Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Аналитический обзор литературы 8
1.1 Глубокая переработка птицепродуктов. Опыт и тенденции 8
1.2 Строение, структура и свойства кости 17
1.3 Направления использования костного остатка птицы 21
ГЛАВА 2 Объекты, материалы и методы исследований . 43
2.1 Объекты и материалы исследований 43
2.2.. Методы исследований 45
2.3 Схема экспериментальных исследований 62
2.4 Математическое планирование и статистическая обработка результатов экспериментальных исследований 64
ГЛАВА 3 Изучение состава и свойств основных химических веществ костного остатка 67
3.1 Морфометрические исследования 67
3.2 Оценка качественных показателей костного остатка 69
3.3 Микроструктура костных фрагментов костного остатка . 74
3.4 Исследование температуры сваривания коллагена костного остатка цыплят - бройлеров 78
ГЛАВА 4 Обоснование способов комплексной переработки костного остатка цыплят-бройлеров
4.1 Обоснование условий обезжиривания костного остатка и влияние на качество продуктов
4.2 Обоснование условий экстрагирования белковых фракций 108
4.3 Обоснование процесса деминерализации 111
4.4 Обоснование условий биотехнологической обработки обезжиренного костного остатка
4.5 Обоснование условий обесклеивания костного остатка
4.6 Условия сушки и оценка качества сухих продуктов 125
ГЛАВА 5 Разработка частных технологий переработки костного остатка 132
5.1 Технология сухих концентратов 132
5.2 Технология пищевой добавки 145
5.3 Разработка биотехнологического способа получения белково-минеральной добавки 156
5.4 Технология получения клея 162
Выводы. 168
Список использованных источников
- Строение, структура и свойства кости
- Математическое планирование и статистическая обработка результатов экспериментальных исследований
- Микроструктура костных фрагментов костного остатка
- Обоснование процесса деминерализации
Введение к работе
Актуальность работы. Приоритетом принятой Государственной программы «Развитие АПК» является увеличение объемов производства продукции пищевой промышленности, развитие логистики и инфраструктуры продовольственных рынков. Согласно Стратегии развития мясного животноводства запланировано увеличение производства мяса птицы к 2020 году до 4,2 млн. тонн (на 55 %), что требует разработки подходов и принципов глубокой переработки.
Россия располагает значительным ресурсным потенциалом в обеспечении потребности населения страны в мясных продуктах за счет собственного производства.
В условиях птицеперерабатывающего производства, только на примере одного предприятия ООО «Белгранкорм», ежедневно накапливается до 320 т отходов, в т.ч. и биологически ценных белоксодержащих. Особенности технологии переработки мяса птицы обеспечивает накопление костного остатка до 30 т/сут. В то же время такое сырье имеет ограниченное использование на кормовые цели. Использование костного остатка в традиционных технологиях кормопродуктов имеет тенденцию к резкому ограничению. Это требует углубленного исследования состава и свойств этого сырья.
Расширение ассортимента птицепродуктов на основе глубокой переработки костного остатка соответствует системе реализации основных национальных приоритетов в области обеспечения здоровья населения, изложенных в Российских программах «Здоровое питание – здоровье нации», «Развитие биотехнологий в России», а также направления РТП «Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания».
Значительный вклад в разработку технологий белковых и белково-минеральных веществ на основе рационального использования вторичных ресурсов внесли: проф. Соколов А. А., проф. Файвишевский М. Л., проф. Рогов И. А., проф. Лисицын А. Б., проф. Чернуха И. М., проф. Антипова Л. В. и др.
Диссертационная работа выполнялась в рамках НИР кафедры «Технология продуктов животного происхождения» Воронежского государственного университета инженерных технологий «Технологии живых систем в экологически безопасном ресурсосберегающем производстве и переработке животного сырья» (№ ГР 01.2.011.21009) на 2011-2015 гг.
