Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Обзор литературы 7
1.1 Особенности свойств конины как сырья для производства диетических продуктов 7
1.2. Опыт производства мясных изделий из конины на предприятиях мясной промышленности 26
1.3 Тенденции и перспективы методов биотехнологии в переработке конины 33
ГЛАВА II Материалы, объекты и методы исследований 41
2.1 Характеристика объектов исследования 41
2.2 Условия выполнения и принципиальная схема исследований 45
2.3 Методы исследований 47
2.4 Математическое планирование и статистическая обработка результатов экспериментов 59
ГЛАВА III Пищевая ценность и свойства конины при автолизе 62
3.1 Химический состав и биологическая ценность конины 62
3.2 Гистологические исследования в процессе автолитических превращений конского мяса 70
3.3 Свойства конины при автолизе 78
ГЛАВА IV Разработка условий целенаправленной биоконверсии конины с применением препарата коллагеназы 84
4.1 Исследование гидролиза белковых фракций конины 84
4.2 Влияние ферментативной обработки на функционально-технологические и структурно-механические свойства конины 99
4.3 Микроструктурная характеристика биомодифицированной конины 108
ГЛАВА V Разработка рецептуры и технологии производства диетического продукта на основе биомодифицированной конины 112
5.1 Исследование свойств продуктов из конины 113
5.2 Определение режимов и разработка технологии мясных продуктов из конины 117
5.3 Определение качественных показателей мясных продуктов из конины 119
Выводы 131
Список использованных источников
- Опыт производства мясных изделий из конины на предприятиях мясной промышленности
- Условия выполнения и принципиальная схема исследований
- Гистологические исследования в процессе автолитических превращений конского мяса
- Влияние ферментативной обработки на функционально-технологические и структурно-механические свойства конины
Введение к работе
Развитие мясной промышленности в социально - технологическом плане ориентируется на максимальное удовлетворение запросов потребителей и производство высококачественных продуктов нового поколения, безопасных экологически и благополучных в медико-биологическом отношении.
Для правильного функционирования человеческий организм ежедневно нуждается в здоровом и полноценном питании с достаточным количеством всех необходимых питательных элементов. Обеспечить такое питание становится все труднее из-за дефицита ресурсов, современного образа жизни, загрязнения окружающей среды и снижения качества продуктов питания.
В совершенствовании структуры питания населения особое место занимают мясо и мясные продукты, которые служат основными источниками белков, жиров, витаминов, минеральных и других жизненно необходимых веществ. Однако повышенное потребление мясных продуктов неизбежно сопровождается увеличением в рационе питания людей животного жира, что отрицательно сказывается на их здоровье [75].
Одним из путей решения проблемы организации полноценного сбалансированного питания населения является целенаправленная разработка диетических продуктов с использованием как традиционных, так и нетрадиционных видов животного сырья [68]. Ценным сырьем для производства продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения является конина.
Конина обладает выраженными диетическими свойствами за счет повышенного содержания белка, хорошо сбалансированного аминокислотного и уникального жирнокислотного состава.
Однако мясокомбинаты на сегодняшний день вырабатывают продукты из конины в небольших количествах, что объясняется
5 ограниченностью научно обоснованных рекомендаций но комплексному
использованию конины для производства колбасных и соленых изделий.
Поэтому совершенствование технологии производства колбасных и
соленых изделий из конины направлено на изыскание рациональных
методов использования сырья, интенсификацию технологических
процессов, а также улучшение качества готовых изделий.
Учитывая, что в настоящее время технология мясных продуктов
выходит на качественно новый уровень на основе моделирования
исходных свойств сырья, направленного на изготовление мясопродуктов,
биологическая и пищевая ценность которых в наибольшей степени
соответствует потребностям организма человека все более широкое
применение находит обработка сырья современными
биотехнологическими методами.
Применение современных биотехнологических методов, в частности ферментных препаратов, способствует интенсификации технологических процессов и мягчению сырья, что улучшает такие качественные показатели как нежность, сочность, вкус и аромат, а также усвояемость и устойчивость при хранении.
