Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ патентно-информационной литературы
1.1. Классификация пищевых добавок 6
1.2. Пищевые добавки, предотвращающие микробную и окислительную порчу продуктов 9
1.3. Практические аспекты применения биологически активных добавок 13
1.4. Применение добавок для повышения пищевой и биологической ценности продуктов 16
1.5. Введение пищевых добавок с целью улучшения функциональных свойств готовой продукции 19
1.6. Пищевые добавки, улучшающие вкусовые характеристики продуктов 25
1.7. Добавки, улучшающие цветовые характеристики пищевых продуктов 30
1.8. Ароматические добавки, пряности 33
1.9. Применение пищевых добавок, повышающих влагосодержание и выход готовой продукции 43
1.10. Безопасность пищевых добавок 45
1.11. Заключение по обзору патентно-информационной литературы, цель и задачи собственных исследований
Глава 2. Организация эксперимента и частные методы проведения исследования
2.1. Схема экспериментальных исследований 47
2.2. Определение общехимического состава 49
2.3. Определение рН 50
2.4. Определение жирнокислотного состава с помощью газожидкостного анализатора «Chrom-5» 51
2.5. Определение окислительных изменений жира в процессе хранения
2.5.1. Определение пероксидного числа 51
2.5.2. Определение кислотного числа 52
2.5.3. Окислительные изменения с 2-тиобарбитуровой кислотой
2.6. Определение перевариваемости белков «in vitro» 53
2.7. Определение пенетрационных характеристик на универсальной испытательной машине «Истрон - 1122» 56
2.8. Микробиологические исследования 58
2.9. Органолептическая оценка качества готовой продукции 60
2.10. Статистическая обработка экспериментальных результатов 60
2.11. Определение интенсивности окраски готового продукта 61
2.12. Определение устойчивости окраски готового продукта 61
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Применение комплексной пищевой добавки «ACETOLAC» в составе модельных белково-жировых эмульсий 62
3.2. Изучение комплекса характеристик фарша и готовых колбасных изделий с использованием пищевой добавки «ACETOLAC» 64
Выводы 75
Библиографический список
- Введение пищевых добавок с целью улучшения функциональных свойств готовой продукции
- Применение пищевых добавок, повышающих влагосодержание и выход готовой продукции
- Определение окислительных изменений жира в процессе хранения
- Изучение комплекса характеристик фарша и готовых колбасных изделий с использованием пищевой добавки «ACETOLAC»
Введение пищевых добавок с целью улучшения функциональных свойств готовой продукции
Причиной порчи пищевых продуктов в большинстве случаев является размножение в них микроорганизмов. Консервирование предупреждает развитие в пищевых продуктах микробиальной флоры бактерий, плесеней, дрожжей, среди которых могут быть патогенные и непатогенные виды.
Консерванты - вещества, продлевающие срок хранения продукта, защищая их от порчи, вызываемой микроорганизмами (бактерии, плесневые грибы, дрожжи).
В свежих продуктах животного и растительного происхождения находятся природные антимикробные вещества. В овощах и фруктах содержатся фитонциды, бензойная и другие органические кислоты, дубильные вещества, наличие которых способствует сохранению их свойств. Консервирующие свойства в определенных концентрациях проявляют поваренная соль, сахар, коптильный дым.
Совокупностью этих факторов можно продлить срок хранения продуктов питания. В настоящее время возникает необходимость длительного хранения продуктов. С этой целью все шире находят применение химические консерванты. Остановимся на химических консервантах, добавляя которые, можно замедлить или предотвратить развитие микрофлоры или замедлить в них обмен веществ, а следовательно, продлить сохранность продуктов питания. Антимикробные вещества могут оказывать бактерицидное (уничтожающее бактерии) или бактериостатическое (останавливающее, замедляющее рост и размножение бактерий, но не уничтожающее их полностью), фунгистатическое (угнетающее грибы) или фунгицидное (убивающее грибы) действия. Среди многообразия консервантов в последнее время наиболее распространены сернистый ангидрид, сернокислые препараты (бисульфит натрия, сульфит натрия и сульфит калия), бензойная, сорбиновая, борная, дегидрацетовая кислоты, обладающие бактерицидными свойствами, а также уротрагин, перекись водорода, хлористый натрий и др.
