Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор научно-технической литературы 9
1.1 Шпик в производстве мясной продукции 9
1.2 Современные представления о качестве шпика
1.2.1 Качество шпика с позиций здорового питания 15
1.2.2 Органолептические и технологические характеристики качества шпика 17
1.2.3 Прижизненное формирование качества шпика 20
1.2.4 Изменение качества шпика в процессе хранения
1.3 Методы анализа в области оценки качества шпика 32
1.4 Заключение по обзору литературы 39
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть, объекты и методы исследований 45
2.1 Объекты исследований 45
2.2 Постановка экспериментальных исследований 45
2.3 Методы исследований 50
. ГЛАВА 3. Результаты исследований и их обсуждение
3.1 Изучение жирнокислотного состава шпика и возможности объективной оценки общей ненасыщенности жира расчетным методом 53
3.1.1 Результаты определения жирнокислотного состава 53 с.
3.1.2 Разработка алгоритма расчёта йодного числа с учётом всех ненасыщенных жирных кислот . 60
3.1.3 Сопоставление результатов расчетов йодного числа по новому и по стандартному методам расчета 66
3.1.4 Йодное число и показатели окисления
3.2 Изучение особенностей изменения шпика под тепловым воздействием при различных температурах 77
3.3 Разработка метода оценки устойчивости шпика к тепловой обработке 83
3.4 Разработка положений по проведению входного контроля поставок шпика в целях стабилизации качества
3.4.1 Разработка критерия для оценки степени соответствия качества шпика показателям окислительной порчи 105
3.4.2 Разработка оценочной схемы органолептического контроля качества шпика 108
Основные результаты работы и выводы 112
Список использованных сокращений .
Список использованных источников
- Органолептические и технологические характеристики качества шпика
- Постановка экспериментальных исследований
- Разработка алгоритма расчёта йодного числа с учётом всех ненасыщенных жирных кислот
- Разработка положений по проведению входного контроля поставок шпика в целях стабилизации качества
Введение к работе
Актуальность работы. Качество шпика является одним из важнейших условий, определяющих успех у потребителей колбасных изделий и разнообразных готовых продуктов, в которых этот вид сырья традиционно используется. Качество шпика формируется при жизни свиней и напрямую зависит от выращивания животных (уровень и рацион кормления, условия содержания, температура окружающей среды и др.) и их характеристик (порода, пол, возраст, живая масса и пр.).
Исследования в области влияния прижизненных факторов на формирование качества шпика проводились многими отечественными и зарубежными учеными: А.А. Заболотной, А.Л. Алексеевым, А.С. Вохмяковым, A. Dobrowolski, J.D. Wood и др. Огромный вклад в изучение свиного жира как сырья для производства пищевых топлёных жиров внесли С.Г. Либерман и М.Л. Файвишевский, в изучение процессов окислительной порчи и применения антиокислителей – Н.М. Эммануэль и Ю.Н. Лясковская. Однако вопросам изучения качества шпика для производства колбасных изделий в научных исследованиях прошлых лет не уделялось достаточного внимания.
В последние десятилетие с развитием интенсивных технологий выращивания и откорма животных, применяемых в свиноводстве, качество шпика, его пригодность к технологической переработке и к хранению резко снизились. Снижение содержания жировой ткани до 20% от живой массы свиней, достигнутое в животноводстве, вызвало такую деградацию качества шпика (отсутствие «твердости», плохая пригодность к переработке и хранению), которая поставила реальные проблемы перед мясоперерабатывающими предприятиями. Изменение качества шпика стало причиной его нестабильности при тепловой обработке (даже при 72 оС), возникновения дефектов структурного рисунка на разрезе колбас, появления жировых отеков, быстрого развития окислительной порчи, изменения цветовых характеристик мясной продукции и пр., в результате которых мясоперерабатывающие предприятия стали нести значительные экономические потери.