Опыт научных трудов российских и иностранных ученых (Л.В. Антипова, А.С. Большаков, В.Г. Боресков, Н.К. Журавская, Л.С. Кудряшов, А.С. Ратушный, И.А. Рогов, В.В. Хорольский, Н. Blackmore, Т. Gudaszewski, Н. Muller) по применению ферментов для обработки мяса свидетельствует о том, что этот сравнительно новый способ обработки эффективен для: размягчения жесткого сырья и увеличения на этой основе объема выработки натуральных мясных полуфабрикатов; улучшения качества соленых мясных изделий; выработки мясных паст, эмульсий, гидролизатов, применяемых в качестве белковых обогатителей разнообразных пищевых продуктов и в лечебном питании.
Данная работа проведена с целью расширения ассортимента диетических продуктов с привлечением мало используемых ресурсов и
методов биотехнологии. В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
- сравнительная оценка общего химического состава и биологической
ценности мяса различных анатомических участков конской туши;
исследование особенностей автолитических превращений в анатомических участках конины;
выбор ферментного препарата и исследование процесса ферментативного гидролиза белковых фракций конины;
изучение влияния ферментативной обработки на функционально-технологические, структурно-механические свойства и гистоструктуру конины, определение рациональной дозы внесения ферментного препарата;
разработка частной технологии производства мясных изделий из биомодифицированной конины;
оценка качества готовых изделий из биомодифицированной конины.
Опыт производства мясных изделий из конины на предприятиях мясной промышленности
На предприятиях мясной промышленности, в том числе Российской Федерации, выпускается следующий ассортимент продуктов из конины: полуфабрикаты - крупнокусковые, порционные и мел ко кусковые, натуральные, рубленные; колбасные изделия - ливерные, вареные (сосиски, сардельки), полукопченые, копченые (варено-копченые, сырокопченые и сыро вяленые); копчености — особенно разнообразен их ассортимент в республиках (бильдяма, шейка, жал, жая, сурет).
На мясокомбинатах страны, особенно в отдельных регионах Российской Федерации (Башкирии, Бурятии, Якутии и др.), значительное количество конины направляется на производство колбасных изделий и копченостей. В Российской Федерации такой продукции нарабатывается ежегодно около 70 тыс. т., в том числе варенные колбасные изделия и сосиски: колбаса конская вареная первого, второго сортов, алатауская вареная высшего сорта, алма — атинская вареная первого сорта, конская чайная вареная второго сорта, конские сосиски и сардельки, ливерные конские колбасы с использованием субпродуктов I и II категорий, конская ливерная первого и второго сортов. Технология вареных конских колбас практически мало отличается от технологии вареных колбас с использованием говядины и свинины. Для производства колбасных изделий наиболее оптимальным сырьем является конина парная или выдержанная в посоле 4-5 суток. Учитывая, что использовать в производстве парную конину сложно, ученые (Большаков А.С., Тулеуов Е.Т. и др.) рекомендуют применять комбинированное сырье (20 % парного + 80 % охлажденного, выдержанного в посоле). При таком сочетании сырья содержание АТФ в полученном фарше увеличивается до 15-20 мг %, и в связи с повышением его водосвязывающей способности выход готовых колбасных изделий возрастает до 117- 118 % [24].
Е.Т. Тулеуов отмечает, что при увеличении содержания жира в фарше для вареной колбасы до 20 % достигается повышение качества и выхода готовой продукции за счет улучшения влагоудерживающеЙ способности мяса. По этой же причине при использовании парного мяса наличие жира в вареных колбасных изделиях можно увеличивать, например, в сосисках -до 30-33 %, не ухудшая их качества [85].
При изготовлении фарша сначала обрабатывают конину с добавлением части холодной воды (льда), масла, нитрита натрия в растворе (если его не добавляют при посоле), фосфатов. После 3-6 мин куттерования вводят отдельную воду, пряности, полужирную свинину, аскорбинат натрия или аскорбиновую кислоту, молоко, меланж и обрабатывают еще 5-6 мин. Общая продолжительность обработки фарша -8-12 мин. Им наполняют оболочки, формуют батоны и производят термическую обработку: обжарку - при температуре 90-100 С в течение D 60-140 мин, варку при температуре 85-90 С до достижения в центре о батона температуры 70-72 С, охлаждение. Выход колбасы- 105 % к массе неполного сырья; массовая доля белка— 13 и жира 23 г/100 г, калорийность 302 ккал; рентабельность - 20,8 %.