Цель исследований: повысить выход и расширить ассортимент полезных продуктов с единицы перерабатываемого сырья путем создания малоотходной технологии переработки костного остатка цыплят-бройлеров.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- исследовать комплекс веществ, входящих в структуру костного остатка;
- определить микроструктурную характеристику;
- обосновать возможные пути практического использования для получения пищевых и кормовых продуктов;
- исследовать влияние термической обработки на экстрагирование жиров и деструкцию белков костного остатка;
- исследовать влияние вибрации, термической и ферментативной обработки, органических растворителей на экстрагирование жиров;
- исследовать структуру и свойства белков и жиров, выделенных из костного остатка;
- разработать рациональные технологические схемы получения жировых, белковых и белково-минеральных продуктов из костного остатка
Научные положения выносимые на защиту:
- основные физико-химические, биохимические, морфологические свойства костного остатка, оценка пищевой и биологической ценности;
- технологические решения по созданию инновационных птицепродуктов на основе глубокой переработки костного остатка с использованием принципов ресурсосбережения и импортзамещения;
- результаты оценки эффективности белковых, белково-минеральных и жировых продуктов из костного остатка цыплят-бройлеров.
Научная новизна работы.
Впервые изучены морфометрические характеристики и состав костного остатка цыплят-бройлеров механической сепарации. Показано, что в химическом составе превалируют белки (25 %), жиры (18,9 %), минеральные вещества (11,1 %).
Морфология костного остатка соответствует костным тканям птицы. В костных пластинках и между ними располагаются тела костных клеток и их отростки, замурованные в костном межклеточном веществе.
Установлены закономерности выделения жира при использовании термической обработки и органических растворителей. Максимальное экстрагирование отмечено при обработке органическим растворителем в течение 4 ч и воздействием вибрации при частоте – 30 Гц, амплитуде 2 – 3 мм, температуре воды – 90 оС и продолжительности обработки 15-20 мин
Определены особенности фракционного и аминокислотного состава белков костного остатка. Общее содержание белка - 25 %, в т.ч. водорастворимые – 1,1 %, солерастворимые – 3,6 %, щелочерастворимые - 20,3 %. Присутствие аланина, глицина, лизина доказывает наличие коллагена.
Произведен расчет показателей пищевой и биологической ценности.
Обоснованы термические режимы деструкции соединительнотканных белков с образованием водорастворимых продуктов при температуре 85-90 оС в течение 6 ч.
В ходе экспериментальных исследований доказана возможность деминерализации костного остатка раствором соляной кислотой с массовой долей 7 % в течение 5 сут.
Предложены направления использования в технологии белковых, белково-минеральных и жировых продуктов
Практическая значимость работы.
Частные технологии белковых, белково-минеральных и жировых продуктов апробированы в лабораторных и опытно-промышленных условиях на базе ООО «Белгранкорм»
Составлены и согласованы в установленном порядке пакеты технических документов на производство: ТУ 9216 - 002 - 45810417 - 2012. Пищевая белково-минеральная добавка из костного остатка цыплят-бройлеров; ТУ 9216 - 001 - 45810417 – 2012. Сухие концентраты на основе бульонов из костного остатка птицы для мясных бульонов, супов и соусов; ТУ 9217 - 003 - 45810417 – 2013. Белковый обогатитель из костного остатка цыплят-бройлеров; ТУ 9219-004-45810417-2013. Клей из костного остатка цыплят-бройлеров.
Расчет экономической эффективности свидетельствует о целесообразности технических решений. Ожидаемый экономический эффект – 156 тыс. р. на 1 т перерабатываемого сырья.
Социальный эффект заключается в разработке широкого ассортимента доступных для населения продуктов питания и снижения экологической напряженности техногенных производств
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационные исследования соответствует п. 3, 4 и 6 паспорта специальности 05.18.04 – «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств».
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:
- международной научно-технической конференции «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» (ВГУИТ, 2011);
- международной научно-технической конференции «Производство продуктов для здоровья человека – как составная часть наук о жизни» (ВГУИТ, 2012);
- международной научно-технической конференции «Адаптация ведущих технологических процессов к пищевым машинным технологиям» (ВГУИТ, 2012);
- международной научно-практической конференции «Инновационное развитие пищевой, легкой промышленности и индустрии гостеприимства» (Казахстан, Алматы, 2013);
- инновационном конвенте «Кузбасс: Образование, наука, инновации» (Кемерово, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 3 статьи в реферируемых журналах, 9 статей и 2 тезиса в материалах конференций, 1 научно-методическая работа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Основное содержание работы изложено на 155 страницах, включая 23 таблицы и 25 рисунков. Список литературы включает 124 источников российских и зарубежных авторов.
