Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 7
1.1 Потребность населения в функциональных продуктах питания 7
1.2 Современные тенденции разработки функциональных продуктов питания
1.3 Основные аспекты использования пищевых волокон при производстве мясопродуктов
1.4 Функционально-технологические свойства и направленность использования гуммиарабика 29
1.5 Применение стабилизаторов белковой и полисахаридной природы в технологии вареных колбасных изделий
1.6 Заключение по обзору литературы. Цели и задачи исследований 40
Глава 2 Организация экспериментальных исследовании. методы исследования
2.1. Организация экспериментальных исследований 43
2.2 Методы исследования 47
2.2.1 Определение общего химического состава 48
2.2.2 Определение величины рН 48
2.2.3 Определение водосвязывающей способности 49
2.2.4 Определение критической концентрации гелеобразования 49
2.2.5 Определение величины синерезиса 49
2.2.6 Определение пластичности 49
2.2.7 Определение эмульгирующей емкости 49
2.2.8 Определение эмульсионных свойств 49
2.2.9 Определение растворимости белковых препаратов 50
2.2.10 Определение структурно-механические свойств 50
2.2.11 Определение дисперсности эмульсии 52
2.2.12 Определение аминокислотного состава 52
2.2.13 Определение переваримости белков "in vitro" 52
2.2.14 Гистологические исследования микроструктуры вареных колбас 53
2.2.15 Определение микробиологических показателей 53
2.2.16 Определение содержания поваренной соли 55
2.2.17 Определение содержания нитрита 55
2.2.18 Определение выхода 55
2.2.19 Определение органолептических показателей 5 5
2.2.20 Статистическая обработка экспериментальных данных 55
Глава 3 Обоснование рациональных условий получения структурированных дисперсных систем на основе животных белков и гуммиарабика
3.1 Исследование влияния гуммиарабика на функционально- технологические свойства животных белков
3.2 Изучение технологических показателей и условий получения структурированных белково-полисахаридных дисперсных систем на основе белка БР-95 и гуммиарабика
Глава 4 Сравнительное изучение свойств модельных фаршей в зависимости от уровня введения белково-полисахаридного геля и белково-углеводно-жировой эмульсии на основе БР-95 и гуммиарабика
Глава 5 Определение качественных показателей вареных колбас с использованием структурированных дисперсных систем на основе БР- и гуммиарабика
5.1. Влияние выбранного количества белково-углеводно-жировой эмульсии и белково-полисахаридного геля на химический состав и выход вареных колбас
5.2 Исследование физико-химических и структурно-механические показатели вареных колбасных изделий
5.3 Изучение биологической ценности вареных колбас 98
5.3.1 Определение переваримости белков «in vitro» пищеварительными ферментами
5.3.2 Определение аминокислотного состава 100
5.4 Определение микробиологических показателей 102
5.5 Гистологическое исследование микроструктуры вареных колбас 103
5.6 Определение органолептических показателей 108
5.7 Разработка технологии вареных колбас функционального назначения с использованием белково-полисахаридных 109
структурированных систем на основе БР-95 и гуммиарабика
Выводы 115
Библиографический список
- Современные тенденции разработки функциональных продуктов питания
- Определение общего химического состава
- Изучение технологических показателей и условий получения структурированных белково-полисахаридных дисперсных систем на основе белка БР-95 и гуммиарабика
- Исследование физико-химических и структурно-механические показатели вареных колбасных изделий
Введение к работе
Экономический и интеллектуальный потенциал любой страны в значительной мере определяется здоровьем ее граждан. На сегодняшний день в состоянии здоровья населения РФ наблюдаются негативные тенденции, связанные со значительным снижением числа здоровых людей, а также со стремительным ростом функциональных нарушений и хронических заболеваний.
Теоретическими и практическими исследованиями доказано, что одной из причин, выявленных среди населения патологий, является истощение адаптационных возможностей организма, связанное, прежде всего, с факторами экологического, социального и алиментарного характера. Поэтому возникает все большая необходимость в создании и применении функциональных продуктов питания, в том числе и на мясной основе, предназначенных для профилактики возможных биохимических нарушений и связанных с ними заболеваний.
Учитывая, что иммунитет человека во многом определяется микроэкологией его желудочно-кишечного тракта, является целесообразным включение в ежедневный рацион продуктов, в состав которых введены пищевые добавки ориентированные на поддержание стабильности микробных ассоциаций желудочно-кишечного тракта за счет регулирования роста бифидо- и лактобактерий.
