Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Современные аспекты технологии колбасных изделий и лечебно-профилактическое назначение мясопродуктов 8
1.1. Современные сведения о технологии мясных продуктов 8
1.2. Мясопродукты лечебно-профилактического назначения 17
1.3. Применение мясных продуктов при сахарном диабете 25
ГЛАВА II. Материалы и методы исследования 33
ГЛАВА III. Разработка требований к диабе тическим колбасам и исследование физико химических и биохимических показателей колбасного фарша, содержащего сбор лекарственных растений . 52
3.1 Оптимизация рецептуры вареной колбасы с помощью компьютерного моделирования 52
3.2 Исследование качественных характеристик модельных фаршевых систем с использованием лекарственных сборов 61
3.3 Характеристика фарша с 5 %целлюлозой 62
3.4 Характеристика фарша с 5 % добавкой "Арфазетина" 71
ГЛАВА IV. Разработка технологии варёных колбасных изделий лечебно-профилактического назначения для больных сахарным диабетом 79
4.1. Разработка технологий и изучение качественных характеристик новых видов вареных колбас 79
4.2 Исследование динамики физико-химических и биохимических показателей диабетической колбасы с 5% целлюлозой
4.3. Влияние "Арфазетина" на физико-химические и биохими ческие показатели диабетической колбасы 93
4.4 Влияние растительного сбора "Альфа-Д" на изменение физико-химических и биохимических показателей диабетической колбасы 100
ГЛАВА V. Комплексная оценка и проведение медико биологических исследований, подтверждающих терапевтическую направленность 104
.5.1 Влияние растительных биодобавок гипогликемического действия на физико-химические и биохимические показатели диабетических колбас в процессе хранения 104
5.2 Медико-биологическая оценка влияния вареных колбас на животных с экспериментальным диабетом 110
5.3 Разработка вареных колбас с использованием лекарственных сборов 119
5.4 Опытно-промышленная проверка технологии диабетической вареной колбасы 121
Обсуждение результатов 124
Выводы 135
Список литературы
- Мясопродукты лечебно-профилактического назначения
- Исследование качественных характеристик модельных фаршевых систем с использованием лекарственных сборов
- Исследование динамики физико-химических и биохимических показателей диабетической колбасы с 5% целлюлозой
- Медико-биологическая оценка влияния вареных колбас на животных с экспериментальным диабетом
Мясопродукты лечебно-профилактического назначения
Все шире при производстве мясных продуктов используется вспомогательное и побочное сырье [95, 189, 190], в частности соединительная ткань, на долю которой приходится более 50 % массы животного. Основными белками соединительной ткани являются коллаген и эластин. Коллагенсодержащие ткани - субпродукты II категории. Так, кость, свиная шкурка требуют предварительной существенной модификации, ибо обладают следующими специфическими свойствами: жесткостью, пониженной способностью сохранять качество в процессе хранения, неприятным запахом и др. Для облагораживания такого сырья применяют его термообработку в средах с регулируемым рН, вводят различные органические кислоты, используют микроорганизмы, ферментные препараты, ультразвуковую обработку [23, 36]. Установлено, что белки соединительной ткани, при введении их в рецептуру мясных изделий, улучшают сокоотделение, моторную функцию желудка и кишечника, регулируют обмен веществ, связывают и элиминируют из организма металлы, канцерогенные вещества и соединения, необходимые для микрофлоры кишечника и т.п. Диеты, обогащенные коллагеном, используются для питания людей в состоянии гипокинезии, при ожирении, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, атеросклерозе, гипертонической и ишемической болезни [10, 18, 227, 228]. Перспективным является композиция функционального животного белка с растительными белковыми веществами, в частности с нутом и тыквой [52, 56]. В вареных колбасных изделиях широко применяются сухое молоко и сухая сыворотка, сывороточный белковый концентрат, крахмал, крупа, соевая мука, соевый концентрат, изолированный соевый белок [168]. Особую популярность приобрели соевые белковые продукты [39, 57, 114, 115]. Они разделяются на три группы и отличаются друг от друга по содержанию белка - от 40 до 90 %: соевая мука и крупа, соевые белковые концентраты и соевые белковые изоляты. Питательные качества этих белков определяются: сбалансированным составом незаменимых аминокислот, который близок животным белкам и удовлетворяет рекомендациям ФАО / ВОЗ, высокой усвояемостью, на уровне белков мяса и молока, значительным содержанием минеральных солей и витаминов. Кроме того, продукты соевых белков обладают следующими важными для технологии мясопродуктов функциональными свойствами: адсорбция и связывание воды, адсорбция жиров, вязкость, желеобразование, клейкость, эластичность, эмульгирование, связывание вкусовых веществ, пенистость. Наконец, использование продуктов из сои снижает себестоимость выпускаемой продукции, улучшает качество и повышает питательную ценность изделий [44, 60, 94, 126, 128, 143, 144,169].
