Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1. Характеристика сырья и ферментных препаратов различных групп 7
1.2. Применение ферментных препаратов в технологии мясных продуктов 17
1.3. Влияние ферментирования на созревание мяса 31
1.4. Процесс термообработки ферментированных мясопродуктов 38
2. Характеристика объектов и методов исследования. 44
2.1 .Объекты исследования 44
2.2 .Методы исследования 44
2.3 .Организация экспериментальных исследований 50
3. Исследование процесса ферментации мясного сырья . 54
3.1 . Сравнительная оценка ферментных препаратов различного происхождения 54
3.2. Изучение функционально-технологических характеристик ферментированного сырья в ходе процесса посола и созревания 59
3.2.1 Физико-химические и структурно-механические свойства 60
3.2.2 Исследование микроструктуры образцов 64
3.2.3 Определение содержания свободных аминокислот 67
3.2.4 Изменение количества небелкового азота 68
3.2.5 Характеристика состояния влаги в продукте 70
3.2.6 Исследование электрофоретических характеристик миофибриллярных и саркоплазматических белков мышечной ткани 73
4 Влияние ферментации на процесс тепловой обработки сырья 76
4.1 Исследование процесса тепловой обработки ферментированного сырья при постоянных температурах греющей среды 76
4.2 Изменение свойств говядины после тепловой обработки 78
5 Технология и рецептура цельнокусковой ферментированной говядины 81
5.1. Органолептические характеристики готового продукта 84
5.2. Микробиологическая оценка сырья и готового продукта 85
Выводы 89
Список использованной литературы 91
Приложения 107
- Применение ферментных препаратов в технологии мясных продуктов
- Сравнительная оценка ферментных препаратов различного происхождения
- Изменение свойств говядины после тепловой обработки
- Микробиологическая оценка сырья и готового продукта
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. 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. Это обусловливает необходимость проведения исследований по разработке и совершенствованию технологий формованных солено-вареных продуктов из говядины, предусматривающих направленное регулирование их свойств.
В связи с этим все более широкое применение в технологии соленых изделий находит использование протеолитических ферментных препаратов (ФП) различного происхождения. Общеизвестно, что в основе превращений компонентов исходного сырья при его промышленной переработке лежит ферментативный катализ. Установив закономерности превращения белков сырья под действием ФП и используя их при разработке технологии формованных продуктов из говядины, представляется возможным осуществить целенаправленные химические реакции протеолиза и, следовательно, улучшить свойства готовых продуктов, повысить их пищевую и биологическую ценность.
Вопросам применения ФП в мясной промышленности посвящены научные труды российских и иностранных ученых: Рогова И.А.. Большакова А.С., Хорольского В.В., Журавской Н.К., Борескова В.Г., Ратушного А.С., Кудряшова Л.С., Blackmore Н., Gudaszewski Т., Muller Н. и других.
Однако применение ФП в технологии солено-вареных штучных изделий, в частности из говядины, остается недостаточно изученным.
Принимая во внимание работы Шендерюка В. И., Слуцкой Т. Н. и других авторов в области получения протеолитических ФП из гидробионтов, изучения их свойств и направленного применения при производстве рыбных продуктов, представляет научный и практический интерес проведение специальных исследований по изучению возможности использования этих препаратов для повышения качества формованных продуктов га говядины.
Изложенные выше положения послужили основанием для выбора цели и соответствующих задач настоящей диссертационной работы.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью данной работы явилась разработка технологии формованных ферментированных продуктов из говядины. В связи с этим в работе ставились следующие основные задачи:
1. Определить физико-химические характеристики ФП
различного происхождения (животного, растительного, микробного) с
целью выбора наиболее предпочтительного ФП при производстве
солено-вареных формованных изделий из говядины.
2. Выявить динамику распада белковых веществ в процессе
созревания сырья под действием ФП.
-
Изучить изменение физико-химических, структурно-механических показателей и органолептических характеристик соленого полуфабриката и готового продукта в зависимости от количества вводимого ФП.
-
Исследовать с помощью гистологических методов структурные изменения мышечной и соединительной ткани, обработанной ФП.