В этой связи, особого внимания заслуживает группа пищевых волокон (ПВ). Вводимые в состав мясных изделий, пищевые волокна, способствует улучшению технологических показателей и приданию функциональных свойств готовому продукту [8, 52, 56, 89, 165].
Разработка мясных продуктов, содержащих в качестве физиологически активного ингредиента ПВ соответствует «Концепции государственной политики в области здорового питания населения РФ на период до 2010 года».
]
Из существующих коммерческих препаратов ПВ выраженный терапевтический эффект на состояние желудочно-кишечного тракта оказывают растворимые пищевые волокна (рПВ), в частности гуммиарабик.
В настоящее время ассортимент мясных продуктов с гуммиарабиком представлен только замороженными рублеными полуфабрикатами [135].
На отечественном рынке мясопродуктов значительный сегмент приходится на вареные колбасные изделия - один из популярных и доступных продуктов для большинства населения РФ [69]. Поэтому представлялось целесообразным проведение исследования влияния гуммиарабика на функционально-технологические свойства мясных тонкодисперсных систем, а также разработка рецептуры и технологии вареных колбас, обогащенных гуммиарабиком, которые могут быть рекомендованы для систематического употребления с целью нормализации работы желудочно-кишечного тракта.
Однако при введении гуммиарабика в мясные системы, содержащие в качестве основного компонента белок, возможен риск нарушения стабильности, что ограничивает его индивидуальное использование при производстве эмульгированных мясных продуктов.
На основании выше сказанного, с целью получения мясных эмульсий, со стабильными функционально-технологическими свойствам, представлялось актуальным разработка структурированных дисперсных систем, на основе животных белков, включающих в себя гуммиарабик, что может быть перспективным и экономически эффективным направлением применения данного полисахарида при производстве мясных продуктов.
Современные тенденции разработки функциональных продуктов питания
Эпоха индустриализации внесла существенные изменения в окружающий нас мир: изменился образ жизни людей, социальная структура общества, структура питания, ухудшилась экологическая ситуация. Вследствие значительной урбанизации общества из рациона питания стали исчезать дикорастущие и низкодоходные культуры, увеличилось потребление промышленных рафинированных продуктов, изменилось качество пищи.
Систематические эпидемиологические исследования, проводимые Институтом питания РАМН в различных регионах России в последние несколько лет, выявили существенное отклонение рациона россиян от формулы сбалансированного питания. Наблюдается недостаток полноценного белка, некоторых макро- и микроэлементов, витаминов, пищевых волокон. Наряду с этим отмечается избыточное потребление жиров, простых углеводов. Все это приводит к феномену "скрытого голода" [85, 89], показывающему различие между проблемой неправильного питания и просто голоданием.
Перечисленные обстоятельства обуславливают расширения спектра болезней, имеющих алиментарнозависимый характер [58, 70, 84,94].
Среди заболеваний населения вследствие алиментарного фактора первое место занимают заболевания крови и кроветворных органов. Наиболее распространенной из этой группы является анемия. Данная патология за последние 5 лет увеличилась в среднем на 25%.
На втором месте находятся болезни системы кровообращения, в частности, ишемическая болезнь сердца (ИБС), повышенное артериальное давление.
В структуре заболеваемости выделяются болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения обмена веществ. Наибольшим ростом отмечаются заболеваемость щитовидной железы и сахарным диабетом. Распространенность ожирения среди населения составляет от 10 до 40%.
Значимым моментом в структуре заболеваемости населения РФ является увеличение числа болезней органов пищеварения. Преобладающими являются гастрит, дуоденит, колит, с проявляющимися на их фоне симптомами дисбактериоза, а также болезни желчного пузыря, желчевыводящих путей, косвенно отражающие метаболические нарушения печени.
При этом наблюдается увеличение числа хронических заболеваний, а также первично обратившихся по вышеуказанным патологиям, что свидетельствует об истощении адаптационных возможностей организма к внешним неблагоприятным факторам.
