные данные доказывают высокую субстратную специфичность препарата коллагеназы в отношении основных белков соединительной ткани.
В ходе анализа закономерностей ферментативного распада коллагеновых белков можно заключить (рисунок 19,20), что протеолиз наиболее интенсивно протекает в первые 180 мин, затем скорость гидролиза постепенно снижается и к 24 часам значения степени гидролиза не изменяются. Можно сделать вывод, что в промышленных условиях достаточно подвергать коллагенсодержащее сырье ферментной обработке в первые 3 часа для получения необходимого эффекта. При массовых долях ферментного препарата 0,75 % и 1 % соответственно происходит максимальное накопление продуктов гидролиза.
Оптимизация условий гидролиза коллагенсодержащего сырья ферментным препаратом «Коллагеназа пищевая»
Анализ рынка потребления пищевых товаров показал, что вместе с ростом продаж удобных и экономящих время товаров, таких как еда быстрого приготовления, в потребительской корзине россиян выросла доля продуктов, ассоциирующихся со здоровым образом жизни и правильным питанием.
Современные достижения науки о питании, химии пищи и пищевой биотехнологии позволили выработать и эффективно использовать различные инженерные решения, базирующиеся на принципах комбинаторики с эффектом взаимообогащения потребностей организма в необходимых веществах с учетом технологической функциональности.
Проведенная комплексная оценка полученной твердой фракции гидролизата коллагена позволяет предложить его использование в производстве рубленых полуфабрикатов в качестве замены основного сырья до 10 % при производстве полуфабрикатов в панировке.
Микроструктурная оценка фарша: а - тканевой фрагмент в контрольном образце, содержащем соль. Окр. гем.-эозин. Ув. х200., б - тканевой фрагмент в образце, содержащем 10% твердого остатка гидролизата коллагена при экспозиции 1 час. Окр. гем.-эозин. Ув. х200.; в - тканевой фрагмент в образце, содержащем 10% твердого остатка гидролизата коллагена при экспозиции 3 часа. Окр. гем.-эозин. Ув. х200., г - тканевой фрагмент в образце, содержащем 10% твердого остатка гидролизата коллагена при экспозиции 5 часа. Окр. гем.-эозин. Ув. х200.
В исследуемых препаратах четко просматривались частицы мышечной ткани различных размеров, пространство между кусочками частично заполняла равномерно окрашенная гомогенная масса. Большинство визуально обнаруживаемых изменений в основном сводились к автолитическим процессам, затрагивающим в той или иной степени структуру фрагментов мышечной ткани.
Ядра мышечной ткани и соединительнотканных фрагментов не дифференцировались. При этом фрагменты мышечной ткани по величине неравномерны, между фрагментами ткани обнаруживалось незначительное свободное от содержимого пространство, что говорило о достаточно плотной структуре изучаемых образцов.
Результаты микроструктурных изменений котлетного фарша, в состав которого входит 10% твердого остатка, показали направленное изменение его структуры. Через 1 час в структурной организации опытного образца наблюдаются как фрагменты соединительной ткани, жировых включений и мышечных волокон (рис.45 б). Через 3 часа отмечается гомогенность массы, что свиде 114 тельствует о равномерном перераспределении частиц в объеме продукта (рис.45в). Дальнейшая экспозиция (5 часов) характеризуется незначительным изменением в однородности образца, что свидетельствует о замедлении процесса гидролиза (рис.45 г). Образцы с твердым остатком гидроизата коллагена, подвергнутые экспозиции 5 часов (рисунок 45 г), имели достаточно гомогенную и монохромную массу, что свидетельствует о положительном влиянии введения такой добавки как непрогидролизованный остаток на фарш.
Положительные результаты функционально-технологических свойств твердого остатка гидролизата коллагена позволяют создать модифицированные рецептуры и реализовать технологические подходы к производству мясных рубленых полуфабрикатов с их использованием.
Для проектирования рецептуры применяли программное обеспечение «Generik 2.1», разработанное сотрудниками Кубанского государственного технологического университета. За критерий эффективности процесса моделирования принимали сбалансированность продукта по содержанию незаменимых аминокислот. Результаты проектирования представлены на рисунках 46 а,б.
