Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Основные параметры, определяющие режимы стерилизации 6
1.1.1. Термоустойчивость микроорганизмов при консервировании пищевых продуктов 6
1.1.2. Прогреваемость мясных консервов 8
1.2. О режимах стерилизации консервов 10
1.2.1. Изменения белков мяса при тепловой обработке 12
1.2.2. Изменения других составных частей мяса 19
1.2.3. Изменение переваримости и усвояемости мяса 22
1.2.4. Изменения технологических показателей качества мяса 24
1.2.5. Изменение вкуса и аромата мяса в процессе термообработки 26
1.3. Изменения, происходящие в консервах в процессе хранения 28
1.3.1. Липолитические реакции 29
1.3.2. Протеолитические реакции 30
1.4. Сравнительная характеристика тары используемой для консервирования мясных кусковых консервов 35
Глава 2. Объекты и методы исследований 41
2.1. Объекты исследований 41
2.2. Методы исследований 43
Глава 3. Результаты и их обсуждение 46
3.1. Описание технологии производства мясных консервов из говядины в мягкой полимерной таре 46
3.2. Разработка рациональных режимов стерилизации мясных кусковых консервов из говядины в мягкой полимерной таре 47
3.3. Исследование физико-химических, биохимических, микробиологических и органолептических характеристик продукции, полученной по опытным и контрольным режимам стерилизации 51
3.3.1. Влияние режимов стерилизации на физико-химические характеристики консервированного продукта 51
3.3.2. Влияние режимов стерилизации консервов на степень деструкции белков, витаминов и переваримость in vitro 54
3.3.3. Влияние режимов стерилизации консервов на степень деструкции жиров 59
3.3.4. Влияние режимов стерилизации консервов на структурно-механические свойства мышечной ткани и ее микроструктуру 62
3.3.5. Влияние режимов стерилизации консервов на органолептические показатели и интенсивность аромата мяса и бульона 65
3.4. Обоснование срока годности мясных кусковых консервов «Говядина тушеная» в мягкой полимерной таре 67
3.4.1. Изменения физико-химических характеристик консервов в процессе хранения 67
3.4.2. Изменения белков, витаминов и переваримости in vitro в процессе хранения консервов 74
3.4.3. Изменения жиров в процессе хранения консервов 97
3.4.4. Изменения микроструктуры мышечной ткани в процессе хранения консервов 104
3.4.5. Изменения интенсивность аромата мяса и бульона в процесс хранения консервов 105
3.5. Расчет ожидаемой экономической эффективности 108
Выводы 109
Список использованных источников 111
Приложения
- О режимах стерилизации консервов
- Изменения, происходящие в консервах в процессе хранения
- Разработка рациональных режимов стерилизации мясных кусковых консервов из говядины в мягкой полимерной таре
- Обоснование срока годности мясных кусковых консервов «Говядина тушеная» в мягкой полимерной таре
Введение к работе
Основной задачей государственной политики по реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» является обеспечение качества и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. В этой связи, остро стоит вопрос о создании современных технологий производства продуктов питания с использованием рациональных режимов их переработки.
Существующие в настоящее время режимы стерилизации мясных консервов в металлической и стеклянной таре жестки и энергоемки. Европейский же опыт стерилизации мясных консервированных продуктов свидетельствует о том, что термообработка должна быть щадящей. Известно, что чем жестче режимы тепловой обработки, тем более интенсивно идут процессы разрушение белков, жиров, углеводов и витаминов, снижается биологическая и пищевая ценность продукции. Это подтверждено работами таких ученых, как: Г.В.Бабин, И.Каган, Н.Н.Крылова, А.П.Марченко, Д.С.Миндлина, О.Молчанова, Д.Т.Мудрак, Е.Ф.Орешкин, А.Пискарев, В.И.Рогачев, А.А.Соколов, С.В.Тимченко, Б.А.Флауменбаум.
Поэтому, совершенствование технологии консервного производства должно быть связано с разработкой рациональных режимов стерилизации, обеспечивающих высокую сохранность пищевой и биологической ценности готового продукта.