К химическим консервантам предъявляются определенные требования. Они должны оказывать эффективное антимикробное действие, не изменять органолептических свойств продукта, быть безвредными для организма человека.
Торможение обменных процессов в микробной клетке - одна из причин угнетения роста и размножения микроорганизмов. Химические консерванты проявляют свое действие только тогда, когда они находятся в достаточной концентрации и непосредственно соприкасаются с микробной клеткой.
Санитарным законодательством предусмотрены коли чественные ограничения применения химических консервантов. Они должны использоваться в концентрациях, минимальных для достижения технологического эффекта. От химической формы консерванта зависит степень его воздействия на микробную клетку. Наиболее эффективное воздействие оказывают недиссоциированные молекулы. Консерванты более эффективны в кислых средах, так как степень диссоциации увеличивается с повышением кислотности. Бензойная, сорбиновая и пропионовая кислоты имеют слабокислую реакцию или вообще не проявляют кислотных свойств.
Снижение рН в среде в ряде случаев достигается добавлением некоторых пищевых кислот, например лимонной, уксусной, молочной, яблочной и др.
От величины рН не зависят консервирующие свойства химических соединений, в частности борной и п-оксибензойной, сернистой кислот.
Эффективность консервантов зависит от их концентрации в среде. Если концентрация вещества низкая, такие соединения, как органические кислоты, могут использоваться микроорганизмами в качестве дополнительного источника углеводов расщепляться при этом. Антимикробные вещества в определенных количествах могут даже способствовать размножению микроорганизмов.
Большинство консервирующих органических веществ практически нерастворимы в воде и используются в виде солей. Так как микроорганизмы размножаются только в водной среде, то в ней должна распределяться основная часть консерванта. В связи с разной антимикробной активностью целесообразно использовать консерванты в сочетании, при таком использовании антимикробное действие консервантов усиливается. Антимикробное действие также усиливается в присутствии аскорбиновой кислоты. Что касается других водорастворимых витаминов, то мнение исследователей на этой счет разное.
В настоящее время во многих странах мира широко используются вещества, способные сохранить качество продуктов, особенно скоропортящихся. Химические консерванты должны быть безвредны, не изменять органолептические свойства продуктов. Их эффективность, способы применения зависят во многом от их химической структуры, концентрации, а так же от рН среды, как было сказано выше. При этом также необходимо учитывать свойства пищевого продукта, в который вносятся консерванты. Следует отметить, что универсального консерванта, пригодного для сохранения всех пищевых продуктов, не существует.
Применение пищевых добавок, повышающих влагосодержание и выход готовой продукции
Порядок выполнения работы. Навеску продукта (10 г) растирают в ступке с 50 мл воды. Полученную смесь с помощью дистиллированной воды объемом 47,5 мл количественно переносят в колбу Кьельдаля. Туда же вливают 2,5 мл З М раствора соляной кислоты и производят дистилляционную отгонку в течение 10—15 мин, в ходе которой собирают 50 мл дистиллята. Для проведения цветной реакции 5 мл дистиллята помещают в пробирку с притертой пробкой, приливают 5 мл 0,02 М раствора 2-тиобарбитуровой кислоты в 90 %-ной ледяной уксусной кислоте. После перемешивания пробирку с содержимым помещают в кипящую водяную баню на 35 мин. Раствор охлаждают в проточной воде в течение 10 мин. Оптическую плотность определяют на спектрофотометре при длине волны 532—535 нм. Результаты анализа выражают в величинах оптической плотности с учетом данных контрольного опыта, в котором вместо 5 мл дистиллята используют 5 мл воды.
Реактивы. Используют 3 М раствор соляной кислоты; 0,02 М раствор 2 - тиобарбитуровой кислоты; 90 % -ный раствор ледяной уксусной кислоты.
Для увеличения числа единоразово исследуемых образцов, повышения достоверности экспериментальных данных и улучшения условий работы при выполнении настоящей диссертации использовался прибор ПД ФГБ-10, представляющий собой существенно усовершенствованный прибор Покровского и Ертанова. Используемый для перевара метод основан на двухстадийном ферментативном гидролизе в условиях, приближенных к естественному процессу, происходящему в желудочно-кишечном тракте человека, даёт высокую сходимость результатов, позволяет проводить гидролиз в условиях непрерывного перемешивания среды и удаления низкомолекулярных продуктов гидролиза через полупроницаемую мембрану.