Использование коллагенового гидролизата в технологии мясных продуктов было осуществлено на примере модификации рецептур мясных палочек «Особенные» и «Домашние».
Рубленые полуфабрикаты готовили по модифицированной рецептуре в соответствии с традиционными технологическими схемами и режимами изготовления, включая дополнительные операции по приготовлению гидролизата коллагена (рисунок 39).
С использованием современных инструментальных методов [59] исследованы свойства аромата готовой продукции для опытного и контрольного образцов.
Функция отлика выбранных сенсоров связана с содержанием легколетучих кислородсодержащих веществ (спирты, кислоты, альдегиды и др), воды, а также ароматформирующих компонентов добавок. Диаграммы, построенные по максимальным откликам сенсоров (рисунок 47 а,б) позволяет оценить степень похожести состава расновесной газовой фазы над обоими тестируемыми образцами. По сигналам 8 сенсоров установлены заметные качественные различия состава РГФ образцов контрольного и опытного образца полуфабриката: РГФ над опытным образцом содержит больше средне- и малополярных легколетучих веществ, чем РГФ над контрольным образцом. Значит добавки (гидролизат коллагена и др. вспомогательные вещества) существенно изменяют аромат исходной пробы.
Функция отклика сенсоров с полярными покрытиями связана с содержанием легколетучих кислородсодержащих веществ, в том числе - воды, поэтому при построении оптимальных «визуальных отпечатков» РГФ над пробами из матрицы откликов исключены отклики сенсора 1, проявляющего наибольшее сродство к воде и другим кислородсодержащим легколетучим органическим веществам (альдегиды, кетоны, спирты). Однако первое представление о составе и различиях в составе РГФ над контрольным и опытным образцами позволяет оценить площадь суммарного «визуального отпечатка» (таблица 26). Изучена динамика изменения аромата над пробами свежеприготовленными и после хранения 14 часов при температуре 20С для установления особенностей порчи.
Влияние гидрогизатов коллагена на функционально-технологические и реологические свойства мясных систем
Установлено, что выраженность аромата у опытного образца как свежеприго-товленного, так и после хранения больше, чем у контрольного образца. При ЭТОМ СВЄ 118 жеприготовленные образцы больше различаются по составу РГФ (различия 38,6 %), после 14 часов хранения различия составляют 31,0 %. Опытный и контрольный образцы портятся примерно одинаково - изменение содержания легколетучих веществ в
РГФ на 16,6 и 18,4 ед соответственно. При этом опытный образец закисает чуть больше. Более тонкие различия в составе РГФ над опытными образцами позволяют установить оптимизированные кинетические «визуальные отпечатки» (рисунок 47 б ) Из матрицы откликов исключены сигналы сенсоров с наиболее активными сорбентами. Наблюдаются существенные различия в качественном составе легколетучих со-единении проб. Аналитические сигналы значимы. Контрольный образец содержит лег-колетучих веществ в РГФ в 1,4 раза меньше, чем РГФ над опытным образцом.
С помощью компьютерной программы сопоставлены «визуальные отпечатки» проб, оценены их степени похожести: 86,5%. Пробы различаются существенно. В подписях к рисунку 47 б указаны площади «визуальных отпечатков», по кругу отмечено время измерения, с, по вертикальной оси - величины откликов сенсоров, Гц.
Для оценки безопасности готовой продукции проведены бактериологические исследования по определению КМАФАнМ, а также определение физиологических групп микроорганизмов. В опытном и контрольном образцах рубленых полуфабрикатов бактерии из группы кишечной палочки не обнаружены. Кроме того при иссле-довании на специальных дифферинциально-диагностических средах на наличие сульфитредуцирующих клостридий, золотистого стафилококка и плесеней так же были получены отрицательные результаты (табл.27, рис. 48).
Санитарно-микробиологические характеристики рубленых полуфабрикатов При изучении биологической безопасности опытных образцов выявили, что они практически индиффирентны по отношению к тестовой культуре Р. Caudatum по всем контрольным параметрам (таблица 28). Устойчивая безвредность опытных образцов мясного рубленого полуфабриката («Палочек») наблюдалась в течение 42 дней хранения с 49 дня наблюдалось значительное возрастание агрессивности исследуемого субстрата, что свидетельствовало о накоплении токсичных веществ. К 56 суткам хранения продукт был полностью непригоден для употребления в пищу и опасен в биологическом отношении.