В мясной промышленности довольно широко используются и другие мажорные компоненты пищи - углеводы, например, камеди рожкового дерева, гуара, карайи, различные крахмалопродукты, модифицированные пектины, дрожжи и др. В пищевых, в частности мясных продуктах, они выполняют роль структурообразователей, наполнителей, носителей сухих веществ, консервантов, влагосвязывателей, загустителей, стабилизаторов, гелеобразователей; они эффективно взаимодействуют с другими ингредиентами продукта, не токсичны, в ряде случаев обладают лечебным действием [67, 83, 86, 92, 100, 221 ].
Существенную проблему представляет посол мяса. Обычно для этого используют вакуумную, каменную или садочную (морскую) пищевую соль [17]. Кроме того, для посола применяют смесь равных частей хлористого калия и хлористого натрия [149], соли лимонной кислоты [119, 141], 50 и 75 % замена ее на хлорид калия [68], заменителями соли выступает также смесь хлорида калия, лактата натрия и калия [69], изменяется технология посола мясопродуктов [117, 176]. Широко используются в этом процессе натриевые и калийные соли ортофосфорной, пирофосфорной, триполифосфорной и гексаметафосфорной кислот. Они способны расщеплять актомиозиновый комплекс, частично удаляют из белковых цепей ионы кальция и магния, усиливают иммобилизацию воды, а также являются хорошими антиокислителями, обладают антимикробным действием [97], оказывают значительное влияние на консистенцию и реологические свойства мясных эмульсий [45]. Соли фосфорных кислот повышают во-досвязывающую и эмульсионную способность белков мышечной ткани, снижают скорость окислительных процессов, регулируют цветообразование и т.д. Они сохраняют рН на уровне 5,8 - 6,4 в течение технологического процесса и на уровне 6,6 в готовом продукте, обладают высокой буферной емкостью, увеличивают ионную силу мясных систем, улучшают качество сырья с пониженными функционально-технологическими свойствами [41].
В технологии колбасных изделий хорошо зарекомендовали казеинат натрия, мол очно-белковый копреципитат, плазма крови и др. Для совершенствования биотехнологии мясопродуктов применяют различные ферменты [34]. В частности, протеолитические ферменты, используемые для улучшения качества мяса, должны расщеплять белки соединительной ткани, мало изменять мышечную ткань, быть безвредными для людей и пр. Например, после применения коллагеназы в солено-вареных изделиях из говядины увеличивается содержание небелковых азотистых соединений и свободных аминокислот, повышается содержание летучих веществ, формирующих вкус и аромат, возрастает перева-риваемость мяса пищеварительными ферментами [38, 66, 85, 157, 172].
Исследование качественных характеристик модельных фаршевых систем с использованием лекарственных сборов
Пусть имеются m продуктов Пь П2, Пт, каждый из которых содержит п компонентов Кь Кг , Кп. Из заданных продуктов составляется смесь, которая должна содержать bi единиц массы компоненты Кь Ъ2 единиц массы компоненты Кь и т.д. Ъп единиц массы компоненты К„. Требуется определить, какое количество (по массе) нужно взять того или иного продукта смеси, чтобы обеспечить заданные величины масс компонент (bj) в этой смеси.
Если обозначить через ц часть продукта Д (j=l, 2, ..., m), состоящую целиком из массы компоненты К,- (j=l, 2, ..., п), а через Xj - искомые величины масс продуктов, из которых составляется смесь, то, исходя из условий задачи, можно написать следующий ряд равенств:
При этом соотношение между величинами тип может быть каким угодно, т.е. возможно как соотношение т п, так и соотношение т п. В первом случае количество исходных продуктов (ш) меньше или равно количеству компонент (п), из которых эти продукты состоят, во в тором случае, наоборот, количество исходных продуктов больше, чем количество компонент, которые они содержат.