В сложившейся ситуации влияние сбалансированного питания, а также включение в ежедневный рацион функциональных продуктов питания (ФІШ), обладающих не только питательной ценностью, но и способных при систематическом употреблении регулировать функции и физиологические процессы в организме, повышать его сопротивляемость различным заболеваниям, препятствовать проникновению в организм чужеродных веществ или воздействию неблагоприятных факторов по средством оптимизации качественного и количественного состава микрофлоры желудочно-кишечного тракта является определяющим в обеспечении гармоничного развития растущего организма и в укреплении общего состояния здоровья взрослого человека.
В современном обществе, особенно в последние годы, количество людей заботящихся о своем здоровье, заметно увеличивается, что проявляется в постепенной переориентации потребительского спроса на продукты, обладающие не только питательной ценностью, но и профилактическим действием. В связи с этим, в настоящее время, производство функциональных продуктов питания является одним из перспективных направлений пищевой промышленности. Проблеме функционального питания посвящен ряд исследований [7, 21, 36,61,73,93, 126-128,133,142].
Доронин А.Ф. и Шендеров Б.А. в результате анализа накопленных к настоящему времени знаний о действующем начале функциональных продуктах питания, механизме их благоприятного воздействия на организм предложили рассматривать подавляющее большинство ФГШ как своеобразную форму пробиотиков [34]. Основой для подобного утверждения являются данные, свидетельствующие, что многие соединения, используемые в составе ФГШ, или составляют основу известных пробиотиков [12] или являются субстратом, способствующим колонизации кишечника облигатной микрофлорой [4, 33]. И в том, и в другом случае происходит оптимизация микрофлоры пищеварительного тракта, что способствует улучшению состояния здоровья и уменьшению риска возникновения заболеваний.
Мировым лидером в развитии индустрии ФГШ является Япония. О популярности этих продуктов в европейских странах и США свидетельствует статистика качественных изменений их продовольственного рынка [144]. В России выпуск продуктов питания, обогащенных функциональными ингредиентами находится на стадии активного развития.
Определение общего химического состава
Массовую долю влаги определяли высушиванием в сушильном шкафу навески массой 3 г, взятой с точностью до 0,001 г при 150С в течение 1 ч [44]. Массовую долю жира определяли методом Сокслета [44]. Массовую долю золы определяли озолением в муфельной печи до постоянной массы [ 44]. Массовую долю белка определяли по методу Къельдаля на приборе «Kjeltec-1002» [44].
Определение величины рН Величину рН определяли потенциометрическим методом на лабораторном рН-метре (рН -211) фирмы "Наппа".
Определение водосвязывающей способности Водосвязывающую способность определяли методом Р.Грау и Р.Хамма в модификации В. Воловинской и А. Кельман.
Определение критической концентрации гелеобразования [100]
Метод основан на определении минимальной концентрации белкового препарата, при которой не происходит разрушение геля под давлением свинцового шарика. Определение критической концентрации гелеобразования проводят при 4 и 20С.
Определение величины синерезиса
Величину синерезиса определяли весовым методом, основанном на измерении количества отделившейся при хранения гелей синерегической жидкости отнесенной к массе свежеприготовленного геля.
Определение пластичности основано на определении степени раздавливания навески материала при воздействии фиксированной нагрузки.
Определение эмульгирующей емкости [119] Готовили 3%-ый раствор препарата, эмульгирующую емкость которого требуется определить. К 5 мл раствора при перемешивании со скоростью 3500 об/мин добавляли масляную фазу со скоростью 5 мл в мин до точки инверсии фаз, определяемой визуально. За эмульгирующую емкость принимали максимальное количество грамм масла, эмульгированногоодним граммом препарата.
Методом центрифугирования приготовленных эмульсий с последующим определением процентного соотношения отделившихся от эмульсии водной и масляной фазы.
Стабильность эмульсии (СЭ) определяли как долю масла, а седиментационную устойчивость (СУ) как долю воды, не отделившихся при испытании.
Методом диаграмм основанном на построении диаграммы стабильности по результатам центрифугирования эмульсий. Для центрифугирования используются эмульсии с исходной долей масла от 10 до 90% с интервалом 10%. При построении диаграммы по оси абсцисс откладывают исходную объемную долю масляной фазы, по оси ординат: слева - объемную долю отделившейся водной фазы, справа - объемную долю отделившейся масляной фазы.
Определение растворимости белковых препаратов [119] Содержание белка определяют методом Кьельдаля. Растворимость рассчитывают как отношение содержания белка в надосадочном растворе после центрифугирования к его содержанию в растворе до центрифугирования, выраженную в %.