В отличие от прибора Покровского-Ертанова [28] для переваривания белков «in vitro» прибор ПЛФ ГБ - 10, содержит 10 рабочих ячеек, зафиксированных на пенопластовых гильзах, размещенных в нижней и верхней оргстеклянных панелях, жестко связанных между собой. Во внешних термостатирующих стаканах этих ячеек коаксиально размещено по одному выполненному из оргстекла, в качестве дна в котором используется полупроницаемая мембрана из предварительно отваренного целлофана, герметично присоединяемая к стакану двумя обжимными резиновыми кольцами. При этом с помощью специальных переходников внутренние стаканы фиксируются в рабочей ячейке таким образом, что донья всех стаканов лежат в одной плоскости. Над верхней панелью фиксирующей рабочей ячейки посредством шести стоек, ограничивающих перемещение вниз и по горизонтали, закреплена с возможностью съема панель, снабженная для этих целей двумя ручками, на которой размещен приводной электродвигатель и подшипники осей вертикальных мешалок, коаксиально погруженных во внутренние стаканы рабочих ячеек. Вертикальные мешалки снабжены двумя рабочими элементами со скрещивающимися геометрическими осями, перпендикулярными между собой и геометрической осью вращения.
Привод мешалок осуществляется одним электродвигателем с помощью пасика, последовательно огибающего диаметрально противоположные сегменты шкивов, закрепленных в верхних частях их осей. Частота вращения мешалок равная 1,0 с"1, близка к частоте перистальтических сокращений желудочно-кишечного тракта. Термостатирование внешних, а следовательно и внутренних стаканов, осуществляется за счет интенсивной циркуляции через рубашки первых водоглицериновой смеси, температура которой поддерживается ультратермостатом U-10 на уровне 37,0 ± 0,5С. При осуществлении базовой методики Покровского-Ертанова на приборе ПДФ ГБ-10 бралась навеска продукта, в которой предварительно с помощью прибора "Кель-Фосс-Автоматик" уже была определена массовая доля белка. Масса этой навески пересчитывалась таким образом, чтобы она содержала 150 мг белка. Подготовленная навеска тщательно растиралась в фарфоровой ступке в присутствии 5-7 мл глицинового буфера с рН 2,2 взятого из общего объема 15 мл, используемого впоследствии. После этого с аппарата снималась панель с мешалками и из рабочих ячеек извлекались внутренние стаканы, в которые из ступки количественно переносилась гомогенизированная проба и заливалось оставшееся от 15 мл количество глицинового буфера. После этого внутренний стакан помещался в рабочую ячейку и через отверстие в переходнике в пространство между внутренним и внешним стаканами заливалось 65 мл аналогичного глицинового буфера, при этом обеспечивалось условие равенства гидростатических уровней буферов во внутренних и внешних стаканах. Через 15-20 мин после достижения контролируемой с помощью жидкостного термометра температуры буферного раствора во внутреннем стакане 37,0 ± 0,5 С в него вносилось 15 мг кристаллического пепсина стандартной активности и на прибор устанавливалась панель с мешалками. Через Зч перевара, осуществлявшегося при постоянном термостатировании и перемешивании содержимого внутреннего стакана, мешалки выключались и несущая их панель снималась с прибора. Внутренние стаканы аккуратно извлекались из рабочих ячеек, а из внешнего стакана отбирался 1 мл гидролизата. После этого осуществлялась нейтрализация содержимого внутренних стаканов раствором NaOH, по завершении которой в каждый стакан приливалось по 15 мл щелочного буфера с рН 8,4. Из внешних стаканов с помощью груши удалялось содержимое, стаканы ополаскивались водой, которая удалялась точно также, после чего в них помещались внутренние стаканы и через отверстие в переходнике межстаканная емкость заливалась щелочным буфером с рН 8,4, при этом обеспечивалось равенство гидростатических уровней во внутреннем и внешнем стаканах. Через 15-20 мин по достижении температуры внутреннего стакана 37 ± 0,5 С в него вносилось 15 мг кристаллического трипсина стандартной активности и на прибор устанавливалась панель с мешалками. Через 3 ч аналогично тому, как это делалось после первых трех часов, из внешних стаканов осуществлялся отбор проб гидролизата. Об эффективности гидролиза белка исследуемого объекта судили по количеству тирозина, прошедшего через целлофановую мембрану из внутреннего во внешний стакан за 3 ч перевара пепсином, трипсином и по соответствующей 6 часам сумме. Количество тирозина в диализате определялось по методу Лоури [ ] с помощью спектрофотометра «Спекол 11» при длине волны Я. = 750 нм.