Рецептура сарделек конских диетических первого сорта (ТУ 10-14 КазССР 141-88) включает в себя, кг: конину жилованную первого сорта -53, свинину жилованную полужирную - 30, белок соевый - 3, воду для гидратирования белка — 12, меланж яичный - 2, пряности и специи, г на 100 кг сырья: соль поваренную - 1800, нитрит натрия - 3, сахар-песок - 90, перец черный или душистый молотый - 30, кориандр - 50.
В последнее время все более широко распространение получает производство полукопченых колбас из конины. Это связано с тем, что она обладает при соответствующей обработке большой влагоудерживающеЙ способностью, обеспечивает хорошее качество и сравнительно высокий выход готовой продукции. В настоящее время вырабатываются следующие полукопченые колбасы; конская высшего, первого и второго сортов, алатауская полукопченая высшего сорта, алма-атинская полукопченая первого сорта, казахская любительская полукопченая первого сорта, карагандинская полукопченая второго сорта, кокчетавская полукопченая первого сорта [85, 86].
При высокой питательной и биологической ценности, о чем сказано выше, конина характеризуется невысоким рН (5,6-5,7), которое имеет тенденцию к стабильности. Все это обусловливает возможность производства копченых колбас хорошего качества с высокими потребительскими свойствами.
Из конины вырабатывают варено-копченые, сырокопченые и сыро вяленые колбасные изделия.
Разработан усовершенственный способ выработки варено-копченых колбас, исключающий первичное копчение [24, 86, 87]. Варку такой колбасы проводят в соответствии с традиционной технологией, после охлаждения в течение 2-3 ч при температуре не выше 20 С, коптят при температуре 40-50 С около 2-3 суток при стандартном температурном режиме.
На выработку копченостей из конины используют мясо в крупных и мелких кусках, подвергнутое посолу. К этой группе обычно относят запеченные или копченые конские изделия без предварительного посола и копчения. Копчености из конины, учитывая высокую биологическую и пищевую ценность, а также благодаря тому, что в процессе посола и копчения они приобретают специфический вкус, пользуются повышенным спросом у населения. В настоящее время разработан широкий ассортимент копченых национальных изделий.
Условия выполнения и принципиальная схема исследований
При исследовании свойств конины при автолитических превращениях, влияния ферментного препарата коллагеназы на мясное сырье, разработке технологий мясных продуктов из биомодифицированной конины экспериментальная работа велась в условиях научно-исследовательских лабораторий кафедры технологии мяса и мясных продуктов Воронежской государственной технологической академии, лаборатории Башкирского государственного аграрного университета и Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института патологии, фармакологии и терапии сельскохозяйственных животных.
В реализации поставленных цели и задач нами разработана схема экспериментальных исследований, представленная нарис. 2.1. Целевые показатели, позволяющие комплексно оценить перспективность применения совершенствованной технологии производства продуктов из конины объединены в следующие группы:
1. Мясное сырье на различных стадиях автолиза - физико-химические свойства; - функционально-технологические свойства; - гистоморфологические свойства;
2. Мясное сырье в процессе биомодификации - функционально-технологические свойства; - структурно-механические свойства; - гистоморфологические свойства;
3. Оценку пищевой и биологической ценности разработанных продуктов оценивали по следующим группам показателей: - общий химический состав; - аминокислотный состав белков и биологическая ценность; - атакуемость белков протеолитическими ферментами in vitro.
4. Оценку качества продуктов проводили анализируя комплекс органолептических, микробиологических и технико-экономических показателей.
Физико-химические методы исследований
Массовую долю гигроскопической влаги в сырье и готовых продуктах определяли путем высушивания образцов при температуре 100-105 С в течение 3 ч в соответствии с требованиями ГОСТ 51479-99 [37] и рекомендациями [6].
Определение массовой доли жира в сырье и модельных фаршах вели в соответствии с рекомендациями [6] рефрактометрическим методом.
Массовую долю минеральных веществ определяли после сжигания органических веществ в муфельной печи при температуре 500-700 С в течение 5-6 часов до постоянной массы в соответствии с рекомендациями [6].
Величину рН растворов гидролизатов определяли потенциометрическим методом на универсальном ионометре рН-150М согласно рекомендациям [6].
Функционально-технологические свойства (влагоудерживающая, жироудерживающая, эмульгирующая способности и стабильность эмульсии) модельных фаршей и гелеобразующую способность белковых добавок определяли согласно рекомендациям [2, 6]. Влагосвязывающую способность (ВСС) оценивали по методу Грау и Хамма в модификации В.П. Воловинской и Б.И. Кельман [2, 6].