Строение, структура и свойства кости
Рост объемов производства птицепродуктов обусловливает объективную необходимость поиска путей рационального и комплексного использования сырья.
Глубокая переработка мяса птицы решает многие проблемы целесообразного применения сырья. При этом необходимо отметить, что одновременно решается и экологическая проблема, так как все сырье, включая малоценное, подвергается переработке (производство бульонов, кормов). Следовательно, существенно снижается доля производственных отходов, образующихся при потреблении мяса птицы в виде тушек или мясокостных полуфабрикатов [12, 27].
Промышленная переработка сырья позволяет также рационально применять нестандартное по упитанности и обработке мясо птицы, вовлечь в сферу производства сырье, которое прежде не находило эффективного сбыта. Глубокая переработка мяса птицу обеспечивает: - комплексное и рациональное использование сырья; - снижение затрат труда на приготовление пищи в общественном питании и домашних условиях; - производство продуктов, сбалансированных по химическому составу, биологически активным нутриентам; - возможность выбора изделий в соответствии с гастрономическими и религиозными запросами потребителей; - расширение ассортимента продуктов для различных групп населения; - снижение экологической нагрузки на природу за счет промышленной переработки костного сырья; - получение предприятием дополнительной прибыли, объем которой зависит от мощности цеха и вырабатываемого ассортимента.
Одной из заметных тенденций мясной индустрии в Росси в последнее время является образование агропромышленных холдингов. Многие предприятия, имевшие мощности по переработке мяса, занялись производством мясного сырья, не только продолжая наращивать производство мяса птицы, но и развивая его переработку, в том числе глубокую.
Формирование оптимального ассортимента продукции осуществляется на базе комплексного использования сырья, применения действующих и новых технологий, технических возможностей производства с учетом потребительского спроса.
Глубокая переработка позволяет рационально использовать нестандартное по упитанности и обработке мясо птицы, вовлечь в сферу производства сырье, которое прежде не находило эффективного сбыта.
Она позволяет рационально использовать тушку, выделяя наиболее ценные части (грудку, окорочок, крылья) и направляя их на производство полуфабрикатов, а менее ценные части (каркасы и шеи) после получения мяса птицы механической обвалки - на производство рубленых полуфабрикатов, колбасных изделий, фаршевых консервов. Имеется некоторый опыт использования костного остатка, получаемого в процессе механической обвалки, в производстве бульонов, сухих кормов, консервов для животных и т. д. [15,28, 45,50].
Увеличение производства птицепродуктов и расширение ассортимента обусловлено возросшим спросом населения на эти виды изделий, который связан с социально-экономическими сдвигами в обществе в последние годы. В пользу этого свидетельствует и зарубежный опыт, так как в ряде стран на изготовление различных продуктов направляется от 70 до 90 % от общего объема мяса птицы. Ассортимент продукции при переработке мяса птицы представлен на рисунке 1.1.
Мясо птицы является хорошим сырьем для изготовления продуктов питания, так как большую часть тушек птицы составляют съедобные мякотные ткани. Они являются важнейшим источником полноценного белка животного происхождения, липидов с высоким уровнем эссенциальных жирных кислот. Следует отметить высокую биологическую ценность мяса птицы, обусловленную соответствием уровня незаменимых аминокислот белку куриного яйца, с высоким уровнем полиненасыщенных жирных кислот, в том числе и эссенциальных, содержанием витаминов, макро - и микроэлементов.
Математическое планирование и статистическая обработка результатов экспериментальных исследований
Увеличение продолжительности тепловой обработки наряду с повышением степени гидролиза коллагена кости связано также с существенными изменениями извлекаемого при этом жира. Чем длительнее процесс варки и выше температура, тем более интенсивно и полно происходит распад триглицеридов с образованием свободных жирных кислот, которые в свою очередь также подвергаются дальнейшему распаду на низкомолекулярные продукты. Благодаря этому увеличивается кислотное число, уменьшается йодное число и возрастают ацетильное и перекисное числа. Все это отрицательно влияет на органолептические свойства получаемого бульона (он приобретает неприятные вкус осаливания и нежелательный запах) [46, ПО].