5. Исследовать изменение функционально-технологических
характеристик сырья в процессе варки в зависимости от температуры и
подобрать оптимальный температурный режим.
6. Определить качественный и количественный состав
микрофлоры на различных стадиях технологической обработки.
7. На основании результатов исследований дать рекомендации
по применению выбранного ФП в технологии формованных продуктов
из говядины.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основании экспериментальных
исследований дополнена физико-химическая характеристика
промышленного ФП "Коллагеназа" (ТУ 9158002-11734126-96),
разработанного специалистами Тихоокеанского института
биоорганической химии, которая раскрывает перспективность его применения для тендеризации сырья с высоким содержанием соединительной ткани. Выявлены закономерности изменения активности данного препарата при разлігчньїх температурах, значениях рН среды, концентрациях соли.
Научно обоснованы технолопгческие режимы обработки мясного сырья с повышенным содержанием соединительной ткани в зависимости от количества вводимого ФП.
Дана качественная характеристика нового вида ферментированных изделий, технолопгческий цикл производства которых сокращается за счет уменьшения продолжительности процессов посола и созревания, а также тепловой обработки сырья.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Разработаны практические рекомендации направленного использования ФП животного происхождения "Коллагеназа", позволяющие расширить ассортимент выпускаемой солено-вареной мясной продукции путем вовлечения в ее производство низкосортного сырья.
Определена рациональная доза вводимого в составе
многокомпонентного рассола ФП в количестве 0,1% к массе сырья, что
позволило увеличить выход готовой продукции примерно на 8% с
одновременным улучшением структурно-механических,
органолептических свойств, пищевой и биологической ценности.
По результатам исследований разработан проект нормативно-технической документации на солено-вареный цельнокусковои мясной продукт "Говядина солено-вареная формованная ферментированная».
Получено положительное решение о выдаче патента Российской Федерации "Способ производства солено-вареного продукта из говядины". № 99112036
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы работы были доложены на международных конференциях "Пища Экология. Человек" (Москва 1997,1999 гг.)
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, содержащего 130 источников, приложений.
Работа изложена на 1.. страницах машинописного текста, содержит 1. рисунков и 1. таблиц.
Применение ферментных препаратов в технологии мясных продуктов
Титов Е.И. и др. изучали возможность модификации свойств некоторых видов субпродуктов 1 и 2 категории посредством их обработки ферментным препаратом пепсин свиной пищевой (0,1% к массе сырья). В качестве объектов исследования выступали следующие субпродукты: мясная обрезь говяжья, мясо говяжьих голов, свиное сердце и говяжье, говяжьи почки. В результате ферментативного гидролиза для всех видов изученного сырья отмечается увеличение значений ВСС и снижение потерь массы при термообработке. Посол субпродуктов в присутствии фермента, кроме того, приводил к снижению их общей «жесткости», что выражалось в уменьшении напряжения среза и работы резания опытных образцов по сравнению с контролем (посол без фермента) в 1,2 раза в среднем. При этом падение величин структурно-механических свойств объясняется частичной деструкцией нативных образований и общим" разрыхлением тканей в результате гидрологического действия пепсина. (74).
Митасевой Л.Ф. и др. изучено влияние ФП пепсина на микроструктуру говяжьей сердечной мышцы, как сырья для производства мясопродуктов. Установлено, что при посоле сердечной мышцы с добавлением 0,2% пепсина наблюдаются значительные деструктивные изменения мембранного комплекса, что обеспечивает. повышение скорости диффузионно-фильтрационного распределения ингредиентов при посоле. Пепсин уменьшает жесткость сырья за счет тендеризирующего действия протезы на коллагеново-эластиновый и миофибриллярный комплекс миокарда. (43).Эти исследования были продолжены Юдиной СБ. и др. с целью изучения биохимических и структурно-механических свойств говяжьего сердца , используемого при производстве продуктов специального назначения. Продолжительность посола для опытного и контрольного образца составляла 48 часов. В результате показано, что мясные изделия, выработанные с использованием ферментированного говяжьего сердца имеют более нежную консистенцию, что безусловно положительно сказывается на сенсорных характеристиках готового продукта. На основании полученных результатов были разработаны рецептуры новых мясных изделий с максимальным использованием сердца до 25%. (85).
