Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 9
1.1 Особенности химического строения и источники пищевых волокон 9
1.2 Современный рынок пищевых волокон 21
1.3 Роль пищевых волокон в производстве мясных продуктов 34
ГЛАВА II. Объекты, методы и условия экспериментальных исследований 47
2.1 Характеристика объектов исследования 47
2.2 Условия и схема экспериментальных исследований 55
2.3 Методы исследования 56
2.4 Математическое планирование и статистическая обработка результатов эксперимента 82
ГЛАВА III. Физико-химические свойства и безопасность свекольной клетчатки «ecolight native» 86
3.1 Состав и структура пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT NATIVE» 86
3.2 Спектроскопические исследования пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» 90
3.3 Функционально-технологические свойства пищевых волокон «ECOLIGHT native» 93
ГЛАВА IV. Свойства пищевых волокон «ecolight native» в мясных системах 98
4.1 Исследования функционально-технологических свойств модельных фаршей с применением пищевых волокон «ECOLIGHT native» з
4.2 Морфологические особенности мясного фарша 108
4.3 Оценка безопасности
4.4 Влияние пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» на качество готовых продуктов 112
4.5 Определение перевариваемости модельных фаршей со свекольной клетчаткой «ECOLIGHT native» 115
ГЛАВА V. Рецептурно-компонентные решения в технологии мясных продуктов с применением препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» 116
5.1 Усовершенствование технологий мясных фаршей для производства полуфабрикатов широкого ассортимента 116
5.2 Технология паштетов с применением свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» 121
5.3 Технология варёных колбас с применением свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» 125
Выводы 132
Список литературы
- Современный рынок пищевых волокон
- Условия и схема экспериментальных исследований
- Спектроскопические исследования пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native»
- Морфологические особенности мясного фарша
Современный рынок пищевых волокон
Ключевым фактором, определяющим перспективы и динамику развития национальной мясной отрасли, остается государственная поддержка сельхозпроизводителей на всех уровнях. Помимо действующей Государственной программы ускоренного развития АПК, а также различных отраслевых и региональных программ, определяющих доступ к долгосрочным и дешевым инвестиционным кредитам, размеры и порядок субсидирования секторов мясного животноводства, в настоящее время разрабатывается комплекс мер по дополнительной поддержке сельхозпроизводителей, направленный на смягчение для них последствий от вступления в ВТО.
Прогнозируется, что к 2020 г. потребление мяса в России на душу населения достигнет 78-79 кг, национальное производство основных видов мяса (птица, свинина, говядина, баранина) суммарно составит 9,6 млн. т.
Рост мясных ресурсов неукоснительно приведёт к росту мясных продуктов. Прочно должно совпадать с политикой государства в области здорового питания, а, следовательно, потребления, производство пищевых добавок, особенно пищевых волокон.
Кроме основного сырья, в технологии мясных продуктов используют дополнительные материалы. Это пищевые продукты, входящие в качестве компонентов в рецептуры, вещества или их смеси, вносимые для достижения какой-либо технологической цели, а также вещества, которые используются в качестве технологических сред для обработки сырья. Пищевые добавки -вспомогательные компоненты рецептуры, которые вносят в строго дозируемых количествах, установленных индивидуально для каждого соединения с учетом вида продукта, в который их добавляют [56, 79]. Именно они преимущественно используются для значительного повышения качественных показателей мясных продуктов. Это оправдывается незначительными капитальными затратами и подтверждается экономической целесообразностью их использования.
Около 2000 пищевых добавок в настоящее время используется в мировой пищевой промышленности. По назначению пищевые добавки классифицируются [38,42,53]: E700-E800 и далее - запасные индексы для другой возможной информации; Е900 и далее - глазирующие агенты, подсластители, добавки, препятствующие слеживанию соли, сахара и т.д. В процессе технологической обработки или при снижении доли мышечной ткани связующие свойства мясного сырья могут резко ухудшиться, и традиционными технологическими приемами исключить этот недостаток не удается. Вследствие этого производители мясных продуктов вынуждены использовать пищевые добавки, способные повысить функциональные свойства белково-жировой системы.
Многолетний опыт отечественных мясоперерабатывающих предприятий показывает, что значительный объем использования добавок приходится на стабилизаторы и эмульгаторы различной химической природы [25, 26, 29].