Повышение температуры и увеличение продолжительности тепловой обработки отрицательно воздействуют на витамины, содержащиеся в сырье. Наблюдается снижение содержания некоторые витаминов. Из жирсодержащих витаминов наименее устойчив к действию температуры и продолжительности тепловой обработки витамин D. Тепловая обработка оказывает влияние и на другие биологически активные вещества. Она влияет на содержание высокомолекулярных полиненасыщенных жирных кислот. Таким образом, режимы производства пищевого бульона из кости должны отличаться от режимов вытопки пищевого жира, так как кроме получения жира высокого качества необходимо учитывать качество получаемого белкового продукта [71, 73, 107].
Полученную после варки обезжиренную кость направляют на выработку сухих животных кормов. Выход пищевого бульона составляет (в % от переработанной кости): жидкого - 286, концентрированного - 100. Выход обезжиренной кости 68—70 %, пищевого жира—5 %.
Для обогащения мясных продуктов коллагеновыми белками и полиненасыщенными жирными кислотами, витаминами и др. разработана технология производства белкового комплекса [89, 113].
При приемке костного сырья его очищают механическим путем и промывают проточной водой, затем дробят на куски размером (1 -4) 10 м. Раздробленную кость обезжиривают в горячей воде при температуре 70 С в течение 3 ч, тщательно промывают и тонко измельчают на экспериментальной машине, затем обрабатывают биопрепаратом - АТС. Полученный пищевой компонент из кости направляют на производство белкового комплекса.
Кровь относится к числу наиболее перспективных источников белка животного происхождения. Значительный практический интерес представляет возможность использования коллагена кости с белками крови, что позволяет улучшить аминокислотный состав белкового комплекса [15].
Для производства белкового комплекса в начале в куттер загружают бульон от варки субпродуктов (температура 80 - 85 С), костный жир (температура 70 - 75 С), эмульгируют в куттере в течение (0,18-0,29) 103с. В образовавшуюся белково-жировую эмульсию (БЖЭ) добавляют кровь цельную КРС (температура 20 - 22С), процесс эмульгирования продолжают в куттере еще (0,11 -0.18) Л О3 с. Полученную белково-жиро-кровяную эмульсию (БЖКЭ) в соответствии с рецептурой смешивают с пищевым компонентом из кости и куттеруют в течение (0,18 - 0,29) 103с. Полученный белковый комплекс по качественным показателям близок к мясному фаршу, имеет однородную структуру розового цвета. Белковый комплекс охлаждают до температуры 2 - 4 С [19].
За рубежом большое внимание уделяется использованию в качестве добавок препаратов из кости, а также отдельных, выделенных из нее компонентов для повышения биологической ценности пищевых продуктов. При этом установлено, что действие препаратов и растительных волокон аналогично [10, 11]. Так, введение нативных костных добавок или гидролиза кости в рацион питания детей улучшило не только баланс кальция и фосфора, но и азота.
Фирмой Brook Bond Liebing Italiana З.Р.А.(Италия) разработаны установка и способ получения костного экстракта.
Установка включает в себя: оборудование для грубого измельчения и варки кости; центрифуги, сепараторы, декантеры и выпарные аппараты; оборудование для измельчения обработанной кости. Выпаривание осуществляете под вакуумом при температуре 75-78 С до содержания 70-72 % сухих веществ [121].
При переработке около 100 кг кости, получаемых в среднем от каждой туши крупного рогатого скота массой 460 кг можно выработать, кг: экстракта, 10-12, жира - 12, костного жира - 9. Если прирези мышечной ткани не удаляют, то готовый продукт представляет собой смесь концентрированного бульона и мясного экстракта. Костный остаток направляют на выработку животных кормов.
Продукт SSVI-паста коричневого цвета, более вязкая, чем мясной экстракт. Она содержит, в % к сухому веществу: креатинин - 0,286; общий азот -15; золу - 10; соль - 8,5. Соотношение воды и соли в SSM способствует длительному хранению, однако возможна кристаллизация соли при этом [120].
Продукт SSM вырабатывают в основном в Великобритании, Бельгии и Швейцарии. Используют его для изготовления бульона. Он поступает в торговлю в жестяных консервных банках. Его мировое производство и потребление составляет приблизительно 2000 т. в год.
