Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследований 6
1.1. Электрофизический метод подготовки мясного сырья 6
1.2. Биотехнологическая обработка мясного сырья 14
1.3. Биотехнологические свойства пропионовокислых бактерий 19
1.4. Перспективы использования пропионовокислых бактерий в мясной промышленности 29
1.5. Заключение по обзору литературы 33
1.6. Цель и задачи исследований 34
ГЛАВА 2. Организация проведения экспериментов материалы и методы исследований 35
2.1. Объекты исследований и постановка эксперимента 35
2.2. Методы исследований, 39
2.3. Статистические методы обработки результатов 46
ГЛАВА 3. Исследование влияния биотехнологического метода обработки на качество мясного сырья в парном состоянии 48
3.1. Изучение влияния биотехнологического метода обработки на автолитические процессы парного мяса 48
3.2. Исследование изменения давления в банке при стерилизации парного мяса 55
3.2.1. Исследование углеводной системы парного мяса перед стерилизацией 56
3.2.2. Изменение буферной емкости и давления в банке при стерилизации... 60
ГЛАВА 4. Сравнительный анализ влияния биотехнологической обработки и электростимуляции парного мяса на качественные показатели консервов 64
4.1. Влшшие биотехнологической обработки и электростимуляции парного мяса на органолептические показатели консервов 64
4.2. Влияние биотехнологической обработки и электростимуляции парного мяса на физико-химические показатели консервов ,„. 72
ГЛАВА 5. Разработка технологии стерилизованных консервов из парного мяса 79
5.1. Технология натуральных консервов из парного мяса с использованием пропионовокислых бактерий 79
5.2. Опытно-промышленная апробация стерилизованных консервов из парного мяса 83
5.3. Управление качеством и контроль за безопасностью производства
мясных консервов с использованием принципов системы ХАССП 84
ГЛАВА 6. Расчет экономической эффективности технологии производства натуральных консервов из парного мяса 105
Выводы 116
Библиография
- Биотехнологическая обработка мясного сырья
- Статистические методы обработки результатов
- Исследование изменения давления в банке при стерилизации парного мяса
- Влияние биотехнологической обработки и электростимуляции парного мяса на физико-химические показатели консервов
Введение к работе
Актуальность работы. На российском рынке продовольственных товаров мясо и мясопродукты занимают особое положение, так как они всегда составляли основу рациона российских потребителей. Особое место в этой сфере принадлежит мясным консервам.
Основное преимущество консервированного мяса -возможность длительного хранения без особых потерь питательных и вкусовых качеств, высокая пищевая ценность, поэтому вопросы улучшения качества консервов и повышения их устойчивости при хранении являются актуальными.
Исследованиями многих ученых (А.С. Большаков, Л.А. Бушкова, В.Е. Мыцык, А.Б. Лисицын, В.И. Хлебников, Л.П. Шалушкова, J. Carpenter, R. Hamm, W. Davidson и др.) установлено, что мясо в парном состоянии обладает наилучшими технологическими свойствами и, следовательно, из такого мяса можно получить продукцию с высокими качественными показателями. Для производства мясных консервов не используется парное сырье из-за опасности бомбажа банок при тепловой обработке в результате распада бикарбонатной буферной системы мяса.
В практике мясного производства используют различные способы обработки парного мяса, которые основаны на разных принципах: переработка сырья до наступления периода посмертного окоченения; использование парного мяса без предварительной выдержки в посоле для выработки колбасных эмульсий; увеличение продолжительности периода, предшествующего наступлению посмертного окоченения, за счет торможения развития биохимических процессов, и в частности, гликолиза; искусственное ускорение автолитических процессов благодаря применению электростимуляции парных туш.
С точки зрения искусственного ускорения автолитических
процессов представляет интерес изучение влияния
биотехнологической обработки парного мяса для консервного производства. Анализ литературных источников показал отсутствие данных о влиянии биотехнологической обработки на ход автолитических процессов парного мяса.
В этой связи является актуальной разработка современных
технологий с использованием биотехнологических методов,
искусственно ускоряющих автолитические процессы парного сырья и повышающих качество мясных консервов.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является исследование влияния биотехнологической обработки парного сырья на качество мясных консервов.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
-влияние биотехнологической обработки на биохимические процессы в парном мясе;
-влияние биотехнологической обработки на изменение давления в банке при стерилизации;
-обоснование технологических параметров производства стерилизованных мясных консервов из парного мяса;
- разработка технологии стерилизованных мясных консервов с предварительной биотехнологической обработкой парного мяса;
-исследование качественных характеристик готового продукта;
-апробация разработанной технологии в условиях производства.