Качество шпика невозможно улучшить в процессе его переработки. Для обеспечения высокого качества колбасных изделий мясоперерабатывающим предприятиям
необходимо закупать шпик, отвечающий определенным критериям технологической пригодности. В этой связи разработка методологии комплексной оценки качества и технологической пригодности шпика, основанная на системе объективных показателей и соответствующих методик их определения, является актуальной проблемой, в решении которой, в первую очередь, заинтересованы крупные агропромышленные организации, имеющие в своей структуре животноводческие хозяйства и мясоперерабатывающие предприятия.
Целью работы являлось исследование качества шпика, поступающего на мясоперерабатывающие предприятия, и разработка методологии объективной оценки его качества и технологической пригодности к последующей переработке.
Основные задачи исследования:
-
Провести анализ научно-технической и патентной литературы и систематизировать показатели качества и безопасности шпика.
-
Изучить ЖК-й состав шпика и возможность объективной оценки общей ненасыщенности жира в нем расчетным методом определения йодного числа.
3. Изучить особенности микроструктуры шпика после теплового воздействия
при различных температурах с целью определения начальной температуры, при ко
торой происходят изменения микроструктуры.
-
Разработать метод оценки устойчивости шпика к тепловой обработке с целью дифференциации шпика по технологической пригодности к переработке для изготовления структурных колбас
-
Объективизировать процедуры входного контроля и разработать нормативную документацию по комплексной оценке качества и технологической пригодности шпика к переработке в колбасном производстве.
Основные положения, выносимые на защиту:
иерархическая структура показателей качества с выделением группы ФТП, позволяющих прогнозировать риски формирования дефектов качества готовой продукции;
алгоритм и формулы для расчета ЙЧ с учетом всех ненасыщенных ЖК, идентифицированных в шпике;
метод оценки устойчивости шпика к тепловой обработке;
научное обоснование методологического подхода к организации входного контроля качества шпика, включая оценочные таблицы по органолептическим показателям и формулы для оценки степени развития процессов деградации и окислительной порчи шпика.
Научная новизна. На основании выполненных исследований разработаны новые подходы по комплексной оценке качества и технологической пригодности шпика: доказана взаимосвязь между увеличением содержания в шпике ПНЖК и снижением достоверности определения ЙЧ общеизвестным расчетным методом; предложен усовершенствованный расчетный метод определения ЙЧ, основанный на учете всех ненасыщенных ЖК, идентифицированных в шпике; получены новые данные об изменениях микроструктуры шпика при различных температурах тепловой обработки, объясняющие нецелесообразность выбора шпика по температуре плавления; обоснованы условия температурного воздействия на шпик при оценке его устойчивости к тепловой обработке.
Практическая ценность работы. На основе анализа современных требований к качеству шпика уточнена иерархическая структура показателей качества с выделением группы ФТП, позволяющих прогнозировать риски формирования дефектов качества готовой продукции; разработан алгоритм расчета ЙЧ для объективной оценки общей ненасыщенности жира в шпике.
Подана заявка на изобретение «Способ оценки качества шпика».
Разработан проект СТО «Комплексная система контроля качества. Входной контроль качества шпика. Организация и методы испытаний», который апробирован, утвержден и внедрен в систему производственного контроля ООО «ПК Сокольники». Внедрение СТО на предприятии мощностью 10 т колбасных изделий в смену, из которых 5,2 т составляют структурные колбасы со шпиком, позволит получить экономический эффект в размере 73,9 млн. руб в год (в ценах 2015 года).
Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует пунктам 1, 4, 5 паспорта специальности 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на 8-й Межд. конф. молодых ученых и специалистов "Фундаментальные и прикладные исследования по безопасности и качеству пищевых продуктов", г. Видное, 2014; XIII Межд. науч. конф. Евразийского Научного Объединения, г. Москва, 2016; 8-м Научно-практич. симпозиуме «Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов», г. Москва, 2016; Х Межд. науч. конф. студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств», г. Могилёв, Респ. Беларусь, 2016; X межд. научно-практич. конференции молодых учёных «Современные подходы к получению и переработке сельскохозяйственной продукции — гарантия продовольственной независимости России», г. Москва, 2016.