Определение окислительных изменений жира в процессе хранения
В комплексную оценку фарша и готового продукта включены следующие основные группы показателей: общехимический состав, структурно-механические характеристики, окислительное изменение жира, включая кислотное, пероксидное, тиобарбитуровое числа; микробиологическую оценку, органолептические показатели. Исследование физико-химических показателей колбасного фарша. Экспериментальные данные о химических показателях колбасного фарша представлены в табл. 5. Химический состав колбасного фарша Таблица 5. Показатели Массовая доля веществ в фарше, % контроль опыт «ACETOLAC» Влага 70,1 ±0,90 69,5 ± 0,83 Жир 17,8 ±0,12 18,1 ±0,14 Белок 9,8 ± 0,26 10,1 ±0,24 Зола 2,16 ±0,54 2,24 ± 0,62
Моделируемыми компонентами в рецептуре были говядина жилованная 1 сорта, свинина жилованная полужирная, молоко коровье сухое, пищевая добавка «ACETOLAC» и лактат натрия. Исследована трехкомпонентная смесь, состоящая из говядины, свинины и пищевых добавок "ACETOLAC" или лактата натрия. Содержание компонентов варьировалась в следующих пределах: 0,35 М, 0,45; 0,55 М2 0,60; 3 , где мі - массовая доля говядины, М2 - свинины, 3 пищевой добавки. Была составлена оптимальная рецептурная смесь пищевых продуктов с использованием методов линейного моделирования. Рецептура этих фаршей приведена в табл. 3.
На первом этапе исследований изучен характер изменения микробиологических показателей в процессе хранения вареных колбас с внесением «ACETOLAC» в количестве 2, 3, 4 % к массе сырья. В ходе проведения эксперимента установлено, что увеличение содержания «ACETOLAC» до 4 % не привело к ярко выраженному усилению стабилизирующего эффекта. За основной вариант принята рецептура вареной колбасы, в которой используется 3 % комплексной пищевой добавки «ACETOLAC» взамен мясного сырья.
В качестве контрольного образца использовали вареную колбасу «Столовую 1с» без добавления консервирующих добавок и вареную колбасу с добавлением 3 % лактата натрия взамен мясного сырья. Контрольные и опытные образцы хранили при температуре + 6±1 С и относительной влажности 80 %. Рецептуры вареных колбас Таблица 6. Компоненты Массовая доля компонента в рецептуре, % Контроль Контроль лактат натрия Опыт «ACETOLAC» Говядина жилованная 1 с. 40,0 38,8 38,8 Свинина жилованная полужирная 59,0 57,2 57,2 Молоко коровье сухое 1,0 1,0 1,0 Соль поваренная 2,475 2,475 2,475 Нитрит натрия 0,0074 0,0074 0,0074 Перец черный молотый 0,10 0,10 0,10 Перец душистый 0,10 0,10 0,10 Вода ледяная 30,0 30,0 30,0 Комплексная добавка «ACETOLAC» - - 3,0
Лактат натрия - 3,0 Физико - химические показатели являются одними из определяющих качество мясных продуктов. В табл. 7 представлены физико-химические показатели вареных колбас контрольного и опытного образца с использованием комплексной пищевой добавки «ACETOLAC».
Содержание нитрозопигментов, % к общему количеству пигмента 66,70 ±0,10 70,20 ±0,10 Устойчивость окраски, % 76,00 ±0,10 80,90 ±0,10 На основании анализа полученных результатов можно констатировать, что содержание жира в контрольных и экспериментальных образцах практически одинаково, хотя имеются некоторые тенденции к увеличению влаги в экспериментальных образцах по сравнению с контрольными.