Кроме того, производство консервов в современной мягкой полимерной таре из многослойных полимерных материалов с высокими барьерными свойствами позволит расширить традиционный ассортимент упаковок, состоящий из металлических и стеклянных банок.
Следует отметить, что в последние годы мягкая полимерная тара находит широкое применение в технологии консервированных продуктов питания. К ее основным достоинствам можно отнести биологическую инертность по отношению к содержимому тары, высокие барьерные свойства, теплопроводность, прочность и легкость.
Таким образом, исследования, направленные на разработку рациональных режимов стерилизации консервов в мягкой полимерной таре и обоснование сроков годности готового продукта являются актуальными.
О режимах стерилизации консервов
Известно, что эффективность процесса стерилизации консервов в отношении микрофлоры определяется теплопроводностью продукта и термоустойчивостью МО. С другой стороны, в зависимости от температурного коэффициента отмирания МО при заданной температуре стерилизации, может быть выбрана продолжительность нагревания, обеспечивающая одинаковый летальный эффект в отношении бактерий, вызывающих порчу продукта. Ранее было установлено, что при повышении температуры нагревания продукта можно значительно сократить продолжительность процесса его стерилизации [77,102]. Так для инактивации спор Cl.Botulinum при 100С требуется выдержка в течение 400 мин, при 116С - 10 мин, при 121 С - около 3 мин [59,112]. В настоящее время, наиболее распространенной температурой стерилизации мясных кусковых консервов является температура 120С. С целью интенсификации процесса стерилизации предпринимаются попытки и возможности использования режимов при температурах нагревания 125-150С, которые позволяют сократить продолжительность процесса на 30-50%. Однако, если такие режимы стерилизации идентичны по действию на микрофлору, то они существенно отличаются между собой по влиянию на отдельные компоненты пищевых продуктов. Это объясняется тем, что коэффициенты термической инактивации микроорганизмов резко отличаются от температурных коэффициентов скорости химических реакций и изменений, происходящих в компонентах пищевых продуктов. Так, изменение в 10 раз количества фрагментов белков говядины наблюдается с повышением температуры на каждые 30С [66], витамина В і - на 56С, витамина В2 - на 50С. При этом степень инактивации клеток бактерий возрастает при нагревании пищевых продуктов каждые последующие 7-14С [28].
Таким образом, повышение температуры стерилизации в разной степени отражается на ускорении отмирания микроорганизмов и протекания химических реакций, от которых зависит пищевая ценность продукта.
Нагревание мясных продуктов при 150С сопровождается резким увеличением распада белковых молекул с ростом содержания азота и сероводорода. Заметные изменения белковых веществ рыбы, говядины и птицы, отрицательно влияющие на пищевые достоинства продукта, отмечаются в консервах, стерилизованных при температурах выше 130С [111]. Поэтому Г.И.Кушталов [48], изучавший изменение различных форм азота мышц рыбы при автоклавирова-нии, не рекомендует повышать температуру стерилизации выше 120С.
В противоположность этому, И.Каган [39] рекомендует стерилизовать мясные консервы, в том числе из говядины, при температурах 135-150С, основывая свое решение на высокой скорости проведения процесса термообработки. В.И.Рогачев и соавторы [77] отмечают, что нагревание пюреобразных овощных продуктов и продуктов для детского питания при температурах 130-150С в условиях асептического консервирования с высокими санитарными показателями используемого сырья, позволяет лучше сохранять не только сахара и витамины, но и улучшить внешний вид готового продукта по сравнению со стерилизацией при общепринятых температурах консервирования.
А.Т.Марх и соавторы [61] установили возможность получения идентичной степени распада белков говядины, даже при повышении температуры стерилизации с 113С до 130С в результате сокращения продолжительности процесса с 90 до 30 мин.
Следовательно, приведенные в литературе данные о влиянии температуры нагревания и продолжительности процесса стерилизации на качество продукта убедительно свидетельствуют о преимуществе стерилизации мясных кусковых консервов при температуре 120С. Однако, нами не было обнаружено работ, в которых бы оценка режимов стерилизации мясных кусковых консервов проводилась на основании комплекса технологических, химических и биохимических исследований.