В Болгарии исследовали влияние Mezenterin II-II на изменение технологических и органолептических свойств говяжьего сердца. Опытные образцы сравнивали с контрольными через 72 часа выдержки при t=0-4C. Отмечено значительное улучшение гидрофильных свойств этого вида низкофункционального мясного сырья в результате обработки ферментом. Препарат стимулирует деструктивные изменения в макромолекулярных сложных белковых агрегатах, вследствие чего увеличивается число гидрофильных центров. Такое сердце хорошо переваривается после кулинарной обработки. (13).
Для тендеризации мяса буйволов и верблюдов в Египте использовали различные протеолитические ферменты: растительного, микробиального и животного происхождения. В качестве протеаз использовали: трипсин, пепсин, папаин, бромелин и др. Установлено, что использование одной протеазы существенно улучшало нежность мяса, а использование комплекса ферментов не оказывало заметного действия. В качестве антиокислителя использовали прополис. (82). Процесс тендеризации верблюжьего мяса с использованием протеолитических ФП микробного происхождения изучался Файзиевым А.А. Данные диссертационной работы показали возможность существенного улучшения качественных характеристик горбового жира путем ферментации. Оптимальная концентрация ФП протосубтилина Г20х составила 0,05%. Установлено, что ферментированные вареные колбасы по качественным характеристикам обладают более высокой степенью перевариваемости белков in vitro ферментами .желудочно-кишечного тракта, относительной биологической ценностью и более высокими органолептическими показателями по сравнению с контролем. (75).
В работах Jung, Linden рассмотрена роль протеаз в производстве пищевых продуктов в мясной, молочной, хлебопекарной промышленности. Сравнивалось воздействие физико-химических факторов и ФП на изменение пищевых свойств продуктов. Подробно рассмотрено влияние мягкого протеолиза на свойства растительного белка. Приведены примеры использования амилаз и пектиназ при изготовлении новых продуктов на основе крахмала и пектиновых волокон. (107).
Полученные из внутренностей краба протеолитйческие ФП использовались для получения гидролизатов из гидробионтов путем ферментации кукумарии в количестве 1000-3500 протеолитических единиц на 1 кг сырья, при этом гидролиз проводился при 30-45С в течение 14-24 часов при естественном значении рН. (8), а также и для получения белковых гидролизатов путем гидролиза растительного и животного белоксодержащего сырья. После гидролиза целевой продукт отделяли фильтрацией, концентрировали и высушивали. (28).
Кахраманов A.M. изучал использование ферментированной мясной обрези в технологии вареных колбас. В качестве ФП использовался ренниномеин ГЮх. Выявлено, что ускорение протеодитических процессов и созревания фарша вареных колбас с использованием ФП сопровождается увеличением степени деструкции используемого сырья, повышением содержания свободных амино- и жирных кислот, биологической ценности готовых изделий. (24).
Обработка непищевого сырья ферментами базируется на традиционных биохимических, физико-химических процессах, сходных с изменениями, наблюдаемыми при естественном автолизе мясного сырья. Скорость этих превращений регулируется температурой, рН и концентрацией фермента. В отличие от щелочной и кислотной обработки сырья требующей специального кислотоупорного оборудования и приводящих к разрушению ряда аминокислот (аргинин, лизин, триптофан, метионин) ферментативный гидролиз протекает в мягких условиях нейтральной, слабокислотной или слабощелочной среды при t=35-60C. Продолжительность его составляет примерно 48 часов и не приводит к разрушению аминокислот. Протеолитические ФП способствуют нарушению координации водородных связей между белковыми составляющими, разрыву пептидных связей внутри молекул белков, образуя при этом пептиды, аминокислоты. Время ферментации должно ограничиваться возможностью развития микробных процессов. (34).