Результаты работы отмечены грантом на конкурсе ВНИИМП им. В.М. Горбатова «Наука молодая 2014» и Серебряной медалью Российской агропромышленной выставки «Золотая осень 2016».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них 5 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ, в том числе 1 - в журнале, индексируемом в Scopus, 4 - в материалах конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, трёх глав экспериментальной части, обсуждения результатов исследований, выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 15 таблиц, 38 рисунков, библиография включает 121 наименование работ отечественных и зарубежных авторов.
Органолептические и технологические характеристики качества шпика
По аналогии с другими видами продовольственного сырья, понятие «качество шпика» должно включать две группы показателей – органолептические и физико-химические. Органолептические показатели шпика в нашей стране нормируются в соответствии с требованиями [11] (простой описательный метод). Органолептические показатели при хранении шпика, как и любых пищевых продуктов, имеют тенденцию ухудшаться, и поэтому они чрезвычайно важны для определения его качества в целом. Однако наличие приемлемых органолептических характеристик, таких как внешний вид, вид и цвет на разрезе, запах, еще не позволяет судить о функционально-технологических свойствах шпика. Лишь различия в консистенции шпика могут подсказать технологу возможное его «поведение» при переработке.
Существует множество различных подходов, которые позволяют не только устанавливать соответствие органолептических характеристик заданным требованиям, но и сравнивать образцы с использованием балльных оценок, дескрипторов, описывающих выраженность или дефекты отдельных органолептических показателей и пр. Такая практика в проведении органолептической оценки шпика позволила бы повысить ее объективность и, отчасти, обеспечивать задачи по выбору шпика, пригодного к переработке.
Физико-химические показатели включают три подгруппы показателей: показатели окислительной порчи, показатели химического состава, функционально-технологические показатели. Показатели окислительной порчи, безусловно, важны для оценки технологической пригодности шпика. Испорченный, окисленный шпик не приемлем для изготовления мясной продукции. Восстановить его органолептические характеристики невозможно. В случае, если хотя бы по одному показателю шпик не соответствует установленным и/или рекомендуемым нормам, то такой шпик следует считать не приемлемым для мясопереработки. Необходимо оценивать и степень развития окислительных процессов, так как это важно с позиций принятий решений о хранении шпика и/или о незамедлительном направлении в переработку.
Показатели общего химического состава и жирнокислотного состава, прежде всего, имеют важное значение с позиций пищевой ценности шпика как сырья и как продукта. С другой стороны, безусловно, они важны и для понимания его технологического качества. Но, даже в совокупности, с уже названными показателями, они не позволят предсказывать «поведение» шпика в переработке. Для этого, по аналогии с мясом (где этим целям служат рН, влагосвязывающая способность и пр.), нужны функционально-технологические показатели, которые, как следует из обзора литературы, целесообразно разделить на две подгруппы: - функционально-технологические показатели, определяющие свойства жира в шпике; - функционально-технологические показатели, определяющие свойства соединительной ткани в шпике (или шпика в целом, с учетом влияния на его свойства соединительной ткани).
С первой подгруппой картина достаточно ясная, так как все имеющиеся в арсенале исследователей методы вытекают из химии жиров. По сложившейся отечественной практике в исследованиях шпика нечасто обращаются к определению ЙЧ, как правило, используют температуру плавления. Эти два показателя имеют очень тесную корреляционную зависимость (нет целесообразности их одновременного использования) [46]. Но наиболее правильным всё-таки будет являться выбор в пользу ЙЧ по следующим причинам:
- во-первых, температура плавления может быть определена только после выплавления (путем воздействия температуры, причем условия проведения теплового воздействия не стандартизированы) жира, содержащегося в шпике (этот подход не применим к кормам); - во-вторых, ЙЧ является универсальной характеристикой для кормов и для шпика; при использовании расчетного метода, не требует никаких дополнительных процедур по пробоподготовке и пр.