Известно, что при тепловой обработке продуктов происходят биохимические изменения структуры белка, которые могут привести к снижению их пищевой и биологической ценностей.
Рассмотрим эти вопросы детальнее. В молекуле нативного белка аминокислотные остатки могут находиться в двух конформационных системах: а-спиральной, когда они следуют друг за другом в строгом порядке и (3-складчатой, когда все остатки лежат в одной плоскости и связаны водородными связями так, что полипептидные цепи или их части укладываются рядом в виде зигзага, образуя плоские слои [27,113,144]. Именно поэтому, механизм денатурации глобулярных белков мышечной ткани рассматривается как внутримолекулярное «плавление», протекающее скачкообразно и связанное с разрушением а-спиральных участков макромолекулы белка [12,20].
Конфигурация белковой глобулы не является полностью равновесной и определяется распределением внутренних напряжений. В белках, полипептидная цепь которых расчленена на отдельные участки большим числом дисуль-фидных связей, наблюдаются более широкие и плавные переходы. Тогда как в белках, лишенных SS-связей или имеющих их незначительное количество, «плавление» протекает острее. При определенных денатурационных воздействиях белок может утратить а-спиральную конфигурацию и даже приобрести [3-складчатую структуру.
Изменения, происходящие в консервах в процессе хранения
Несмотря на то, что стерилизованные мясные консервы обладают высокой степенью стабильности при хранении благодаря устранению основных дестабилизирующих факторов (активной микрофлоры, тканевых ферментных систем, контакта с кислородом воздуха и др.), существующие экспериментальные данные свидетельствуют о том, что реакционная способность систем сохраняется. Имея низкий (практически остаточный) уровень интенсивности, деструктивные процессы способны заметно влиять на качество продукта при длительных сроках хранения.
Анализ результатов исследований Е.Ф.Орешкина [70] позволяет выделить следующие группы процессов: гидролиз высокомолекулярных соединений (протеолитические и липолитические реакции); изменения, связанные с наличием продуктов окисления липидов (взаимодействие с активными группами белков и пептидов, окисление и трансформация свободных аминокислот); реакции синтеза (образование меланоидинов, мутагенов, Шиффовых оснований, поликонденсация гидроперекисей липидов и др.). Можно предположить, что инициаторами и участниками этих процессов служат: остаточная и восстановившаяся микрофлора, остаточные ферменты и/или их кофакторы, реакционно активные и неустойчивые низкомолекулярные органические (альдегиды, летучие жирные кислоты, моно- и олигосахариды) и термостойкие неорганические соединения. Большое значение принадлежит водной фазе, увеличивающей активность органических соединений и облегчающей их диффузию по объему продукта [6].
Совокупность процессов, протекающих в стерилизованных мясных консервах, представляет собой чрезвычайно сложный взаимосвязанный комплекс биохимических и химических реакций.
Наличие гидролиза липидов в стерилизованных мясных консервах в настоящее время не вызывает сомнений [71]. Величина кислотного числа, в ряде работ, предлагалась в качестве критерия, коррелирующего с органолептиче-скими показателями при хранении консервов. Однако, ввиду отсутствия у высших жирных кислот выраженного вкуса или запаха, их непосредственное влияние на органолептические характеристики продукта маловероятно. [76,94]. Известны лишь косвенные формы подобного влияния вследствие превращения освободившихся жирных кислот в карбонильные соединения [1,82,101]. Механизм гидролитического расщепления жиров хорошо изучен. Известно, что реакция гидролиза сложных эфиров жирных кислот и глицерина обратима. Состояние равновесия зависит от количественного соотношения реагирующих веществ, в частности от содержания в реакционной среде воды. Гидролиз триг-лицеридов протекает в три ступени, причем вероятность протекания каждой последующей ступени значительно ниже предыдущей.