Потери массы при термообработке составили для контрольных образцов колбас в среднем 9 %, для опытных образцов 7,8 %.
Большинство принятых показателей качества мясных изделий (влага, жир, белок) в опытных образцах вареных колбас при длительном хранении в основном не претерпевали существенных изменений. Небольшие колебания рН не оказывали выраженного воздействия на качество вареных колбас при их хранении до 7 суток при + 6 С.
В опытных и контрольных образцах вареных колбас изучали гидролитические процессы изменения фракционного состава (методом газожидкостной хроматографии), структурно-механические свойства, перевариваемость белков, «in vitro», микробиологические показатели в процессе хранения (исходные, 4,7 суток).
Метод газо-жидкостной хроматографии позволил идентифицировать и количественно определить изменения жирнокислотного состава вареных колбас в процессе хранения. Результаты исследований жирнокислотного состава вареных колбас представлены в табл.8. Анализ данных этой таблицы показывает, что процесс окисления идет интенсивнее в контрольных образцах. На седьмые сутки хранения насыщенных жирных кислот (ЖК) в контроле 41,6 % к общему количеству ЖК, в экспериментальных образцах 32,8 %
При решении вопросов, связанных с определением допустимого уровня внесения в рецептуру вареных колбас комплексной добавки «ACETOLAC» большое значение имеют показатели, характеризующие структурно-механические свойства продукта.
Консистенцию готовых изделий оценивали по реологическим характеристикам. Предельное напряжение среза (ст, Па) и работу резания (Арез) определяли на испытательной машине «Инстрон», результаты которых приведены в табл.9.
Анализ данных этой таблицы показывает, что в экспериментальных образцах колбас происходит упрочнение консистенции проявляющееся в увеличении напряжения среза и работы резания по сравнению с контрольными образцами при одинаковой влажности за счет перераспределения форм связи влаги внутри продукта.
Изучение комплекса характеристик фарша и готовых колбасных изделий с использованием пищевой добавки «ACETOLAC»
Порядок выполнения работы. Навеску продукта (10 г) растирают в ступке с 50 мл воды. Полученную смесь с помощью дистиллированной воды объемом 47,5 мл количественно переносят в колбу Кьельдаля. Туда же вливают 2,5 мл З М раствора соляной кислоты и производят дистилляционную отгонку в течение 10—15 мин, в ходе которой собирают 50 мл дистиллята. Для проведения цветной реакции 5 мл дистиллята помещают в пробирку с притертой пробкой, приливают 5 мл 0,02 М раствора 2-тиобарбитуровой кислоты в 90 %-ной ледяной уксусной кислоте. После перемешивания пробирку с содержимым помещают в кипящую водяную баню на 35 мин. Раствор охлаждают в проточной воде в течение 10 мин. Оптическую плотность определяют на спектрофотометре при длине волны 532—535 нм. Результаты анализа выражают в величинах оптической плотности с учетом данных контрольного опыта, в котором вместо 5 мл дистиллята используют 5 мл воды.
Реактивы. Используют 3 М раствор соляной кислоты; 0,02 М раствор 2 - тиобарбитуровой кислоты; 90 % -ный раствор ледяной уксусной кислоты.
Для увеличения числа единоразово исследуемых образцов, повышения достоверности экспериментальных данных и улучшения условий работы при выполнении настоящей диссертации использовался прибор ПД ФГБ-10, представляющий собой существенно усовершенствованный прибор Покровского и Ертанова. Используемый для перевара метод основан на двухстадийном ферментативном гидролизе в условиях, приближенных к естественному процессу, происходящему в желудочно-кишечном тракте человека, даёт высокую сходимость результатов, позволяет проводить гидролиз в условиях непрерывного перемешивания среды и удаления низкомолекулярных продуктов гидролиза через полупроницаемую мембрану.