Т.о. с математической точки зрения задача сводится к отысканию решения системы уравнений (1), в которой количество неизвестных может быть как меньше, так и больше числа уравнений. К этому следует еще добавить, что на все искомые величины Xj накладывается ограничения, выражаемые неравенствами хі 0, (2) т.к. отрицательные значения Xj не имеют физического смысла. Из теории линейных уравнений известно, что в случае m n (количество неизвестных больше числа уравнений) система (1) имеет множество решений, из которых можно найти решения, удовлетворяющие неравенствам (2). В случае m n (количество неизвестных меньше числа уравнений) система (1) практически не имеет точных решений даже без учета ограничений (2). Для того чтобы система (2) в этом случае (m n) имела единственное решение необходимо, чтобы (n-m) уравнений системы были линейно зависимы, что практически нереализуемо.
Методика решения системы (1)для случая m n достаточно проста. Она заключается в том, что задаются значения (m-n) неизвестных и вместе со множителем ау переносятся в правую часть системы. После этого решается обновленная система уравнений: где х,. - заданные величины, удовлетворяющие неравенствам (2). В случае если некоторые решения х, не удовлетворяют неравенствам (2), то корректируются значения заданных решений xt, т.е. корректируется правая часть системы (3) и вновь находятся ее решения. Этот итерационный процесс продолжается до тех пор, пока все решения не будут удовлетворять неравенствам (2).
Т.о. система уравнений (1) при наличии ограничений на решения в виде неравенств (2) имеет точные решения только в случае m n. Однако применительно к данной проблеме расчета количественного содержания ингредиентов в питательных смесях нет смысла стремиться к нахождению точного решения исходной системы уравнений, т.к. коэффициенты системы уравнений, а также ее правая часть определяется со сравнительно большой погрешностью.
Т.о. в общем случае задача расчета количественного содержания ингредиентов в питательных смесях с заданным отношением масс основных компонентов питания (белков, жиров, углеводов и т.п.), сформулированная в виде системы уравнений (1), с математической т.з. не имеет точного решения. Для осуществления приближенного решения задачи необходимо дополнительно сформулировать критерий оптимальности, чтобы решение было однозначным. В качестве критерия естественно предложить соотношение: тпт\/(х},х2,...,хт)]=тт Т.е. критерием оптимальности приближенного решения задачи предлагается считать факт достижения минимума функции f(xb Хг, ..., хт), представляющей собой сумму квадратов невязок системы уравнений (1). (Под невязкой уравнения в математике понимается разность левой и правой ее частей, когда вместо обозначений неизвестных в левой части уравнения подставлены их значения из полученного решения). Если принять эту функцию в качестве функции цели, то поставленная проблема сводится к задаче известной в математике как задача математического программирования.
Из теории математического программирования известно, что если функция цели имеет квадратичную форму, то задача имеет однозначное решение и может быть решена одним из методов математического программирования, в частности, методом множителей Лагранжа. Однако, попытка решить поставленную задачу методом множителей Лагранжа не дала положительных результатов. Видимо предложенная функция цели не удовлетворяет всем условиям применимости данного метода. В связи с этим была принята попытка свести задачу к задаче линейного программирования, причем в качестве функции цели бралась линейная функция:
Исследование динамики физико-химических и биохимических показателей диабетической колбасы с 5% целлюлозой
Итак, кроме органолептических свойств, нами впервые изучена динамика некоторых физико-химических и биохимических параметров колбасного фарша в процессе его хранения. Показано, что снижение рН фарша прямо коррелирует с уменьшением его буферной емкости. Своеобразные изменения претерпевал креатин-креатининовый обмен. Что касается ферментов, то с увеличением сроков хранения фарша не изменялась активность каталазы, уменьшалась активность амилазы и липазы (по дням, но не часам опыта). Последний фермент довольно отчетливо индуцировался смесью желчи и панкреатина. От первого до десятого эксперимента в фарше усиливались процессы гликогенолиза и гликолиза. Причем, это отчетливо прослеживалось до стадии образования триозо-фосфатов. Затем, видимо, последующая трансформация их ингибировалась, о чем, в частности, свидетельствует накопление фосфоэнолпировиноградной кислоты. Не менее интересным является и то, что в фарше, в динамике хранения, происходит дезинтеграция соединительной ткани. Для установления этого важного факта нами впервые использован модифицированный метод определения сиаловых кислот. По нашему мнению, существенно важным и практически значимым служит то, что при хранении в колбасном фарше нарастает содержание холестерина как следствие высвобождения его из ЛПНП.