Стабилизаторы — группа пищевых добавок, используемых в кондитерской, молочной, хлебопекарной и мясоперерабатывающей промышленности, для придания продуктам желаемой формы и текстуры и для сохранения нужной консистенции в продолжение длительного периода времени, которые делят на химические (фосфаты), натуральные (группы белков или полисахаридов (типа каррагинанов, пектина, агара, альгинатов, крахмалов и т. п.)) и полу синтетические (целлюлоза и ее производные) [60, 69].
Стабилизаторы, гидроколлоиды, загустители и гелеобразователи при введении в жидкую пищевую систему, связывают воду, в конечном итоге пищевая коллоидная система теряет свою подвижность, и консистенция пищевого продукта изменяется. Результат изменения консистенции (повышение вязкости или гелеобразование) будет определяться особенностями химического строения введенной добавки [38, 40].
В химическом понимании загустители и гелеобразователи являются полимерными соединениями, в макромолекулах которых равномерно распределены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой. Они также могут участвовать в обменном взаимодействии с ионами водорода и металлов (особенно кальция), а кроме того, с органическими молекулами меньшей молекулярной массы.
Гелеобразователи (желеобразователи, желирующие вещества) - это вещества, в определённых условиях способные образовывать гели. Гели (желе) представляют собой дисперсные системы, состоящие как минимум из двух компонентов. Жидкость является дисперсионной средой. В пищевых системах это обычно вода, и гель носит название гидрогеля. Дисперсной фазой является желеобразователь, полимерные цепи которого образуют поперечно сшитую сетку. В такой системе вода физически связана и теряет подвижность.
К группе гидроколлоидов, которые широко применяются в мясной промышленности, относятся: пектин, ксантановая камедь, каррагинан, камедь рожкового дерева, гуаровая камедь, целлюлоза и ее производные, агар, альгиновая кислота и ее соли. Гидроколлоиды применяются в технологии: эмульгированных продуктов, полукопченых, рубленных охлажденных и замороженных полуфабрикатов, в составе шприцовочных рассолов, в составе бульонно-жировых эмульсий для стабилизации и пластификации их структуры. Добавление гидроколлоидов способствует: снижению потерь влаги при термической обработке и в процессе последующего хранения, улучшению органолептических показателей (внешнего вида, сочности, вида на разрезе, пластичности, консистенции, структуры продуктов), повышению выхода мясных изделий, стабилизации внешнего вида продукта при его хранении в вакуумной упаковке за счет снижения эффекта отсечения влаги (синерезис), снижению вероятности образования бульонно-жировых отеков при термообработке, исключению дефекта морщинистости оболочки колбасных изделий при хранении снижению себестоимости готовой продукции [43].
Условия и схема экспериментальных исследований
Метод основан на определении с помощью рН-метра отрицательного десятичного логарифма концентрации ионов водорода в исследуемом растворе, разбавленном дистиллированной водой в соотношении 1:1. В сосуд рН-метра наливают исследуемый раствор, разбавленный дистиллированной водой в соотношении 1:1 и помещают в него электроды прибора. Отсчёт проводят, когда показания прибора примут установившиеся значения. Настройку рН-метра необходимо проверить по буферному раствору, значения рН которого лежит в диапазоне производимых измерений. Измерение рН повторяют два раза, каждый раз вынимая электроды из раствора и при измерении вновь погружая их в раствор. За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных измерений, допустимое расхождение между которыми не должно превышать 0,1 рН. Функционально-технологические свойства (влагоудерживающая, жироудерживающая, эмульгирующая способности и стабильность эмульсии) модельных фаршей определяли согласно рекомендациям [3, 53]. Влагосвязывающую способность (ВСС) оценивали по методу Грау и Хама в модификации В.П. Воловинской и Б.И. Кельман [3].
Определение влагоудерживающей способности (ВУС) [3] Образец массой (5,00 ± 0,01) г равномерно наносят стеклянной палочкой на внутреннюю поверхность широкой части молочного жиромера. Жиромер плотно закрывали пробкой и помещали на водяную баню при температуре кипения узкой частью вниз на 15 мин. Массу выделившейся влаги определяли расчетным путем по числу делений на шкале жиромера.