Научная новизна. Научно обоснована технология получения стерилизованных консервов из парного мяса. Отмечен активный рост пропионовокислых бактерий в парном мясе, вследствие чего снижается рН в кислую зону. Выявлено, что накопление органических кислот приводит к разрушению бикарбонатной буферной системы и уменьшению давления в банке.
Установлено, что введение концентрата пропионовокислых бактерий (КПБ) в мясное парное сырье улучшает органолептические показатели и увеличивает долю мясной части в консервах.
Практическая значимость. На основании анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана нормативная документация на производство стерилизованных мясных консервов «Говядина тушеная Сибирская» ТУ 9216-057-02069473-2006, изготовленных из парной говядины. Технология апробирована в производственных условиях ОАО «Бурятмясопром», где получила положительный отзыв.
Применение в промышленной практике предлагаемых решений способствует повышению эффективности производства и качества мясных консервов.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на ежегодных научных конференциях преподавателей, научных работников, аспирантов ВСГТУ (Улан-Удэ, 2001-2006); Международной научно-технической конференции «Пищевой белок и экология» (М., 2000); Международной научной конференции
«Прогрессивные пищевые технологии - третьему тысячелетию» (Краснодар, 2000); Международной конференции «Переработка мяса -технологии настоящего и взгляд в будущее» (М., 2000); Международной научно-практической конференции «Качество, безопасность и экология пищевых продуктов и производственный прогресс в агроиндустрии» (М.;Ялта, 2001); Региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Будущее Бурятии глазами молодежи» (Улан-Удэ, 2001).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в шести работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из
введения, обзора литературы, методов исследования,
Биотехнологическая обработка мясного сырья
В последнее время появилось множество способов повышения качества потребительских свойств мясных изделий, и стартовые культуры занимают лидирующие позиции в этом списке. Правильно подобранные культуры способствуют не только формированию консистенции, приятного вкуса и аромата продукта, стабилизации его окраски, но и подавлению жизнедеятельности гнилостных и санитарно-показательных микроорганизмов.
Исследованиями ряда ученых, в частности Рогова И.А., Билетовой Н.В., Хорольского В.В., Галиной В.И., Крыловой В.В., Wegner К., Schifiher Е., Hagedora W. доказана перспективность применения стартовых культур, представляющих собой специально подобранные штаммы молочно-кислых организмов и дрожжей с целью сокращения технологического процесса и одновременного получения готового продукта со стабильными качественными показателями [87,106,118,120,133,138]
При изучении роли микрофлоры при производстве мясопродуктов исследователями было установлено, что микрофлора представлена, главным образом, молочнокислыми бактериями.
Молочнокислые бактерии являются биологической основой формирования колбасы как пищевого продукта, важнейшим консервирующим фактором. Они выполняют следующие функции: - осуществляют биохимические превращения основных компонентов мяса с образованием соединений, обуславливающих вкус, аромат, консистенцию; - изменяют физико-химические параметры фарша в направлении неблагоприятном для развития микробов, способных вызвать порчу мяса; - ингибируют развитие технически вредной и патогенной микрофлоры путем образования различных веществ, обладающих антимикробным действием [72, 83, 90, 106, 109].
Молочнокислые бактерии обладают исключительно лабильным метаболизмом, они приспосабливаются к изменению среды, благодаря вариабельному приспособительному обмену. Установлено, что при внесении их в колбасный фарш в виде бакзаквасок, продукты метаболизма играют важную роль в формировании аромата [90]. Микроорганизмы и их ферментативные комплексы осуществляют деструкцию основных компонентов мяса и трансформацию их во вкусовые, ароматические и физиологические активные соединения, определяющие оргаиолептические свойства полученного продукта, его усвояемость в организме человека, биологическую ценность и безопасность для потребителя [42,57].
Консистенция мясных продуктов, помимо других факторов, зависит от действия мышечных белков (саркоплазматических и миофибриллярных). Чем сильнее развивается протеолиз в мясном продукте, тем нежнее он становится [78]. Бактериальные культуры влияют на консистенцию как в силу своей протеолитической активности, так и через понижение рН: оба эти действия являются следствием ферментативного метаболизма бактерий [49,60].