Со второй подгруппой необходимо констатировать, что из литературных данных предложить нечего. В области прижизненного формирования качества шпика, его оценки и предсказания «поведения» при переработке исследования, основанные на изучении физико-химических показателей жира в составе шпика, ведутся свыше 30 лет. Но только сравнительно недавно всё больше авторов стали признавать, что в формировании технологических характеристик шпика очень важны свойства и состояние соединительной ткани. Однако, в этом направлении еще пока не представлены какие-либо конкретные идеи и результаты.
Постановка экспериментальных исследований
Результаты анализа данных, приведенных выше (таблица 4), позволяли ожидать, что чем больше в образце содержание ненасыщенных ЖК, не принятых при расчете ЙЧ по формулам, предусмотренным в ГОСТ Р ИСО 3961, тем больше будут расхождения с результатами расчета ЙЧ с учетом всех идентифицированных ЖК. Однако, поскольку степень ненасыщенности неучтенных ЖК была различной, представлялось важным дать количественную оценку абсолютного и относительного расхождения результатов расчета ЙЧ. Для этого за более достоверные значения (А) были приняты – содержание всех ненасыщенных ЖК, а также величины ЙЧ, полученные по результатам расчета с учетом всех ЖК, идентифицированных в составе образцов шпика. За значения, точность которых следовало оценить (В), были приняты – общее содержание (сумма) шести ЖК и результаты расчета ЙЧ по ГОСТ Р ИСО 3961. Абсолютное расхождение определяли как разность (А-В), относительное расхождение по формуле – ((А-В)/А) 100 %.
Результаты расчета ЙЧ в сравнении с результатами расчета по ГОСТ Р ИСО 3961 приведены в таблице 5. Абсолютное расхождение в содержании ненасыщенных ЖК увеличивалось с ухудшением консистенции образцов шпика. Для образцов №1 и №2 (с твердой консистенцией) количество ненасыщенных ЖК, не принимаемых в расчет при определении ЙЧ по ГОСТ Р ИСО 3961, составляло лишь 2,13 и 2,06 г/100 г жира, соответственно. В образцах №5 и №6 (с мягкой и очень мягкой консистенцией) абсолютное расхождение по ЖК было, соответственно, 9,89 и 7,77 г/100 г. Для образцов №4-№6, в которых величина абсолютного расхождения находилась на уровне от 5,00 г/100 г и выше, относительное расхождение составляло от 10,28 до 17,51 %.
Анализ результатов расчета ЙЧ показал следующее. Во-первых, все величины ЙЧ, полученные для свободных ЖК были выше, значений ЙЧ для триглицеридов, что, собственно, ожидалось исходя из методологии расчета. При этом, значения расхождений, особенно относительных, были схожи для всех образцов шпика. Величина ЙЧ возрастала по мере ухудшения консистенции образцов. Таблица 5 – Абсолютные и относительные расхождения при расчете ЙЧ для образцов шпика
Одновременно с возрастанием ЙЧ наблюдалось и увеличение абсолютных и относительных расхождений расчетных значений этого показателя, полученного с учетом разного количества ЖК. Так, для образца №2 с твердой консистенцией, ЙЧ по ГОСТ Р ИСО 3961 (для ТГ) составило 43,01 г/100 г, а ЙЧ (для ТГ), рассчитанной с учетом всех идентифицированных ЖК, - 45,77 г/100 г. При этом, абсолютное (2,76 г/100 г) и относительное (6,03 %) расхождения были минимальными. Напротив, для образцов №5 и №6 (с мягкой и очень мягкой консистенцией) были установлены наибольшие значения абсолютных (12,19 и 12,38 г/100г) и относительных (19,54 и 16,51 %) расхождений.