Определение напряжение среза и работы резания Проводили исследование структурно-механических свойств образцов после термообработки с помощью универсальной испытательной машины «Инстрон-1122» с использованием ячейки "Kramer Shear".
Ячейка "Крамер-Шиа-Пресс" представляет собой открывающуюся кубическую камеру, в крышке и дне которой вырезано по десять сквозных вертикальных и горизонтальных пазов, через которые свободно проходит десять лезвий закреплённого в адаптер датчика нагрузок ножа, перемещаемого траверсой "Instron-1122" с заданной линейной скоростью. Образцы исследуемого объекта вырезались с помощью полого цилиндрического пробойника диметром 24,6-10"3 м и острым ножом, с тонким лезвием, нарезались на круглые диски высотой около 10"2 м. Эти диски укладывались на дно кубической камеры "Kramer-Shia-Press" один возле другого. Камера закрывается крышкой, подводится под лезвие ножа таким образом, что все 10 лезвий, совмещаются с направляющими пазами в крышке. Камера фиксируется, запускается ход траверсы и ленты самописца
Изучение технологических показателей и условий получения структурированных белково-полисахаридных дисперсных систем на основе белка БР-95 и гуммиарабика
Результаты исследования физико-химичеких показателей - рН, общая влага, ВСС к общей влаге в контрольном и опытных образцах вареных колбасных изделий после термообработки представлены в таблице 11.
Следует отметить, что в технологической практике важнейшей характеристикой мясного сырья, определяющей его физико-химические и структурно-механические свойства, является показатель активной кислотности (рН). Сдвиг реакции среды от изоточки обуславливает увеличение количества свободных гидрофильных центров, а, следовательно и способность белков мяса к гидратации.
Из табл.11 видно, что рН контрольной и опытных образцов вареных колбас лежит в области оптимальных значений и незначительно отличаются между собой. Однако, введение в рецептуру БУЖЭ и БПГ способствует увеличению по сравнению с контролем ВСС на 13,03 и 10,86%, содержания общей влаги на 6,02 и 5% соответственно, что связано с высокой функциональностью белкового компонента используемых структурированных дисперсных систем.
Далее, было проведено исследование структурно-механических свойств готовых вареных колбасных изделий. Последние относятся к конденсационно-кристаллизационным структурам. В этих системах структурные элементы соединены довольно прочными связями.
В результате тепловой обработки происходит денатурация и коагуляция основных структурообразующих белков мясной системы, продукт приобретает свойства упруго-пластичного тела, и его консистенция не может быть выражена характеристиками, принятыми для сырого фарша [43]. Для объективной оценки структурно-механических свойств готовых мясных изделий используют следующие показатели - напряжение среза (Qcpna) и работу резания (Арез, Дж/м2).
В главе 4 (рис. 20, 21) установлено, что добавление БПГ и БУЖЭ в исследуемых количествах способствует снижению структурно-механических свойств готовых вареных колбас, а также выбран рациональный уровень их введения. В таблице 12 представлены значения структурно-механических показателей контрольного и опытных образцов вареных колбас с 15%-ой заменой мясного сырья на БПГ и БУЖЭ.
Данные таблицы 12 свидетельствуют, что в образцах №1 и №2 относительно контроля наблюдается снижение значений напряжения среза на 7,66 и 11,95% и работы резания на 13,71 и 17,51% соответственно.
Это может быть обусловлено тем, что при введении БПГ и БУЖЭ содержание влаги в образцах возрастает, количество же белка не меняется (табл. 10,11), что приводит к снижению концентрации белка, участвующего в образовании структуры продукта при термообработке, а, следовательно, и к уменьшению ее прочности.
Отмечено, что у колбас выработанных с заменой говядины 1 сорта на БПГ (рецептура №2) величина предельного напряжения среза на 4,65%, а работы резания на 4,4% меньше, чем у колбас с заменой полужирной свинины на БУЖЭ (рецептура №1).
Проведено сравнительное изучение структурно-механических свойств вареных колбас с использованием БУЖЭ, содержащей в качестве рПВ -гуммиарабик с соотношением белок:гуммиарабик: жир : вода=1:1,5:3,3:10,8 и БЖЭ на основе БР-95, с соотношением белок : жир : вода = 1:10:10 (рис. 23).