При определении ЖУС находили массу мяса, оставшегося в жиромере после определения ВУС с точностью ± 0,0001г. Мясо помещали в бюкс и высушивали до постоянной массы при температуре 150 С в течение 1,5 ч. После высушивания брали навеску массой (2,0000 ± 0,0002) г, помещали в фарфоровую ступку, куда добавляли 2,5г (1,6см ) мелкого прокаленного песка и 6г (4,3см ) а-монобромнафталина. Содержимое ступки тщательно растирали в течение 4 мин и фильтровали через складчатый бумажный фильтр. 3-4 капли испытуемого раствора равномерно наносили стеклянной палочкой на нижнюю призму рефрактометра. Призмы закрывали, скрепляли винтом. Луч света направляли при помощи зеркала на призму рефрактометра, устанавливая зрительную трубу так, чтобы были отчетливо видны пересекающиеся нити. Одновременно определяли показатель преломления монобромнафталина. Определения повторяли три раза, используя при расчете средние данные.
Массовую долю жира в образце g, % определяли по формуле (2.16): g = 104 a (ni-n2) mi/m2, (2.16) где a - коэффициент, характеризующий такое содержание жира в растворителе, которое изменяет показатель преломления на 0,0001 %; щ - показатель преломления чистого растворителя; п2 - показатель преломления испытуемого раствора; пі! - масса 4,3 см а -монобромнафталина, г; т2 - масса навески, г.
Коэффициент а устанавливали опытным путем при сопоставлении результатов определения массовой доли жира методом Сокслета и рефрактометрическим. Определение эмульгирующей способности и стабильности эмульсии (ЭС и СЭ) [3]. Навеску мясного фарша массой (7,0000 ± 0,0001) г суспендировали в 100 см воды в гомогенизаторе при 66,6 с-1 в течение 60 с, затем добавляли 100 см рафинированного подсолнечного масла и эмульгировали смесь в гомогенизаторе при 1500 с"1 в течение 5 мин. Полученную эмульсию разливали в 4 градуированные центрифужные пробирки вместимостью по 50 см и центрифугировали при 500 с"1 в течение 10 мин. Далее определяли объем эмульгированного масла.
Эмульгирующую способность ЭС, %, рассчитывали по формуле (2.19): ЭС = -100, (2.19) где Vi - объем эмульгированного масла, см ; К- общий объем масла, см . Стабильность эмульсии (СЭ) определяли путем нагревания при 80 С в течение 30 мин и последующего охлаждения водой в течение 15 мин. Затем заполняли эмульсией 4 градуированные центрифужные пробирки вместимостью по 50 см и центрифугировали при 500 с" в течение 5 мин. Далее определяли объем эмульгированного слоя.
В нашем случае навеску ВМС, отвешенную с точностью до 0,001 г, растирали в ступке с небольшим количеством дистиллированной воды комнатной температуры в течение 3-5 минут, количественно переносили в мерную колбу вместимостью 250 см . Объем доводили до метки дистиллированной водой. Весь раствор переливали в мерную колбу вместимостью 500 см . Закрыв колбу пробкой, содержимое взбалтывали 25 минут на аппарате для встряхивания.
Для определения нерастворимой части порошка часть содержимого колбы после перемешивания центрифугировали 20 минут при (103±2) С до постоянной массы. Первое взвешивание проводили через 2 часа, каждые последующие - через час. Взвешивание проводили на аналитических весах с точностью до 0,001 г.
Химико-токсикологические методы исследования проводили в соответствии с ГОСТ 30692-2000, ГОСТ Р 53698-2006 [81,82].
Метод основан на сравнении поглощения резонансного излучения свободными атомами металлов, образующимися в пламени при введении в него растворов золы анализируемых продуктов и растворов сравнения с известными массовыми концентрациями определяемых металлов.
Спектроскопические исследования пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native»
Для подтверждения или опровержения гипотезы образования межмолекулярных связей, обуславливающих сорбцию, широко применяется метод ИК - спектроскопии. В данной работе мы применяли две различные методики получения ИК - спектров:
Спиртовые растворы полипептидов наносили тонкой пленкой на пластину из монокристаллического кремния. После высушивания пластинки помещали в спектрометр фирмы Bruker «Vertex-70» и регистрировали спектр. Полученные спектры были обработаны с помощью программы «Grams 4/32» в соответствии с инструкцией к прибору.
Образцы изучаемых сорбентов предварительно высушивались при температуре 40 С в течение трех суток, после этого сорбенты тщательно растирались в агатовой ступке до получения однородного тонкого порошка или пудры, и затем изготавливались таблетки с предварительно высушенным и измельченным порошком оптически чистого монокристаллического КВг в соотношении 0,1 мг образца - 100 мг бромида калия.