Во Франции предложен способ ферментативного получения белковых гидролизатов, согласно которому белковый материал вносят в воду, получают суспензию и затем ее ферментируют протеазами или пептидазами и при последующей термообработке добавляют пекарские дрожжи, способствующие выделению глутаминазы, которая катализирует образование глутамата. (51). Ферментные гидролизаты используются с целью улучшения питательной ценности, эмульгирующих свойств, уменьшения вязкости. Введение в производство гидролизатов можно осуществлять на основе либо готовых импортных, либо создания .участка производства их в ходе технологического процесса. (17).
De Koos рассмотрел роль ферментирования в процессе приготовления бактерицидных препаратов типа Purasal-натриевых и калиевых солей молочной кислоты. Отмечено, что Purasal позволяет подавить рост патогенных микроорганизмов и оказывает положительное влияние на цвет мясопродуктов. (92).
Стекольниковым Л.И., Рыльцевым В.В. предложен способ получения ароматизатора путем обработки 0,05-0,1% раствором фермента хондросульфатазы экстракта из хрящей крупного рогатого скота. (69).
Сравнительная оценка ферментных препаратов различного происхождения
Анализ литературных данных показал, что для тендеризации мяса с высоким содержанием соединительной ткани применяется большое количество энзимных добавок различного происхождения, но конкретных рекомендаций использования тех или иных ФП при выработке определенного вида мясопродуктов не дано. В связи с этим представлялось целесообразным в модельных опытах провести сравнение препаратов животного, растительного и микробного происхождения.
Проводились исследования на папаине, выделенном из плодов растения папайи, протосубтилине Г 20х - препарате микробного происхождения и коллагеназе , полученной из гепатопанкреаса камчатского краба, влияния рН, температуры и концентрации хлорида натрия на их протеолитическую активность (табл.1)
Отмечено, что «коллагеназа» имеет более высокую протеолитическую активность по сравнению с другими исследуемыми ФП, температурный оптимум у коллагеназы и папаина примерно одинаков (60-65 С), но в тоже время «коллагеназа» дешевле и возможности получения данного ферментного препарата шире, чем папаина. Температурный оптимум протосубтилина Г 20х (35-40 С) в условиях режимов тепловой обработки солено-вареных изделий не позволяет достичь максимальной эффективности действия данного препаратам/Су
«Коллагеназа», обладает более выраженной специфичностью по отношению к соединительной ткани. Концентрация хлорида натрия активирует «коллагеназу» и папаин при значениях до 2%, в то время как Протосубтилин Г20х при данной концентрации NaCl начинает терять свою активность/Р .г)
«Коллагеназа» и папаин имеют более широкий , по сравнению с протосубтилином/Г20х диапазон значений рН, при котором они проявляют максимальную протеолитическую активность, что имеет большое значение на различных стадиях технологического процесса производства формованных мясных изделий/рЦ С. з)
Таким образом, учитывая влияние вышеперечисленных факторов был сделан вывод, что при производстве формованных солено-вареных мясопродуктов наиболее приемлемым является ферментный препарат «коллагеназа».
Изменение свойств говядины после тепловой обработки
Результаты исследований физико-химических и структурно-механических характеристик опытных образцов после тепловой обработки при различных температурах нагрева представлены в таблицах 7 и 8.
Следует отметить, что значение водоудерживающей способности готового ферментированного изделия значительно выше, чем у контрольного. Обработка ферментными препаратами вызывает разрушение некоторых координационных связей макромолекул коллагена, высвобождение свободных заряженных групп, способных связывать и удерживать воду.
Этим обусловлены меньшие .потери массы опытного образца
После тепловой обработки отмечается снижение величин показателей структурно-механических свойств у опытного образца по сравнению с контрольным, что обуславливает лучшую консистенцию ферментированного продукта, вследствие частичного гидролиза соединительно-тканных белков солимого сырья.
Для оценки биологической ценности продукта была исследована перевариваемость белков пищеварительными ферментами в опытах in vitro.