Выполненный комплекс исследований физико-химических свойств и функциональной технологичности гидролизатов коллагена подтверждает эффективность разработанной технологии и вносит вклад в представление о создании импортзамещающих технологий и рациональной переработке вторичного коллагенсодержащего сырья. По результатам исследовательских работ разработан, утвержден и введен в действие пакет технической документации на продукты копчено-вареные из говядины (ТУ 9213-001-45810417-2010 «Продукты копчено-вареные из говядины» СЭЗ № 31.БО.17.921.Т.000866.06.10 от 18.06.2010 г) Предложены два проекта технических условий на производство ветчины и рубленых полуфабрикатов (ТУ 9214-001-02068108-11 «Полуфабрикаты мясные рубленные, обогащенные коллагеном»; ТУ 9213-001-02068108-2009 «Вареные ветчинные изделия»). Запатентован способ получения композиции для посола мяса (Патент РФ №2386258 приоритет изобретения 02.06.2008)
На основании полученных результатов исследований и в соответствии с поставленными задачами представляется возможным сформулировать следующие выводы.
1. Для получения гидролизатов коллагена с заданными функциональными свойствами целесообразно использовать в качестве исходного сырья сухожилия КРС, полученные при жиловке говядины. Модификацию биополимерных систем соединительных тканей животных с целью направленного использования их ком понентов целесообразно проводить в две стадии: на первом этапе — обработка рас твором молочной кислотой с массовой долей кислоты в растворе 2 %, продолжи тельность обработки 24 часа, 1=2±2С, гидромодуль 1:3; на втором этапе - фер ментным препаратом «Коллагеназы пищевой» для получения продуктов гидролиза коллагена (дозировка ферментного препарата 0,75%-ной концентрации, продол жительность обработки 3 часа, 1=20-23С)
2. Установлен и уточнен фракционный состав жидкого гидролизата коллаге на. Жидкая фракция содержит 22,5% общего белкового азота, из них 58,4% пред ставлено белками, 29,3% - пептидами, 12,3% - аминокислотами. Растворимая 122 фракция представлена среднемолекулярными соединениями с молекулярной мае-сой от 97,6 до 212,4 кДа. Твердая фракция гидролизата коллагена представлена преимущественно коллагеновыми белками. Полученный гидролизат безопасен в пищевом отношении, что позволяет использовать его в частных технологиях мясопродуктов.
3. Гистоморфологическая оценка показала выраженное разрушение соединительной ткани при обработке сырья гидролизатом коллагена при незначительном воздействии на мышечные клетки. Улучшаются ФТС низкосортного сырья: ВУС увеличивается на 27%, ВСС на 12,5 %, отмечены повышенные показатели адгезионной прочности фарша для рубленых полуфабрикатов и сырья для ветчины.
4. По органолептическим показателям готовые изделия имеют более выраженный аромат, улучшенные потребительские свойства, удовлетворяют по показателям безопасности СанПиН 2.3.2.1078, обогащены усвояемыми формами коллагена (для продуктов из говядины копчено-вареных) и аналогами пищевых воло-кон (для ветчин и рубленых полуфабрикатов). Продукты обладают пониженным содержанием жира, что позволяет их рекомендовать для низкокалорийных продуктов.
5. Обоснованы и рекомендованы модифицированные технологические схемы производства копчено-вареных цельнокусковых мясных продуктов, ветчин и рубленых полуфабрикатов, позволяющие увеличить объемы использования низкосортного мясного сырья, интенсифицировать технологический процесс, сократить временные и энергетические затраты, а также увеличить биологическую ценность и перевариваемость готовых продуктов, улучшить их органолептические показатели. Рекомендуемая дозировка жидкой фракции гидролизата коллагена в составе многокомпонентного рассола составляет 2,9 % к объему рассола, рекомендуемая дозировка твердого остатка, полученного при гидролизе коллагенсодержащего сырья, составляет 10% к массе фарша при производстве ветчин и рубленых полуфабрикатов. Эффективность технологических решений подтверждена производ-ственной апробацией в условиях мясоперерабатывающих предприятий Липецкой и Белгородской областей.