Проведенные расчеты показали, что с увеличением ненасыщенности шпика, массовая доля ненасыщенных ЖК, не учтенных в формулах по ГОСТ Р ИСО 3961, возрастает до уровня их содержания, способного в 2-3 раза снизить достоверность расчетного метода.
Таким образом, для повышения точности расчетов и объективности оценки шпика по значению ЙЧ целесообразно расчет проводить по формуле, учитывающей максимальное количество ненасыщенных ЖК.
Исходя из того, что в предложенных формулах (6) и (7), количество учитываемых ненасыщенных ЖК может меняться в зависимости от результатов анализа жирнокислотного состава, в работе предложены новые формулы взамен формул, содержащихся в ГОСТ Р ИСО 3161. Более универсальным подходом является использование в общем виде формул для расчета ЙЧ и табличных данных с коэффициентами, рассчитанными для всех ненасыщенных ЖК (22 наименования), определение которых предусмотрено в ГОСТ Р 55483 [10] (таблица 6). Таблица 6 - Перечень ненасыщенных ЖК, определяемых по ГОСТ Р 55483 в составе шпика и соответствующие им величины коэффициентов для определения ЙЧ расчетным методом № пп11.2.3. Наименование Систематическоемеждународноенаименование Обозначение Коэффициенты КЖКi KтЖКi 3 4 5 Деценовая Cis-9-decenoic С 10:1 1,4909 1,3876 Миристолеиновая Cis-9etradecenoic (myristoleic) С 14:1 1,1214 1,0619 Цис-10-пентадеценовая Сis-10-pentadecenoic С 15:1 1,0559 1,0030 Окончание таблицы 14.5. 6.7.8.9.10.11. 12.13.14.15.16. 17. 18. 19. 20. 21. 2 3 4 5 Пальмитолеиновая Cis-9-hexadecenoic (palmitoleic) С 16:1 0,9977 0,9504 Гептадеценовая Cis-10-heptadecenoic С 17:1 0,9456 0,9029 Олеиновая Cis-9-octadecenoic (oleic) С 18:1 n9c 0,8986 0,8600 Элаидиновая (транс-9-октадеценовая) Trans-9-octadecenoic (elaidic) С 18:1 n9t Линолевая Cis-9,12-octadecadienoic (linoleic) С 18:2 n6 1,8102 1,7319 у-Линоленовая Cis-6,9,12-оctadecatrienoic (gamma-linolenic) С 18:3 n6 2,7350 2,6158 а-Линоленовая Cis-9,12,15-оctadecatrienoic (alpha-linolenic) С18:3 n3 Гадолеиновая Сis-11-eicosenoic С20:1 n9 0,8175 0,7854 Цис-11,14-эйкозадиеновая Сis-11,14-ei cosadienoic C20:2 1,6456 1,5806 Цис-8,11,14-эйкозатриеновая Os-8,11,14-eicosatrienow C20:3 n6 2,4846 2,3859 Цис-11,14,17-эйкозатриеновая Cis-11,14,17-eicosatrienow C20:3 n3 Арахидоновая Cis-5,8,11,14-eicosatetraenoic(arachidonic) C20:4 n6 3,3348 3,2014 Эйкозажнтаеновая Cis-5,8,11,14,17-eicosapentaenoic C20:5 n3 4,1962 4,0273 Эруковая O -13-docosenoic (erucic) C22:ln9 0,7497 0,7230 Z(MC-13,16,17-цокозадиеновая Cis-13,16,17-docosadienoic C22:2 1,5084 1,4536 Докозапентаеновая Сis-5,8,11,14,17-docosapentaenoic C22:5 n3 3,8401 3,6981 Докозагексаеновая Cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic C22:6 n3 4,6363 4,4640 Тетракозеновая Cis-15etracosenoic (nervonic) C24:ln9 0,6924 0,6692 При разработке расчетного метода представляет практическую целесообразность сравнение данных, получаемых расчетным и химическим методом. В связи с этим в следующем опыте, были выбраны два образца шпика (№7 и №8), по результатам органолептической оценки консистенция которых была оценена как недостаточно твердая. Содержание жира было в этих образцах 90,5 и 88,9 %, белка – 2,9 и 2,3 %, влаги – 7,6 и 8,8 %, а температуры плавления жира – 36,6 и 36,8 оС, соответственно, для образцов №7 и №8. Сходные по органолептическим характеристикам образцы были выбраны преднамеренно: с тем, чтобы оценить порядок ранжировки образцов по результатам определения ЙЧ разными методами.