ИК-спектры получали на спектрометре с Фурье-преобразованием «Vertex-70», с последующей обработкой программой GRAMS 4/32 в соответствии с инструкцией к прибору. Микробиологические методы исследований Определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов проводили по ГОСТ 10444.15-94 [7]. Метод основан на количественном подсчёте бактериальных колоний, вырастающих при посеве исследуемого материала на плотных питательных средах при температуре (30±1) С в течение (72±3) ч. По (1,00±0,1) см3 каждого соответствующего разведения исследуемого материала в две чашки Петри (параллельное определение). Пипетку с посевным материалом держат под углом (45±1) , касаясь концом пипетки дна чашки. В каждую чашку Петри не позднее чем через 15 мин добавляют 15-20 см расплавленной на водяной бане и охлажденной до температуры (45±2) С питательной среды (мясо-пептонного агара). Чашки осторожно вращают круговыми движениями, чтобы посевной материал равномерно распределился по всей питательной среде и оставляют в горизонтальном положении до полного застывания. Затем чашки помещают в термостат вверх дном на (72±3) ч при температуре (30±1) С.
Определение бактерий рода Salmonella проводили по ГОСТ Р 50480-93 [7]. Определение бактерий рода Escherichia col і проводили по ГОСТ Р 50454-93 [75].
Определение безвредности и биологической активности на тест культуре Paramecium caudatum. Метод разработан сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института патологии фармакологии и терапии Россельхозакадемии.
В качестве тест-объекта в данном методе экспресс-биотеста используется свободноживущий, легко культивируемый одноклеточный организм - Paramecium caudatum.
Экспресс-биотест достаточно чувствительно реагирует на активные вещества, содержащиеся в испытуемых объектах, и отражает их отношение к жизнеспособности организма. Скорость течения процессов жизнедеятельности тест-организма зависит от качества и количества пищевого субстрата.
Подготовка проб. Взятую пробу подсушивали при температуре не выше 30 С до постоянной массы. Отбирали навеску 10 г, при необходимости измельчали, просеивали через сито для получения частиц размером не более 225 микрон. Обирали из навески 3 образца по 1 г и заливали 10 см дистиллированной воды. Смесь выдерживали в течении 24 ч, 2-3 раза встряхивали, центрифугировали. Для дальнейшей работы использовали центрифугат, представляющий разведение испытуемого объекта 1:10.
Экспресс-биотест включал в себя три этапа. I этап - оценка биологической активности исследуемых объектов. В пробирки наливали по 9,9 см культуры инфузорий. В контрольную пробу наливали 0,1 см дистиллированной воды. В опытную пробу - 0,1 см центрифугата подготовленного исследуемого объекта. Получали разведение 1:1000. Готовили пробы с разведениями исследуемого объекта 1:10000, 1:100000, 1:1000000.
Состояние инфузорий оценивали через 0,5; 1,0; 3,0; 6,0 и 24,0 часа культивирования при 25 С. Состояние инфузорий оценивали по количеству и характеру движений инфузорий по следующим критериям: ИН -индифферентность - клетки совершали равномерные броуновские движения; БА биоактивность - движения клеток изменены (БЦ - биоцидность, токсическое действие: БЦ-50 -погибло 50±10 % клеток, БЦ-100 - погибло 90±10 % клеток (при разведении 1:1000 - объект оказывал слабо токсическое действие, 1:10000 -средне токсическое действие, 1:100000 - сильное токсическое действие, 1:100000
Сущность метода заключается в выявлении с помощью дополнительного разрешающего неблагоприятного фактора биологического действия заданного объекта на механизм адаптации и резистентности клетки.
В работе использовали культуру инфузорий из первого этапа, контактировавшую с различными концентрациями исследуемого объекта в течение 24 ч. Исследование заключалось в определении времени гибели 100% клеток под действием 8% раствора хлористого натрия.
В подготовленные образцы вносили культуру инфузорий в экспоненциальной фазе роста. Определяли плотность инокулята. Культивировали при 25 С в течении 3 сут. По истечении времени культивирования определяли плотность инокулята.
Индекс интенсивности размножения при I = 1,000 ± 0,100 показывает, что объект биологически не активен, при I 1,000 ± 0,100 - объект стимулирует размножение клеток, при К 1,000 ± 0,100 - объект угнетает размножение клеток. Величина индекса интенсивности размножения в сочетании с концентрацией заданного объекта в среде характеризует степень его влияния на механизм размножения [51]. Метод микроструктурных исследований
При проведении исследования использовались классические морфологические методы. Образцы, предназначенные для исследования, фиксировались в 10 % нейтральном формалине. Обезвоживание проводили в восходящей батарее спиртов по общепринятой методике. Срезы получали на роторном микротоме. Для окрашивания использовали метод гематоксилин эозин, в качестве ядерного красителя использовался квасцовый гематоксилин Эрлиха, а в качестве основного - эозин В [65].