Подробно проанализированное материалы контрольной серии опытов, позволяют нам ниже представить цифровой и графический материал опытной группы, обратив при этом основное внимание на различие исследованных физико-химических и биохимических параметров.
Было установлено, что добавление к колбасному фаршу 5% порошка лекарственных растений сбора "Арфазетин", обладающего гипогликемическим действием, способствовало снижению рН экстракта. Причем, концентрация ионов водорода на всем протяжении исследования находилась в очень узких пределах. рН экстракта опытной партии фарша к концу 1 и 2 суток был равен соответственно 5,58 ± 0,01 и 5,58 ± 0,04. Что касается буферной емкости, то она всегда была выше, чем в экстракте фарша с 5 % целлюлозой и колебалась в пределах 4,60 ± 0,04 - 6,38 ± 0,02 мг-экв. Итак, растительная добавка стабилизировала рН и увеличила буферную емкость фарша.
Как установлено далее, порошок "Арфазетина" способствовал усилению протеолиза, свидетельством чего является не только возрастание содержание небелкового азота, но и уменьшение концентрации креатина. Так, через сутки после изготовления в фарше определялось 107,6 ± 6,8 мг/г (Р 0,05) небелкового азота. Примерно такое же количество его обнаружено нами в фарше и ко 2-му дню опыта - 105,4 ± 6,8 мг/г (Р 0,05). В опытной партии фарша так же как в контрольной, содержание небелкового азота снижалось, хотя и было всегда выше, чем в контроле. Следовательно, порошок лекарственных растений введенный в колбасный фарш, усиливает протеолиз его мясных компонентов, подавляя, видимо, также развитие микрофлоры по сравнению с контрольной партией фарша.
Результаты табл. 14 по общей тенденции изменений достаточно близки данным табл.12. Хотя под влиянием растительной биодобавки раньше начинается достоверно снижение в фарше креатина и креатинина (Р 0,001), а также повышение креатин/креатининового коэффициента. Изменение содержания креатина и креатинина (мг/г) в фарше под влия нием порошка "Арфазетина" Показатель/сутки Креатин Креатинин Креатин/креатининовый коэффициент 1 4,64±1,16 10,00±0,12 4,60 2 45,30±1,17 10,00±0,50 4,50 Уже к концу первого дня опыта мы обнаружили снижение активности каталазы в опытной партии фарша на 7,2 %. Все последующие дни наблюдения она поддерживалась на близком к этому уровню, колеблясь в пределах от 2,51 ± 0,02 до 2,77 ± 0,04 ед. Эти данные, хотя статистически и недостоверные, могут отражать тенденцию к снижению количества субстрата указанного фермента и свидетельствовать об ослаблении окислительно-восстановительных процессов.
Вместе с тем активность амилазы после введения в фарш растительной биодобавки, всегда оказывалась выше, чем в контрольной партии. Так, к первым суткам опыта она превышала контрольные значения на 31,3 %, ко вторым - на 33,3 %, колеблясь от 24,00 ± 4,49 до 42,00 ± 6,24 мл 0,1 % крахмала. Следовательно, растительная биодобавка усиливала амилолитическую активность и способствовала распаду высокомолекулярных крахмала и гликогена в колбасном фарше.
Приведем опять в виде таблиц 15-16 результаты наших экспериментов по определению активности липазы в разных вариантах. Из этих таблиц следует, что добавление растительной биодобавки к колбасному фаршу не изменяет общую закономерность липолитической активности. Здесь также, как и в контроле, отмечается увеличение активности липазы с удлинением времени инкубации, менее всего активность фермента повышалась под влиянием панкреатина, в то время как добавление к экстракту смеси желчи и панкреатина сопровождалось более значительным подъемом активности липазы.
Медико-биологическая оценка влияния вареных колбас на животных с экспериментальным диабетом
Под влиянием биодобавки в фарше резко и статистически достоверно, по сравнению с контрольной партией, увеличивается содержание сиаловых кислот. Это свидетельствует о более значительном распаде соединительной ткани мясных ингредиентов. В фарше с целлюлозой в процессе хранения возрастало содержание общего холестерина и незначительно снижалась концентрация ЛПНП. (Рис. 13).