Разработка алгоритма расчёта йодного числа с учётом всех ненасыщенных жирных кислот
Полученные результаты по определению КЧ, ПЧ и ТБЧ используют также для принятия решений о пригодности шпика к хранению (см. подраздел 3.4.1). При получении отрицательных результатов в ходе лабораторных испытаний по показателям безопасности и физико-химическим показателям (хотя бы по одному показателю) проводят отбор проб в удвоенном количестве и повторяют испытания. Если отрицательный результат подтверждается, то бракуют всю партию шпика. Если результаты повторных испытаний проб, отобранных в двойном количестве, положительные, то переходят к этапу 5.3. Определение органолептических показателей проводят по следующим параметрам: внешний вид, вид и цвет на разрезе, запах, консистенция, общая оценка. Перед проведением органолептической оценки замороженный шпик предварительно отепляют до температуры от минус 1,5 до 4 С.
Помещение, в котором проводят органолептические испытания, а также посуда, используемая при испытаниях, должны быть без посторонних запахов. Для получения объективных результатов к органолептической оценке привлекают только обученных и аттестованных дегустаторов. В целях повышения достоверности и воспроизводимости результатов органолептической оценки используют специально разработанные схемы оценки органолептических характеристик шпика (см. подраздел 3.4.1). 5.4. Если общая органолептическая оценка (сумма набранных баллов по четырем показателям) выше 2.0, то переходят к этапу 5.5. Если общая оценка не выше 2.0, то партия бракуется. По результатам определения органолептических показателей и с учетом результатов определения физико-химических показателей принимается решение либо о непосредственной передаче партии шпика в производство, либо о проведении дополнительных испытаний по ФТП (этап 5.6).
При испытании по ФТП, характеризующих технологическую пригодность шпика к переработке, проводят: - определение ЙЧ; - определение устойчивости шпика к тепловой обработке. По результатам определения ЙЧ и устойчивости к тепловой обработке делают заключение о технологической пригодности шпика к переработке с указанием возможного направления его использования, исключающего и/или минимизирующего риск выпуска некачественной продукции.
Представленная схема входного контроля легла в основу разработанного в последующем проекта СТО «Комплексная система контроля качества. Входной контроль качества шпика. Организация и методы испытаний».
3.4.1 Разработка критерия для оценки степени соответствия качества шпика показателям окислительной порчи
В ходе разработки, обсуждений и апробации в производственных условиях положений СТО было отмечено, что помимо общепринятых норм, отражающих степень деградации и окислительной порчи (КЧ, ПЧ и ТБЧ), существует потребность в критериях для оценки степени приближения полученных значений предельно допустимым значениям.
В связи с этим, была предложена оценка соответствия шпика установленным требованиям по каждому единичному показателю (КЧ, ПЧ и ТБЧ) и по значению комплексного критерия по формулам (9) и (10): , (9) 106 где Si – степень соответствия i-го показателя нормативному (установленному) значению, Fi – фактическое значение i-го показателя, полученного при лабораторных испытаниях шпика, Ni – нормативное (установленное) значение i-го показателя. , (10) где So – комплексный критерий соответствия физико-химических показателей, характеризующих деградацию и окислительную порчу жиров, нормативным (установленным) значениям; FТБЧ, FПЧ, FКЧ – соответственно фактические значения тиобарбитурового, перекисного и кислотного чисел, полученные в результате лабораторных испытаний шпика; NТБЧ, NПЧ, NКЧ – нормативные (установленные) значения тиобарбитурового, перекисного и кислотного чисел для шпика; 5, 4 и 1 – коэффициенты весомости показателей.