В основном, используемые в мясной промышленности молочнокислые бактерии способны к брожению, приводящему к образованию молочной кислоты. Благодаря чему они используются, как активные консерванты.
Некоторые исследователи пришли к выводу, что уровень нитритов, добавляемых в колбасы с целью подавления CI. botulinum, можно сократить путем введения молочнокислых бактерий.
Бактериальные культуры проявляют антагонистическое действие в мясных продуктах по отношению к таким микроорганизмам, как Salmonella, СІ. botulinum, С. Penfrigens, St. Aureus [19].
Алексахиной и др. была изучена возможность улучшения санитарно-гигиенического состояния малоценного мясного сырья смесью заквасочных культур L. plantarum 31 и 32. Авторы пришли к выводу, что антагонистический эффект достигается в результате выделения этими культурами антибиотических веществ, продуцирования летучих жирных кислот, молочной кислоты, что приводит к прекращению размножения, а с течением времени и к гибели бактерий группы кишечной палочки и рода протеус.
Установлено, что наряду с молочной кислотой L. plantarum способен продуцировать антибиотическое вещество - лактолин, подавляющее рост технически вредных и санитарно-показательных микроорганизмов [48].
Успешное протекание биохимических процессов в мясных изделиях в большей степени зависит от активности используемой закваски. Поэтому в состав бактериальной закваски необходимо включать штаммы бактерий с высокой активностью, устойчивых к неблагоприятным условиям, обеспечивающих получение готового продукта с данными свойствами.
Эти микроорганизмы обладают протеолитической активностью. В отличие от молочнокислых стрептококков молочнокислые палочки обладают более выраженной протеолитической системой, имеют развитый комплекс пептидаз и протеиназ. В результате они могут переводить до 25-30% казеина в растворимую форму [9].
Введение в состав закваски протеолитически активных штаммов способствует интенсификации процесса ферментации фарша и улучшает качество продукта, так как ускоряется гидролиз белков до растворимых форм, повышается количество аминокислот.
В настоящее время использование заквасок молочнокислых бактерий, а также денитрифицирующих микрококков, педиококков нашло широкое применение в производстве сырокопченых, сыровяленых, соленых мясопродуктов.
Проблемой введения бактериальных культур в мясопродукты занимаются ученые как в нашей стране, так и зарубежом.
Совместными работами исследователей ВНИКИМПа создана технология сырокопченых колбас с применением культур L. plantarum. Его введение Б фарш способствовало отмиранию бактерий группы кишечной палочки. Продукт приобретал своеобразный вкус и запах [5].
С целью улучшения качества сыровяленых колбас апробирован гриб Penicillum canasces.
Выявлен положительный эффект применения ароматообразующего, солеустойчивого штамма L. plantarum 22П и денитрифицирующего Micrococcus caseolyticus при производстве сырокопченых колбас.
Учеными ВНИКИМПа доказана целесообразность использования в качестве стартовых культур М. Caseolyticus, позволяющих улучшать качество мясопродуктов и сократить процесс их изготовления.
Статистические методы обработки результатов
Парное мясо обладает высокими качественными показателями, но из-за опасности бомбажа банок при стерилизации в результате образования СОг при распаде бикарбонатной буферной системы, такое сырье не рекомендуют использовать для производства натуральных консервов.
В исследованиях проведенных Барнаковой Н.К., Батуевой А.Ф., Хамагаевой И.С. было установлено, что пропионовокислые бактерии P.Shermanii КМ-186 обладают высокой биохимической активностью, достаточно большой способностью к продуцированию экзополисахаридов (ЭПС), хорошими адаптационными возможностями при изменяющихся условиях среды, активно развиваются в мясной системе, что положительно повлияло на биохимические процессы ускорения посола и созревания мясного сырья, на формирование структурно-механических показателей фарша и качество вареных колбас,
В этой связи представляет интерес возможность биомодификации парного мяса пропионовокислыми бактериями P.Shermanii КМ-186 с целью его использования в консервном производстве.
В связи с этим на первом этапе работы исследовали биохимическую активность пропионовокислых бактерий в парном мясе.