Опытная партия фарша же приобретала, как бы антиатерогенные свойства - содержание общего холестерина и ЛПНП в фарше неуклонно снижалось. (Рис.14).
После проведения таких экспериментов, аналогичные по направленности опыты были выполнены с изготовленной нами диабетической колбасой, рецептура которой содержала растительную биодобавку. Здесь группой сравнения служили колбасы, приготовленные по той же технологии, но в рецептуру которых вместо порошка растений гипогликемического действия вводили целлюлозу. Установлено, что под влиянием биодобавки рН колбасы становился более стабильным на протяжении всего опыта, хотя кислотность экстракта колбасы незначительно повышалась. Порошок лекарственных растений способствовал существенному увеличению буферной емкости колбасы (0,05 Р 0,001), что следует рассматривать как весьма позитивный признак, усиливающий соответствие мясопродукта процессам пищеварения.
Результаты изменения, ряда биохимических показателей, свидетельствуют о том, что растительная биодобавка усиливает дезинтеграцию и трансформацию белковых ингредиентов колбасы. В самом деле, в опытной партии колбасы в процессе хранения увеличивается содержание небелкового азота, на 19,1 - 68,8 %. В то же время в диабетической колбасе с растительной биодобавкой значительно снижается содержание креатина и увеличивался уровень креа-тинина - за 10 дней хранения соответственно на 52,5 % и 13,7 % по сравнению с контрольной партией колбасы. Полученные данные следует расценивать как способность растительной биодобавки повышать питательную ценность колбасы и улучшать её усвояемость.
Нами впервые оценено изменение активности некоторых ферментов в колбасе, в процессе ее хранения. При этом, исходя из общебиологических представлений, можно было бы считать, что ферменты - термолабильные белковые соединения в процессе изготовления колбас потеряют свою активность. Это, с одной стороны. Однако, с другой, надо, учитывать высокую устойчивость отдельных ферментов к нагреванию (миокиназа) и возможность их рена-тивации при хранении. Поэтому оправдано было предположить, в т.ч. и за счет потенцирующего действия растительной биодобавки, что в колбасах может быть обнаружена остаточная активность ферментов, что имело бы важное практическое значение. Результаты наших исследований подтвердили это предположение. (Рис. 15).
Изменение активности липазы в экстрактах фарша ХМ/ диабетической колбасы и панкреатина Было установлено, что в диабетической колбасе с 5 % целлюлозой активность каталазы, по сравнению с соответствующим фаршем, за весь период исследования, снизилось более, чем в 100 раз. Мы считаем, что такую способность каталазы следует использовать для контроля за эффективностью термической обработки колбасы. Наиболее устойчивой к термической обработке колбасы оказалась амилаза. Ее активность за время эксперимента была ниже, чем в аналогичном фарше, всего в 1,6 раза. Промежуточное в этом отношении состояние было характерным для липазы - активность указанного фермента в отдельных вариантах опыта снижалась, по сравнению с фаршем, в 2,9 - 4,2 раза. (Рис.15). Итак, активность ряда ферментов при изготовлении колбасы полностью не исчезает. Она вносит соответствующий вклад в созревание колбасы при хранении, а также последующим в переваривании её в желудочно-кишечном тракте человека.
Растительная биодобавка гипогликемического действия способствовала большему сохранению активности исследованных ферментов. Так, в диабетической колбасе с биодобавкой, в среднем на 47,5 % была выше активность каталазы, на 71,2 % - активность амилазы и на 20,8 % - активность липазы (5-й день опыта), чем в контрольной партии колбас. Исходя из этого можно сделать несколько предположений. По-видимому, растительная биодобавка усиливает скорость ренативации ферментов, способствует более эффективной их сохранности или вносит в общий фонд ферментов активность собственных энзимов. В любом случае порошок гипогликемического действия оказывает явно выраженный благоприятный эффект на ферментный спектр колбас, рекомендуемый для больных сахарным диабетом.
Согласно нашим данным в диабетической колбасе с растительной биодобавкой своеобразным образом изменялись параметры углеводного обмена. При этом восстанавливались процессы гликолиза, увеличивалось содержание гликогена и уровень глюкозы в колбасах опытной партии.