При Si1, фактическое значение показателя соответствует установленным требованиям. Максимальное значение комплексного критерия So, равное 1, соответствует шпику, у которого все физико-химические показатели, характеризующие деградацию и окислительную порчу жиров, достигли предельных значений. Результаты оценки степени соответствия физико-химических показателей, характеризующих деградацию и окислительную порчу жиров, нормативным (установленным) значениям, могут быть использованы для: - оценки стабильности поставок шпика по качеству; - выбора и уточнения перечня поставщиков; - расчетов с поставщиками с учетом уровня деградации и окислительной порчи шпика; - разработки внутренних стандартов для производства конкретных наименований продукции с использованием шпика; - установления возможных сроков хранения шпика на предприятии до направления в производство.
Разработка положений по проведению входного контроля поставок шпика в целях стабилизации качества
Как следует из рисунка 11, температура греющей среды (Тср) при осуществлении тепловой обработки варьирует от 31 до 100 С, при этом температура в центре колбасных батонов (Тц) доводится до 70-72 С. Учитывая то, что в процессе тепловой обработки нагрев поверхностных слоёв батонов может быть выше 70 С, была выбрана максимальная температура 80 С. Выбор минимальной температуры, равной 40 С, соответствовал прижизненной температуре тела животных.
Исходным (контрольным) образцом был выбран хребтовый шпик со следующими характеристиками: жир - 90,70 %, белок - 2,25 %, влага -6,75 %, ЙЧ - 62,06 г/100 г, температура плавления жира - 30,2 0С. В качестве опытных образцов использовали тот же шпик после нагревания в воде до температуры 40, 50, 60, 70 и 80 оС. Для этого шпик нарезали кусочками с размером сторон 5 мм, помещали в стаканы с водой, которые, в свою очередь, размещали в водяной бане и подвергали нагреванию, имитируя тепловую обработку, характерную для процесса варки вареных колбасных изделий. По мере нагревания содержимого стаканы вынимали, воду сливали, кусочки шпика выкладывали на фильтровальную бумагу для стекания воды и охлаждения. Затем отбирали пробы для гистологических исследований.
В нативном состоянии каждая жировая капля в структуре шпика находится в окружении соединительнотканных волокон, прочно удерживающих жир от растекания и сохраняющих ее форму. При гистологическом исследовании контрольного образца шпика (рисунок 12) было установлено, что подкожная жировая ткань сформирована из долек различной величины (от 800 мкм до 1,2 мм) и формы, состоящих из жировых клеток. Между дольками располагались прослойки рыхлой соединительной ткани, в которых проходили мелкие кровеносные сосуды и нервные волокна. Жировые клетки шаровидной (округлой) формы, размером 40-50 мкм, характеризовались специфическим микроскопическим строением. Большая часть объема клетки была занята одной крупной каплей жира. Овальное ядро и цитоплазма находились на периферии клетки. Содержимое жировой капли было неоднородно – состояло из отдельных мелких округлой формы включений и гомогенной мелкозернистой массы. Целостность оболочек жировых клеток не была нарушена. Микроструктура контрольного образца полностью соответствовала морфологии жировой ткани хребтового шпика, описанной в литературных источниках. Следующий образец исследовали после нагревания до температуры 40 оС. Поскольку температура плавления жира в образце составляла 30,2 оС, следовало ожидать, что тепловая обработка шпика при температурах выше температуры его плавления должна повлиять на изменение его микроструктурных характеристик. Однако после обработки при температуре 40 оС архитектоника жировой ткани образца шпика (рисунок 13) не имела сколько-нибудь значимых отличий от контрольного образца. Жировая ткань также характеризовалась дольчатым строением, жировые клетки сохраняли округлую форму, не наблюдалось нарушения целостности оболочек жировых клеток. Размеры жировых клеток составляли 45-50 мкм. Соединительнотканные прослойки были несколько разрыхлены. Содержимое жировой капли характеризовалось мелкозернистой структурой или «игольчатой» зернистостью. Лишь в отдельных случаях по периферийному слою на поверхности образца, где наблюдалось механическое повреждение жировых клеток, обнаруживался вытопившейся жир.