Расщепление триглицеридов в мышечной и жировой тканях происходит под действием ферментов - эстераз и липаз, катализирующих расщепление сложноэфирных связей молекулы триглицерида водой. Эстеразы и липазы не отличаются высокой специфичностью. И те и другие способны катализировать реакции гидролитического расщепления алкильных эфиров различной молекулярной массы. Главным фактором, влияющим на их специфичность, является длина углеводородной цепи по обе стороны эфирной связи. Поскольку в состав триглицеридов тканей убойных животных в основном входят высокомолекулярные жирные кислоты и в небольшом количестве кислоты средней молекулярной массы, то ферментами, катализирующими гидролитическое расщепление жиров мяса, являются липазы.
Нами не было обнаружено информации по изменению жирнокислотного состава липидов в процессе хранения мясных консервов. В связи с этим, представляется перспективным изучение данного вопроса.
В данной области к настоящему времени набран некоторый экспериментальный материал, что позволяет обсудить этот вопрос несколько более подробно. B.Hottenroth [132] считает, что процессы гидролиза белка несут значительную ответственность за снижение качества консервов, хранящихся продолжительное время. В частности, в результате протеолитических процессов мясо консервов приобретает горьковатый или сладковатый вкус.
H.O.Gunther [126] при изучении абиотических процессов, происходящих при хранении, обратил внимание на существование корреляции между органо-лептическими характеристиками консервов и аминокислотным составом мышечной ткани. Более глубокое изучение состава низкомолекулярных соединений с использованием методов гель-фильтрации и тонкослойной хроматографии показало, что полипептидный пул содержимого консервов находится в динамическом состоянии, т.е. исчезновение одних полипептидных фракций сопровождается появлением других (рис. 1.1). Это свидетельствует о непрерывном протекании процессов гидролиза белка до полипептидов и полипептидов до свободных аминокислот в мясных консервах при их хранении.
Разработка рациональных режимов стерилизации мясных кусковых консервов из говядины в мягкой полимерной таре
В настоящее время стерилизация мясных кусковых консервов в металлической и стеклянной таре ведется при высоких значениях достигнутого стерилизующего эффекта, равных или превышающих 18 условных минут. Режимы стерилизации с такими тепловыми нагрузками характерны для продукции со сроками годности более 3 лет, закладываемой на хранение в учреждениях Государственного резерва, а также для стран тропического пояса. Однако, европейский опыт стерилизации мясных консервированных продуктов свидетельствует о том, что термообработка должна быть щадящей [112]. Поэтому, разработку режимов стерилизации мясных кусковых консервов из говядины в мягкой полимерной таре — пакетах, проводили исходя из принципа обоснованного сокращения длительности стерилизации при сохранении вкусовых и питательных качеств готового продукта. Выбор полимерной потребительской упаковки - пакетов, основывался на необходимости обновления и расширения традиционной номенклатуры тары. Для разработки рациональных режимов стерилизации мясных кусковых консервов из говядины, упакованных в мягкую полимерную тару, необходимо произвести расчет требуемого летального эффекта. Расчет проводили в соответствии с методикой Б.Л.Флауменбаума [103] по термоустойчивости для двух видов МО: где FH - норма летальности в пересчете на t = 121,1 С, 12 - степень стерильности, D - время, мин, необходимое для десятикратного снижения спор МО Cl.Botulinum при t = 121,1 С. Константа D для мясных кусковых консервов из говядины равна 0,21 мин. Отсюда по формуле (3.1) FH= 12 0,21 = 2,52 условных мин, или округленно 3 условные минуты. 2) CI. Sporogenes где D - время, мин, необходимое для десятикратного снижения спор МО Cl.Sporogenes при t = 121,1 С. Константа D для мясных кусковых консервов из говядины равна 1,7 мин, 4 - степень стерильности, CG - начальная обсемененность, умноженная на объем консервной тары. Пользуясь формулой (3.2) определяли требуемую летальность FH для возбудителя специфической порчи CI. Sporogenes. Fff = 9,18 условных мин, или округленно 10 условных мин. Таким образом, требуемая летальность рациональных режимов стерилизации консервов «Говядина тушеная» должна быть не менее 10 условных мин. 20-40-20 Установив норму летальности, проверили режим стерилизации , используемый в настоящее время при стерилизации консервов «Говядина ту-шеная» по ГОСТ 5284-84 в алюминиевой банке №3 вместимостью 250 см (режим 3). При стерилизации мясных консервов «Говядина тушеная» в мягкой по-лимерной таре вместимостью 250 см получили фактическую летальность равную 17,4 условных мин. Сравнивая полученное значение фактического стерилизующего эффекта с установленной при расчете HopMS летальности, видно, что режим стерилизации 3 содержит значительный резерв стерилизующего эффекта и может быть сокращен. Для исследований выбраны два щадящих режима стерилизации, которые должны обеспечить величину достигнутых стерилизующих эффектов в интервале 10-11 (режим 1) и 13-14 условных минут (режим 2) соответственно. Термограммы процессов стерилизации консервов в полимерной таре приведены на рис.3.1. Кривые изменения величин достигнутых стерилизующих эффектов при режимах стерилизации 1, 2 и 3 приведены на рис.3.2.