Определение качества готовой продукции. Оценку качества готовой продукции проводили по органолептическим показателям и результатам определения химического состава в соответствии с требованиями ГОСТ и технической документации к данной ассортиментной группе [44, 45, 47, 49, 50, 53, 54].
Органолептические исследования [3]. При органолептической оценке устанавливали соответствие основных качественных показателей (внешний вид, цвет, запах, вкус, консистенция) изделий требованиям стандарта. Органолептическую оценку качества мясных продуктов проводили на целом и разрезанном продукте.
Морфологические особенности мясного фарша
В качестве сырья использовали говядину односортную, свинину полужирную, жирную в парном, остывшем, охлажденном, подмороженном и замороженном состоянии, препарат пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native».
Приготовление фарша осуществляли в лабораторном куттере, предварительно измельчив мясное сырье на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм. Сначала загружали нежирное мясное сырье и оставшуюся по рецептуре соль, нитрит натрия, фосфаты, специи, все это куттеровали 3-5 мин и затем добавляли часть пищевых волокон и куттеровали еще 2-3 мин. После куттерования оставшуюся часть пищевых волокон вносили в куттер и куттеровали еще в течение 2-3 мин. Затем добавляли свинину, совершали 2-3 оборота чаши. Добавляли муку и воду и куттеровали до температуры не выше 12-15С.
После куттерования в основу фарша вводился шпик и перемешивали в течение 1 мин. Фарш для производства мясных изделий представляет собой сложную систему, включающую в себя истинный раствор (соль, фосфаты), коллоидный раствор белков, суспензии, пены и эмульсии прямого и обратного типов. За счет взаимодействия активных центров, в первую очередь солерастворимых мышечных белков, образуется коагуляционная структура. Чем выше концентрация белков в непрерывной фазе, тем больше прочность коагуляционной структуры. Для увеличения концентрации белков сырье очень тонко измельчали вплоть до разрушения коагуляционной структуры. При высокой концентрации мясных белков образуется каркас с мелкими ячейками, в которых будет удерживаться выделившаяся при денатурации вода. Дисперсное состояние компонентов фарша и связанное состояние влаги и жира в течение всего технологического процесса является основным требованием технологии производства вареных колбасных изделий, что успешно достигается применением препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native». В связи с этим качество и выход вареных колбас как дисперсионных систем определяется оптимальным развитием процессов влаго-, жиросвязывания при приготовлении фарша и устойчивостью при термической обработке [86].
В результате опытно-производственных испытаний была произведена выработка новых колбасных изделий по следующей технологической схеме (рисунок 5.5). На рисунке 5.6-5.7 представлена реализация технологии колбасы вареной по базовой рецептуре с добавлением пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native». При планировании и определении биологической ценности колбасы вареной с пищевыми волокнами «ECOLIGHT native» использовали метод компьютерного проектирования. Такой подход обеспечивает более точное решение поставленной задачи. Для проектирования и корректировки рецептур применяли программное обеспечение «Generik 2.0», в соответствии с прописью, представленной в главе П. Результаты моделирования, представленные на
Полученные данные позволяют утверждать, что колбаса с содержанием свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» обладает большей привлекательностью по органолептическим показателям - цвету, аромату, что, несомненно, повлияет на потребительский спрос продукта. Она имеет высокий выход, а, следовательно, применение пищевой добавки «ECOLIGHT native» экономически целесообразно.
По результатам проведенных исследований применение пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» следует признать перспективным. Таким образом, высокий уровень функционально-технологических свойств, позволяющий стабилизировать качество мясных продуктов, возможность нивелирования нежелательного запаха и привкуса, отсутствие явных отклонений в цвете, запахе готовых продуктов наряду с биологической безопасностью, дает основание рекомендовать пищевую добавку «ECOLIGHT native» для широкого использования в составе мясопродуктов различных ассортиментных групп.
Разработанные рецептуры новых видов мясных изделий получили высокую дегустационную оценку. На основе исследований разработан проект технических условий на новые виды мясных изделий и представлен акт дегустации, которые приведены в Приложении.