Болгарские ученые института мясной промышленности создали оборудование для переработки ценных побочных продуктов убоя скота. Так, на мясокомбинате в г. Ст. Загора внедрены метод и технологическая линия получения гомогенной мясо-костной массы, которая стерилизуется а автоклаве [111]. Ее используют в качестве добавки при изготовлении пищевых продуктов.
На мясокомбинате в г. Варна при производстве концентрированного бульона используют все кости крупного рогатого скота. Кость варят в воде 4-5 ч, полученный бульон упаривают до 18 % концентрации, затем на 3 части добавляю I часть жира, заливают в полиэтиленовые пакеты и замораживают при температуре - 20 С [112].
Микроструктура костных фрагментов костного остатка
Для оценки качества белковых систем продуктов переработки тушек цыплят-бройлеров проводили исследование аминокислотного состава. Белковые системы содержали полный набор протеиногенных аминокислот. Доля незаменимых составляло свыше 27 % . В аминограмме белков костного остатка цыплят - бройлеров по сравнению с аминограммой белков куриных яиц меньше валина из - за чего биологическая ценность костного остатка цыплят - бройлеров оценивалась существенно ниже куриных яиц. Наличие всего комплекса незаменимых аминокислот обусловлено тем, что обрабатываемое костное сырье содержало на поверхности прирези мышечной ткани (таблица 3.4).
Содержание незаменимых аминокислот в костном остатке меньше, чем в мясе птицы механической обвалки, за счет содержания большого количества оксипролина. В составе белков имеются лимитирующие аминокислоты. Для костного остатка тушек цыплят-бройлеров следует отметить высокое содержание валина, лизина и треонина, аминокислотный скор которых составляет 192,0, 87,2 и 70,0 % соответственно.
Костный остаток тушек цыплят-бройлеров не отличаются высокими показателями биологической ценности, поскольку очевиден недостаток в незаменимых аминокислотах, а также их несбалансированность. Тем не менее, производство из него различных белковых основ и продуктов, является актуальным направлением в виду общего белкового дефицита и физиологического значения каждой из протеиногенных аминокислот.
Наименованиенезаменимыхаминокислот Массов ая доля, % к массе сырья Аминокислотный скор,% Наименованиезаменимыхаминокислот Массова я доля, % к массе сырья валин 2,4 192,0 аланин 1,8 изолейцин 0,5 50,0 аргинин 1,7 лейцин 1,0 57,1 аспарагиновая кислота 1,8 лизин 1,2 87,2 гистидин 0,3 метионин 0,2 22,8 глицин 6,0 треонин 0,7 70,0 глутаминовая кислота 2,8 фенилаланин 0,6 40,0 пролин 1,9 триптофан 0,005 2,0 серии 0,9 тирозин 0,4 цистин 0,2 всего 6,8 17,9 КРАС 63,13 БЦ 36,87 Из заменимых аминокислот заметно выделяются глютаминовая кислота, пролин, аланин, аспарагиновая кислота и аргинин - структурные признаки коллагена.
Известно [88], что незаменимые аминокислоты пищевых белков используются в организме для синтеза тканевых белков и ферментов, оказывают влияние на различные функциональные системы и органы человека, стимулируя или угнетая их деятельность. Каждая аминокислота выполняет свою специфическую роль в организме. Как показали исследования аминокислотного состава, высокая массовая доля лизина обеспечивает проявление таких свойств как: синтез и формирование коллагена для восстановления поврежденных тканей; усвоение м І, кальция из крови и "его1 накопление в костной ткани для нормального формирования костей и роста детей; выработка гормонов (СТГ, тестостерона, инсулина), антител и ферментов, а, следовательно, - укрепление иммунной системы, стимулирование умственной работоспособности.
Существует повышенная потребность в лизине и метионине у людей более старшего возраста (старше 50 лет).
Для детей дополнительно незаменимыми аминокислотами являются аргинин и гистидин, массовая доля которых в костном остатке составляет соответственно 1,7 и 0,3 % массы сырья. Дефицит аминокислот у детей приводит к развитию анемии, снижению мышечной массы, задержке роста, избыточному отложению кальция в костях, повреждению твердой ткани зубов, дистрофическим изменениям в печени, легких и других органах. Недостаток аминокислот препятствует нормальному формированию костного мозга и нервной системы. Все эти нарушения устраняются только после добавления в рацион продуктов, содержащих незаменимые аминокислоты.