В отличие от прибора Покровского-Ертанова [28] для переваривания белков «in vitro» прибор ПЛФ ГБ - 10, содержит 10 рабочих ячеек, зафиксированных на пенопластовых гильзах, размещенных в нижней и верхней оргстеклянных панелях, жестко связанных между собой. Во внешних термостатирующих стаканах этих ячеек коаксиально размещено по одному выполненному из оргстекла, в качестве дна в котором используется полупроницаемая мембрана из предварительно отваренного целлофана, герметично присоединяемая к стакану двумя обжимными резиновыми кольцами. При этом с помощью специальных переходников внутренние стаканы фиксируются в рабочей ячейке таким образом, что донья всех стаканов лежат в одной плоскости. Над верхней панелью фиксирующей рабочей ячейки посредством шести стоек, ограничивающих перемещение вниз и по горизонтали, закреплена с возможностью съема панель, снабженная для этих целей двумя ручками, на которой размещен приводной электродвигатель и подшипники осей вертикальных мешалок, коаксиально погруженных во внутренние стаканы рабочих ячеек. Вертикальные мешалки снабжены двумя рабочими элементами со скрещивающимися геометрическими осями, перпендикулярными между собой и геометрической осью вращения.
Привод мешалок осуществляется одним электродвигателем с помощью пасика, последовательно огибающего диаметрально противоположные сегменты шкивов, закрепленных в верхних частях их осей. Частота вращения мешалок равная 1,0 с"1, близка к частоте перистальтических сокращений желудочно-кишечного тракта. Термостатирование внешних, а следовательно и внутренних стаканов, осуществляется за счет интенсивной циркуляции через рубашки первых водоглицериновой смеси, температура которой поддерживается ультратермостатом U-10 на уровне 37,0 ± 0,5С. При осуществлении базовой методики Покровского-Ертанова на приборе ПДФ ГБ-10 бралась навеска продукта, в которой предварительно с помощью прибора "Кель-Фосс-Автоматик" уже была определена массовая доля белка. Масса этой навески пересчитывалась таким образом, чтобы она содержала 150 мг белка. Подготовленная навеска тщательно растиралась в фарфоровой ступке в присутствии 5-7 мл глицинового буфера с рН 2,2 взятого из общего объема 15 мл, используемого впоследствии. После этого с аппарата снималась панель с мешалками и из рабочих ячеек извлекались внутренние стаканы, в которые из ступки количественно переносилась гомогенизированная проба и заливалось оставшееся от 15 мл количество глицинового буфера. После этого внутренний стакан помещался в рабочую ячейку и через отверстие в переходнике в пространство между внутренним и внешним стаканами заливалось 65 мл аналогичного глицинового буфера, при этом обеспечивалось условие равенства гидростатических уровней буферов во внутренних и внешних стаканах. Через 15-20 мин после достижения контролируемой с помощью жидкостного термометра температуры буферного раствора во внутреннем стакане 37,0 ± 0,5 С в него вносилось 15 мг кристаллического пепсина стандартной активности и на прибор устанавливалась панель с мешалками. Через Зч перевара, осуществлявшегося при постоянном термостатировании и перемешивании содержимого внутреннего стакана, мешалки выключались и несущая их панель снималась с прибора. Внутренние стаканы аккуратно извлекались из рабочих ячеек, а из внешнего стакана отбирался 1 мл гидролизата. После этого осуществлялась нейтрализация содержимого внутренних стаканов раствором NaOH, по завершении которой в каждый стакан приливалось по 15 мл щелочного буфера с рН 8,4. Из внешних стаканов с помощью груши удалялось содержимое, стаканы ополаскивались водой, которая удалялась точно также, после чего в них помещались внутренние стаканы и через отверстие в переходнике межстаканная емкость заливалась щелочным буфером с рН 8,4, при этом обеспечивалось равенство гидростатических уровней во внутреннем и внешнем стаканах. Через 15-20 мин по достижении температуры внутреннего стакана 37 ± 0,5 С в него вносилось 15 мг кристаллического трипсина стандартной активности и на прибор устанавливалась панель с мешалками. Через 3 ч аналогично тому, как это делалось после первых трех часов, из внешних стаканов осуществлялся отбор проб гидролизата. Об эффективности гидролиза белка исследуемого объекта судили по количеству тирозина, прошедшего через целлофановую мембрану из внутреннего во внешний стакан за 3 ч перевара пепсином, трипсином и по соответствующей 6 часам сумме. Количество тирозина в диализате определялось по методу Лоури [ ] с помощью спектрофотометра «Спекол 11» при длине волны Я. = 750 нм.