Принимая во внимание влияние ферментирования и процесса тепловой обработки определяли в опытах in vitro по методике Покровского-Ертанова скорость гидролиза белкового компонента цельнокусковых солено -80 вареных изделий из говядины, приготовленных с применением ферментного препарата коллагеназа, вводимого на стадии досола сырья в составе шприцовочного рассола. Данные табл. 9 показывают, что предварительная ферментация повышает перевариваемость in vitro и приводит к увеличению уровня гидролиза белков ферментами желудочно-кишечного тракта. Добавление 0,1% ФП увеличивает перевариваемость на 34% по сравнению с контрольным образцом. Это объясняется тем ,что значительные структурные изменения тканей говядины, происходящие в результате ферментирования повышают доступность белковых веществ продукта действию пищеварительных ферментов.
Сделанные выводы согласуются с ранее изложенными результатами гистологических исследований Микроструктуры говядины.
Проведенные исследования создают предпосылки для разработки научно-практической базы кулинарного использования низкофункционального мясного сырья и позволяет подойти к этапу разработки научно обоснованных-рецептур и технологий новых видов высококачественных солено-вареных мясопродуктов.
Микробиологическая оценка сырья и готового продукта
Принимая во внимание щадящие режимы термообработки ферментированных солено-вареных изделий представлялось целесообразным исследовать характер изменения уровня микробиологической обсёменности в период . созревания сырья и на конечной стадии технологического процесса. Бактериологические исследования проводились по общепринятым методикам . Определяли общую микробную обсемененность в 1 гр. , характер остаточной микрофлоры , санитарно -показательные бактерии группы кишечной палочки и протея, бактерии рода Clostridium , а также сальмонеллы.
Общее количество микроорганизмов (КОЕ) изменялось в ходе технологического процесса у контрольного.образца от 2,4x105 в грамме продукта до тепловой обработки до: 2,0x10 . после нее, тогда как у опытного образца эти показатели. составляли 3,4x10 и 1,2x10 соответственно. Остаточная микрофлора представлена в основном солеустойчивыми кокками , и молочнокислыми микроорганизмами. Санитарно-показательные микроорганизмы, а также бактерии из рода Clostridium обнаружены не были.
В целом микробиологические показатели удовлетворяют санитарным требованиям (СаНПиН 2.3.2.560-96) предъявляемым к данному виду продукции мясной промышленности, что позволяет применять предлагаемые режимы термообработки продукта.
Сопоставление данных, полученных в ходе эксперимента, свидетельствует о том, что между основными качественными характеристиками готовой продукции имеются значительные различия по уровню влагосодержания и водосвязывающей способности. Содержание хлорида натрия в опытной партии соответствовало регламентируемому, а количество остаточного нитрита было ниже, чем в контрольном образце, что объясняется более высокой степенью его вовлечения в процессы цветообразования (за счет повышенных количеств аскорбиновой кислоты, образующихся в результате более интенсивного гидролиза ; белков под действием ферментного препарата). Данное обстоятельство обеспечивает безопасность -готовой продукции для Потребителя. :.
Уровень фактического выхода-у опытной группы солено-вареной говядины был выше, чем у контрольной за счет лучшей водоудерживающей способности.
Структурно-механические показатели (напряжение сдвига, среза и работа резания) свидетельствует о более нежной консистенции опытных образцов, что обусловлено наличием направленного гидролитического воздействия на белки соединительной и мышечной; ткани.
Микробиологические исследования готовой продукции показали отсутствие патогенной микрофлоры во всех образцах, что подтверждает справедливость и правильность выбранных режимов термообработки сырья и гарантирует стабильность свойств изделий при хранении.
В результате дегустации проведенной на кафедре технологии мяса и мясопродуктов МГУПБ показано, что опытный образец имел более нежную консистенцию и был более сочным.В целом, анализ и обсуждение комплекса полученных физико-химических, органолептических, биохимических и микробиологических показателей солено-вареных ферментированных цельнокусковых изделий из говядины, дает основание прийти к заключению о том, что применение ферментного препарата «коллагеназа» позволяет существенно улучшить качественные характеристики готовой продукции при одновременном сокращении .общей продолжительности производственного процесса.