Обоснование срока годности мясных кусковых консервов «Говядина тушеная» в мягкой полимерной таре
Как видно из рис.3.9 и рис.3.10, к 10,5 мес. хранения консервов наблюдалось увеличение величины рН и снижение величины Eh по сравнению с соответствующими значениями этих показателей после стерилизации. При опытных режимах стерилизации 1 и 2 значения рН возрастали на 6,8% и 6,7% соответственно, при контрольном режиме стерилизации 3 консервов в полимерной и алюминиевой таре на 6,8% и 6,6% соответственно.
Величина Eh снижалась при режимах стерилизации 1 и 2 на 39,0%), при режиме стерилизации 3 консервов в полимерной и алюминиевой таре на 42,9%) и 43,3% соответственно.
Прирост величины AAA свидетельствовал о протекании биохимических процессов деструкции белков говядины. Наибольшие изменения происходили с первого по шестой мес. хранения консервов. К 10,5 мес. при режиме стерилизации 1 увеличение AAA составляло 51,9%), при режиме 2 - 54,1% , при режиме 3 консервов в полимерной и алюминиевой таре — 55,1% и 55,8% соответственно по сравнению со значениями этих показателей после стерилизации.
Состояние жировой фракции консервов в процессе хранения оценивали по величинам кислотного и перекисного чисел. Данные рис.3.12 свидетельствовали о некотором росте кислотного числа жира, причем для всех режимов стерилизации прирост к 10,5 мес. хранения составлял от 62,0% до 64,7%.
Перекисные числа жира после стерилизации и к 3 мес. хранения равнялись нулю. Начиная с 3 мес. хранения наблюдался рост перекисных чисел жира и к 10,5 мес. хранения их величина составляла 0,8, 1,0, 1,5 и 1,7 ммоль-акт.кисл./кг для режимов 1, 2, 3(а,б) соответственно. Заметное увеличение значений перекисных чисел в продукте консервов стерилизованных по режиму 3 отражало более глубокую степень окисленности жира, обусловленную накоплением перекисных соединений в процессе хранения.
В результате математической обработки результатов исследований (табл.3.6) были рассчитаны уравнения регрессий физико-химических показателей консервов в процессе их хранения. Так, изменение рН, Eh и КЧ консервов характеризировались уравнениями квадратичной регрессии, изменение AAA -уравнениями экспоненциальной регрессии, изменение ПЧ - уравнениями регрессии логистического типа.
Выявлена зависимость между показателями AAA и Eh в процессе хранения консервов (рис.3.14 и табл.3.7).
С ростом значений AAA, величина Eh снижалась. Минимальное снижение величины Eh отмечено у консервов, стерилизованных по режиму 1, максимальное у консервов, стерилизованных по контрольному режиму 3. Таким образом, чем продолжительнее процесс стерилизации продукта консервов, тем скоротечнее во время хранения идут процессы деструкции белков, выражающиеся в уменьшения величины Eh и увеличении величины AAA консервов.