Определение реологических характеристик проводили согласно известным методикам [6].
Электрофорез занимает сейчас центральное место среди методов исследования белков и нуклеиновых кислот. Метод позволяет разделять макромолекулы, различающиеся по таким важнейшим параметрам, как размеры (или молекулярная масса), пространственная конфигурация, вторичная структура и электрический заряд, причем эти параметры могут выступать как порознь, так и в совокупности [69]. Поли акрил амидный гель готовится с применением следующих препаратов:
Акриламид (СН2 = СН — CONH2) представляет собой белый кристаллический порошок. Хорошо очищенный продажный препарат содержит не более 0,05% акриловой кислоты. Его 5%-ный водный раствор должен иметь рН не ниже 5, а оптическая плотность 1%-ного раствора при 290 нм (Агэд) не должна превышать 0,15. Такой препарат можно использовать без дополнительной очистки или перекристаллизации. Акриламид следует хранить сухим, в темной посуде, предпочтительно на холоду. В этих условиях он может храниться до года. Акриламид токсичен (воздействует на кожу и нервную систему), поэтому отвешивать и растворять его следует в перчатках и под тягой.
Недостаточно чистый препарат можно перекристаллизовать.Для этого 70 г акриламида растворяют віл хлороформа при 50, фильтруют при этой же температуре, затем охлаждают до — 20, быстро промывают кристаллы холодным хлороформом и высушивают в вакуум-эксикаторе. Для освобождения от УФ-поглощающих примесей акриламид можно обработать активированным углем. Для этого в маточный 30-40%-ный водный раствор акриламида в смеси с метиленбисакри лам и дом добавляют активированный уголь (примерно 50 г/л), суспензию перемешивают в течение 30 мин и фильтруют сначала через бумажный, а затем через стекловолокнистый фильтр.
Гистологические исследования в процессе автолитических превращений конского мяса
Вариабельность мясного сырья по составу и свойствам, обусловленная не только видом и породой скота, но и возрастом и полом животных, а также условиями выращивания и кормления, оказывает существенное влияние на качество готовой продукции. В связи с этим, важное значение для рационального использования мясного сырья при производстве мясопродуктов приобретает информация о свойствах отдельных частей Т туши, при этом особое внимание на качество мясного сырья оказывает ход автолитических изменений в мясе.
В животном сырье автолитические процессы протекают после прекращения жизни животного и являются начальной стадией посмертных изменений сырья.
В результате прекращения жизни животного нарушается типичное для ± прижизненного состояния поступление кислорода и удаление из организма некоторых продуктов обмена веществ. Недостаточное питание тканей и органов кислородом после убоя животного связано с изменением окислительно-восстановительного потенциала и, следовательно, направления ферментативных реакций [7].
После прекращения жизни животного в значительной степени снижается скорость реакции ассимиляции и постепенно начинают преобладать процессы распада. Наиболее характерным признаком послеубойных изменений животного сырья является катаболическое упрощение строения его составных элементов до более простых низкомолекулярных соединений. Этим процессам сопутствуют прогрессирующие гистологические, физико-химические, биологические и органолептические изменения качественных показателей убойного сырья.
Гистологические исследования - один из наиболее наглядных методов, позволяющих проследить автолитические изменения в мясе.
Материалом для гистологических исследований служили различные анатомические участки конины (вырезка, длиннейшая мышца спины, четырехглавая бедренная мышца), полученные непосредственно после убоя и хранившиеся в течение 14 суток при температуре 0-4 С , так как глубина химических изменений созревающего мяса зависит от продолжительности протекающих процессов и их интенсивности, которые в свою очередь зависят от условий хранения мяса, а также от воздействия внешних факторов и прежде всего, температуры хранения.
При проведении микроструктурного анализа отмечалось, что конина отличается по микроструктурным характеристикам от других видов мясного сырья. Так, например, говядина в начальный период автолиза (рис. 3.1 а) содержит плотно уложенные, с выраженной поперечной исчерченностью мышечные волокна с едва заметными соединительнотканными оболочками.