Значительное снижение доли жира в составе БУЖЭ по сравнению с БЖЭ могло бы привести после термообработки к ухудшению органолептических показателей вареных колбас, содержащих БУЖЭ. Однако, из диаграмм, представленных на рис. 23 видно, что вареные колбасы, с БУЖЭ по своим структурно-механическим свойствам близки к вареным колбасам с БЖЭ; у них не было отмечено появление сухости, повышение жесткости. Органолептические показатели, в частности сочность, консистенция получили высокую оценку дегустационной комиссии (Приложение 3).
Таким образом, результаты собственных исследований согласуются с работами [124, 127, 131, 149, 159], показывающими, что введение рПВ наряду со снижением или полным исключением жирового компонента из состава продукта способствует сохранению его традиционной сочности и нежной консистенции и дают основание рекомендовать разработанную БУЖЭ при производстве вареных колбасных изделий с пониженным содержанием жира.
Исследование физико-химических и структурно-механические показатели вареных колбасных изделий
Помимо мышечных волокон, в большинстве которых сохранилась поперечная исчерченность и структура ядер, были обнаружены пучки рыхлой соединительной ткани, специи. Соединительнотканные включения в процессе термической обработки набухают и становятся гомогенными. Жир вышедший при куттеровании из разрушенных клеток равномерно распределился в фарше как в виде жировых капель размером 10-50 мкм в вакуолях и мелких микрокапиллярах, так в мелкозернистой белковой массе. Масса фарша пронизана большим количеством вакуолей, местами сливающихся друг с другом размером 50-160 мкм, отдельные достигают 320 мкм.
Микроструктура готовых колбасных изделий выработанных из фарша с 15%-ой заменой мясного сырья на БУЖЭ и БПГ, содержащую в своем составе гуммиарабик, характеризовалась плотно связанным с оболочкой поверхностным уплотненным слоем толщиной 140-150 мкм. Масса фарша компактна, пронизана микрокапиллярами и вакуолями округлой формы с четкими очертаниями более мелких размеров до 100 мкм. Жир равномерно распределен по массе фарша в виде капель 10-50 мкм (рис 246,25а).
В отличие от контрольного образца микроструктура опытного образца колбасы, содержащей 25% БУЖЭ и БПГ, характеризовалась рыхлой компоновкой структурных элементов фарша. Поверхностный уплотненный слой местами отслоен от оболочки, масса фарша пронизана многочисленными слившимися крупными вакуолями, микрокапиллярами и щелями размером 100 400 мкм до 550 мкм, которые значительно разрыхляют фаршевую массу. Жир неравномерно распределен в белковой массе фарша в виде капель размером 10-60 мкм (рис.24в, 256).
Анализ проведенных микроструктурных исследований доказал, что рациональный уровень замены мясного сырья на БУЖЭ соответствует 15%, что позволяет получить готовый продукт по морфологическим показателям превосходящий контрольный. В то же время, увеличение содержания БУЖЭ в фарше до 25% приводит к резкому разрыхлению компоновки готовой продукции. Образование множественных щелей свидетельствует о недостаточной взаимосвязи частиц, формирующих белковый каркас фарша после термической обработки.
Полученные результаты позволили выявить специфику структуры готового продукта, обусловленную наличием в мясной системе включений гуммиарабика разного процентного содержания и рекомендовать введение БУЖЭ и БПГ при производстве эмульгированных мясных продуктов в количестве 15%, что сопровождается формированием монолитной структуры с относительно плотной компоновкой структурных элементов и мелкозернистой белковой массы.
Органолептическая оценка, проводимая с помощью органов чувств человека, - наиболее древний и широко распространенный способ определения качества пищевых продуктов. Органолептические методы быстро и при правильной постановке анализа объективно и надежно дают общее впечатление о качестве продуктов. Органолептический контроль позволяет оперативно и целенаправленно воздействовать на все стадии пищевых производств.
Органолептические исследования контрольной и разработанных вареных колбас проводили в соответствии НД по 5-ти бальной системе. Результаты приведены в таблице 16, а также в акте дегустации (Приложение 2). Представленные образцы колбасных изделий (контроль и опыт) имели следующие органолептические показатели: - внешний вид - батоны с чистой сухой поверхностью без слипов, наплывов жира, фарша, повреждения оболочки; - запах и вкус - свойственный для данного вида колбас без посторонних привкусов и запахов; - консистенция - упругая; - вид на разрезе - фарш, равномерно перемешанный, розового цвета.