Высокое содержание глутаминовой и аспарагиновой аминокислот -известных химических предшественников образования специфического вкуса и аромата мясного продукта - положительно решает вопрос о возможности использования на пищевые цели.
Минеральные вещества составляют основу многих структурных и функциональных единиц организма. Они участвуют в кардинальных реакциях дыхания, ферментативного и каталитического распада и синтеза, в процессах возбуждения, торможения, мышечного сокращения и т. д. [10, 106].
Результаты исследования химического состава костного остатка свидетельствуют о значительной доле минеральных веществ (11,1 %). В тоже время известна физиологическая роль большинства известных минералов. Кальций формирует скелет человека, влияет на процессы свертывания крови и обмен воды, нормализует обмен углеводов и хлорида натрия. Регулирует мышечное сокращение и секрецию гормонов, снижает уровень проницаемости стенок сосудов, обладает противовоспалительным действием. Недостаток или избыток кальция нарушает кислотно-щелочной баланс в организме.
В обмене веществ фосфор играет ключевую роль - он нормализует белковый и углеводный обмен. Без фосфора невозможен процесс мышления, движения, так как сокращение мышц происходит за счёт работы фосфорных соединений. Фосфор участвует в обмене - АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) и креатинфосфат обеспечивают протекание всех необходимых процессов в клетках, тканях, мышцах.
Соединения фосфора участвуют в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме, так как входят в состав крови и других жидкостей; благодаря фосфору, могут образовываться активные формы витаминов, так как он запускает необходимые для этого ферментные реакции.
Калий участвует в регулировании водно-солевого обмена веществ, поддерживает оптимальное состояние кислотно-щелочной среды. Под действием соединений калия активизируются ферменты.
Соединения калия обеспечивают нормальное функционирование мягких тканей, из которых состоят сосуды, капилляры, мышцы, печень, почки, клетки мозга, железы внутренней секреции и другие органы. Микроэлемент является незаменимым противосклеротическим средством, препятствующим накапливанию в клетках и сосудах солей натрия. Предотвращая утомление, калий снижает вероятность возникновения хронической усталости.
Состав и соотношение минеральных веществ костного остатка зависит от вида, возраста, пола и состава рациона при откорме птицы. Минеральные вещества в основной массе поступают в организм птицы с кормами, поэтому сбалансированный рацион и минеральные подкормки имеют определяющее значение при содержании птицы. Результаты исследования минерального состава приведены в таблице 3.5.
Обоснование процесса деминерализации
В результате " сваривания" коллагена длина коллагеновых волокон уменьшается примерно на 60 % первоначальной, их толщина сильно возрастает, а в целом объем волокон увеличивается. Структура коллагеновых волокон как бы разрыхляется. При этом водосвязывающая способность коллагена несколько возрастает. Структура коллагеновых пучков становится более однородной, приобретает стекловидность. Сваривание коллагеновых пучков сопровождается отщеплением от коллагена значительной части связанных с ним полисахаридов. Сваренный коллаген становится эластичным, его прочность значительно уменьшается, сопротивление резанию соединительной ткани с большим содержанием коллагена уменьшается в 5—6 раз.
Температура сваривания, при которой происходит мгновенное и наибольшее укорочение коллагеновых волокон, зависит от природы коллагена, в частности от содержания в нем оксипролина. С увеличением содержания оксипролина она повышается. Кроме того, имеют значение условия и свойства среды, в которой происходит сваривание коллагена [87].
Сваривание коллагена влечет за собой изменение и ослабление структуры соединительнотканных образований, в состав которых он входит. Но температура и характер изменений зависят от особенностей строения этих образований, а также от содержания в них эластиновых волокон.
Чем сложнее структура соединительнотканных образований, тем выше температура, при которой происходят изменения, вызываемые свариванием.