Мышечные волокна конины утолщенные (рис. ЗЛ б) и покрыты толстой, окрашенной в темный цвет оболочкой - сарколеммой, а базальная (наружная) мембрана сарколеммы, как известно, имеет фибриллярную структуру, к которой прикреплена сеть коллагеновых волокон. Ядра мышечных волокон расположены на периферии и имеют овальную форму с нежной сетчатой структурой. На отдельных участках между волокнами просматриваются стромальные элементы рыхлой соединительной ткани, представленные фибробластами, гистиоцитами, ретикулярными клетками и межклеточным веществом, а также отдельными коллагеновыми и эластическими волокнами.
Наличие утолщенных мышечных волокон и соединительнотканных элементов свидетельствует о более выраженных прочностных характеристиках конины по сравнению с говядиной.
Результаты гистологического анализа изменений микроструктуры в мышечной ткани различных анатомических участков в процессе хранения представлены на рис. 3.2-3.4.
При анализе материала видно, что в парном состоянии мяса мышечные волокна находятся в расслабленном состоянии: они набухшие, плотно прилегают друг к другу. Границы мышечных волокон различимы лишь по расположенным под сарколеммой ядрам, имеющие вытянутую палочковидную форму и зернисто-глыбчатую структуру хроматина.
Влияние ферментативной обработки на функционально-технологические и структурно-механические свойства конины
Анализ специфики физико-химических свойств коллагеназы позволяет предполагать возможность его применения для обработки конины с целью направленного изменения исходных свойств, для улучшения функционально-технологических характеристик, повышения биологической ценности и качества готовых мясных изделий.
С целью обоснования применения ферментов в производстве мясных продуктов необходимо изучение влияния ферментного препарата на функционально-технологические свойства (влагосвязывающая, влагоудерживающая способности, эмульгирующая способность белков, стабильность эмульсии) и структурно-механические свойства (усилие среза, липкость) мясного сырья.
При определении функционально-технологических свойств ферментный препарат, доза внесения которого варьировалась в диапазоне 0,05-0,65 ед/г белка, смешивали с солью (2 %) и вносили на предварительно измельченное сырье, пробы выдерживали в течение 6 часов при температуре 0-4 С и отбирали для анализа через равные промежутки времени.
При посоле, как известно [57], происходит массообмен между посолочными веществами и растворимыми составными частями продукта, в результате чего изменяется масса и структурно-механические свойства сырья и продуктов.
Влагосвязывающая способность (ВСС) является одним из важнейших показателей сырья. В результате происходящих в процессе термической обработки физико-химических, коллоидно-химических изменений, часть воды, связанной с мышечной тканью, теряется в виде потерь массы готового продукта. В мышечной ткани остается удержанная влага, количество, которой характеризуется соответствующей влагоудерживающей способностью (ВУС).
При этом влагоудерживающая способность характеризует содержание влаги в мышечной ткани и количество влаги, отделившейся в процессе тепловой обработки. Влагоудерживающая способность приближенно характеризует изменения коллоидно-химических и структурно-механических свойств тканей. Этот показатель, тесно связан с выходом готовой продукции.
Графические интерпретации полученных данных представлены на рис. 4.10-4.11. Влагосвязывающая способность конины контрольного образца увеличилась в течение первых трех часов, достигая максимального значения - 67,5 % и не изменялась на протяжении всего эксперимента (рис. 4.10).
Аналогичным образом влагоудерживающая способность конины контрольного образца, достигая к трем часам обработки максимального значения 63 %, оставалась неизменной в течение эксперимента (рис. 4.11).
При изучении опытных образцов конины, обработанных коллагеназой, полученные данные показывают, что при внесение ферментного препарата происходит значительное увеличение значений влагосвязывающей и влагоудерживающей способностей относительно контроля (рис. 4.10, 4.11).
Нарис. 4Л0 наглядно просматривается сокращение времени достижения максимальных значений влагосвязывающей способности при увеличении дозировки ферментного препарата. Так, например, при дозировке 0,05 ед/г белка влагосвязывающая способность достигает максимального значения 70,5 % к 6 часам обработки, тогда как внесение препарата 0,20 ед/г позволяет сократить это время до 3 часов.
Увеличение дозировки ферментного препарата до 0,35-0,65 ед/г приводит к интенсивному росту влагосвязывающей способности до 72-76 % в первые 2-3 часа обработки с последующей стабилизацией значений.
При изучении динамики влагоудерживающей способности отмечено, что внесение ферментного препарата коллагеназы сокращает время достижения максимальных значений влагоудерживающей способности, значительно отличающихся от контрольных значений.