При тепловой обработке образца шпика до температуры 50 оС (рисунок 14) жировая ткань продолжала сохранять дольчатое строение, соединительнотканные прослойки были разрыхлены. Жировые клетки увеличивались в размере и их диаметр составлял 50-60 мкм. Оболочки жировых клеток были набухшими, в отдельных участках долек (чаще центральных) наблюдалось нарушение целостности оболочек жировых клеток. Вышедший из клеток жир располагался в межклеточном пространстве, образуя области размером до 200-300 мкм. Содержимое жировой капли характеризовалось мелкой дисперсностью и «игольчатой» зернистостью.
Микроструктура образца шпика после обработки при температуре 60 оС (рисунок 15) продолжала сохранять дольчатое строение жировой ткани. Диаметр жировых клеток увеличился вследствие теплового расширения и составлял 60-70 мкм. Стенки жировых клеток были заметно набухшими. В центре отдельных долек обнаруживались группы клеток с нарушенной целостностью оболочек. В этих участках долек жировой ткани формировались области, состоящие из «свободного» жира размером 400-500 мкм. Содержимое жировой капли характеризовалось грубой дисперсностью и «игольчатой» зернистостью. Повышение температуры тепловой обработки шпика до 70 оС (рисунок 16) приводило к увеличению диаметра жировых клеток до 70-80 мкм, а также количества долек жировой ткани с разрушенной (в центре) структурой жировых клеток. Соединительнотканные прослойки в результате тепловой обработки полностью теряли поперечную исчерченность, характерную для нативного состояния, и были гомогенны.
Тепловая обработка шпика до 80 оС (рисунок 17) приводила к нарушению дольчатого строения жировой ткани. Соединительнотканные прослойки были гомогенны. Жировые клетки сохраняли округлую или овальную форму, однако были сильно увеличены в размере: средний диаметр клеток составлял 80-90 до 100 мкм. Большая часть долек, сохранивших свою структуру, имела нарушения целостности оболочек жировых клеток с образованием внутри долек и в междольковом пространстве участков, состоящих из «свободного» жира. Содержимое жировой капли и несвязанного в клетке жира характеризовалось грубозернистой или «игольчатой» структурой.
Проведенные гистологические исследования позволили установить, что значимые изменения микроструктуры шпика при тепловой обработке проходили при температурах 60 оС и выше. Как правило, жир шпика не имеет температуру плавления выше 40 оС. Но при 40 оС жировая ткань не отличается от нативной по своей микроструктуре. Выраженные изменения микроструктуры шпика наблюдались лишь с изменением соединительнотканных элементов структуры, удерживавших жировые капли, то есть при более высоких температурах, чем температура плавления жира. В связи с этим, существенное влияние на технологическое «поведение» шпика будут оказывать количественное содержание и морфологические особенности соединительной ткани в его составе, зависящие от пола, возраста, породы, откорма и других прижизненных факторов.
Полученные результаты свидетельствовали о нецелесообразности оценки технологической пригодности шпика в отношении прогнозирования его «поведения» в колбасных изделиях при тепловой обработке по значению температуры плавления вытопленного жира. Температура плавления является в большей мере показателем физико-химических характеристик жировых веществ (триглицеридов и свободных жирных кислот), выплавленных из шпика, но не критерием для оценки его пригодности к переработке.
Современные методы гистологических исследований весьма многочисленны и разнообразны. Использование специализированных автоматических систем анализа изображения, позволяющих проводить количественный анализ структур жировой ткани, может служить основой для разработки экспресс-методики оценки качества шпика и его пригодности для колбасного производства на основе дальнейшего изучения микроструктурных показателей.