Если нагрев продолжается, сваренный коллаген дезагрегируется, образуя глютин. Дезагрегация выражается в разрыве солевых и водородных поперечных связей, удерживающих полипептидные цепочки в структуре коллагена. Более прочные ковалентные связи, однако, сохраняются так, что образующиеся молекулы глютина состоят из 5—6 ковалентно связанных полипептидных цепей и имеют молекулярную массу порядка 320 тыс. Глютин набухает в воде так же, как и коллаген. Но в отличие от него глютин при 40 С и выше неограниченно растворим в воде, так как отсутствуют постоянные прочные связи между молекулами. "При охлаждении растворы глютина застудневают. Глютин легко расщепляется протеазами [10, 20].
Практически одновременно с пептизацией коллагена начинает развиваться гидролиз образующегося глютина. Происходит разрыв полипептидных цепочек глютина по месту пептидных связей на более мелкие звенья различных размеров и строения. Эти продукты распада принято называть глютозами, или желатозами. В их числе найдены полипептиды самых различных размеров, в том числе три- и дипептиды.
При температурах, близких к температуре сваривания коллагена, скорость образования глютина значительно превышает скорость гидролиза. Вследствие этого дезагрегация коллагена протекает с преимущественным образованием глютина. С повышением температуры возрастает скорость гидролиза глютина по сравнению со скоростью его образования, и в продуктах распада все большую долю составляют желатозы. При этом, чем выше температура и длительнее нагрев, тем больше образуется низкомолекулярных продуктов дезагрегации коллагена.
Практически во всех случаях влажного нагрева коллагенсодержащих тканей образуются полидисперсные продукты распада коллагена. Однако при осторожном нагреве в пределах температуры до 100 С среди них преобладают высокомолекулярные соединения — глютин и полипептиды с большой молекулярной массой. При интенсивном нагреве преобладают желатозы с меньшим молекулярным весом [10].
Способность к студнеобразованию или желатинизации зависит от соотношения высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений в числе продуктов распада. Чем больше высокомолекулярных соединений, тем быстрее идет студнеобразование, выше температура, при которой оно происходит, и студни более прочные[10, 87]. Желатин образовывает студни при концентрациях бульона 1,0—1,5%.
Установлено, что на процесс накопления глютина влияет продолжительность и температура термообработки. Наиболее интенсивно накапливается глютин при обработке температурой 120 С в течение 40-60 мин. Однако с увеличением продолжительности до 60 мин имеется риск гидролиза глютина до продуктов распада - желатоз. При этом, чем выше температура и длительнее нагрев, тем больше образуется низкомолекулярных продуктов дезагрегации коллагена.
Сваривание коллагена и его последующая гидротермическая дезагрегация имеют важное значение для технологических процессов, сопряженных с тепловой обработкой продуктов животного происхождения. Глава 4. Обоснование способов комплексной переработки костного остатка цыплят-бройлеров
Результаты исследования химического, аминокислотного, минерального состава, морфологического строения доказывают возможность использования костного остатка цыплят-бройлеров на пищевые цели, в частности для получения пищевых белковых концентратов, которые могут быть получены различными способами, одним из которых является получение сухих бульонов.
Известно, что получение бульонов возможно при использовании разных физических факторов, одним из которых является термообработка (таблица 4.1).
С целью выбора оптимальных условий получения бульона изучено влияние гидромодуля, продолжительности и температурных режимов на качество получаемого бульона. Термообработку проводили при гидромодуле от 1 до 5 в течение 3 ч.
Для установления оптимальной продолжительности первоначально бульоны из костного остатка варили при соотношении 1 : 2, температуре 80 - 95 С в течение 3 ч. Выделившийся жир снимали, бульон сливали, затем отбирали средние пробы для проведения дегустации и физико-химических исследований (рисунок 4.1,4.2).
Органолептические показатели определяли по 5-бальной шкале в соответствии с ГОСТ 9959-91 «Продукты мясные. Общие условия проведения органолептической оценки» [36].
Как показали исследования, при термообработке в течение 80 мин бульоны имели высокие органолептические показатели. При дальнейшем увеличении продолжительности термообработки отмечается ухудшение органолептических показателей: усиливается мутность, появляется сероватый оттенок, салистый привкус и резкий запах окисленного жира, из костного остатка.
При охлаждении до комнатной температуры бульоны приобретали вид студней различной прочности, не обладающих текучестью при температуре 0 -4 С. Жир, выделившийся из костного остатка сырья, при температуре 20 С имел мазеобразную консистенцию, характерные вкус и запах, имел белый цвет.