Как уже было установлено, оптимальной дозой внесения концентрата пропионовокислых бактерий в мясное сырье является 3 ед.активности на 100 кг сырья. Данное количество концентрата, после разведения водой 1:10, вносили в парную жилованную говядину методом шприцевания, контролем являлось необработанное парное мясо. После чего обработанное сырье выдерживали при температуре 10±2 С. Об активности вносимых микроорганизмов судили по изменению величины рН и содержанию лшзнеспособных клеток пропионовокислых бактерий. 7п 6,5 о, 5,5 4 Продолжительность, ч -—Контроль -- -- Парное мясо+КПБ Рисунок 2 - Изменение рН
Из анализа данных, представленных на рисунке 2, видно, что в опытных образцах наблюдается более динамичное изменение значений рН в кислую сторону по сравнению с контролем. Необходимо подчеркнуть, что в парном мясе интенсивнее идет амилолитическии распад гликогена с накоплением редуцирующих веществ.
Известно, что парное сырье сохраняет свои свойства в течение 3-4 часов. Одним из основных факторов разрушения буферных систем является изменение рН среды. Следует отметить, что значение активной кислотности 5,8 является оптимальным, поскольку при этих значениях происходит разрушение буферных систем мяса. Как свидетельствуют данные (рис. 2) рН в опытном образце достигает этого значения через 4 часа культивирования. Следует отметить, что пропионовокислые бактерии путем изменения соотношения продуктов метаболизма могут регулировать и стабилизировать рН, поддерживая на определенном уровне.
Динамика снижения рН в образце «Парное мясо+КПБ» подчиняется уравнению у = -0,28х + 6,87 с достоверной вероятностью R2 = 0,8448, а в контрольном образце у = -0,148х + 6,822 с достоверной вероятностью R2 = 0,8396.
Исследование изменения давления в банке при стерилизации парного мяса
Состояние углеводной системы мяса перед стерилизацией имеет немаловажное значение при изготовлении консервов. Как уже отмечено, при термическом распаде углеводной системы мяса может выделяться углекислый газ, который является одной из причин повышения давления.
По мнению некоторых авторов при исследовании изменения безазотистых экстрактивных веществ при стерилизации мяса установлено, что содержание гликогена снижается на 35% и пировиноградной кислоты на 20%, а содержание глюкозы увеличивается на 40%), но содержание молочной кислоты не изменяется [67,104]. Однако, автор отрицает возможность образования углекислого газа в результате распада углеводной системы мышечной ткани, но по факту накопления аммиака и органического фосфора предполагает распад АТФ. В таком случае повышение давления в банке при стерилизации мяса в парном состоянии связано с термическим распадом АТФ и выделением аммиака, возможно, и кислорода.
С другой стороны известно, что при анаэробном распаде гликогена акцептором протонов и электронов является пировиноградная кислота, поэтому она восстанавливается до молочной кислоты, а накопление молочной кислоты приводит к снижению величины рН мяса. Однако, возможен распад пировиноградной кислоты до уксусной кислоты или уксусного альдегида с выделением углекислого газа, а при дегидрировании и декарбоксилировании уксусной кислоты возможно появление двух молекул углекислого газа и четырех молекул водорода.
В связи с этим, основная цель данных экспериментальных исследований заключалась в изучение углеводной системы парного мяса перед стерилизацией. Показателями изменения углеводной системы мяса были выбраны содержание гликогена, пировиноградной и молочной кислот, редуцирующих Сахаров.
В экспериментальных исследованиях по изучению динамики изменения гликогена выявлено, что в течение 2 часов после убоя содержание гликогена снижается в парном мясе, обработанном КПБ на 28мг%, а в электростимулированных образцах на 23мг% (рис. 8). Продолжительность Контроль 0 Парное мясо+КПБ Ш Парное мясо+ ЭС
Изменения содержания гликогена в мясном сырье В процессе выдержки контрольных образцов в течение 6 часов после убоя содержание гликогена в мышечной ткани снижается на 31 мг%. Уровень содержания гликогена в образцах обработанных КПБ к б ч выдержки снижается на 57мг%, тогда как в электростимулированном снижение составляет 53мг%.
Электростимуляция способствует гликолитическому распаду гликогена с образованием пировиноградной и молочной кислот, в результате чего происходит снижение величины рН.
При обработке парного мяса КПБ распад гликогена идет по гидролитическому пути с накоплением редуцирующих углеводов: линейных и разветвленных олигоглюкозидов и глюкозы. Возможно пропионовокислые бактерии способствуют выходу у-амилазы и кислых олигоглюкозидаз. находящихся в лизосомах , что и обуславливает повышение гидролиза гликогена.
Разные условия обработки парных мышц характеризуется различным соотношением гликолитических и гидролитических превращений гликогена. Однако в условиях, тормозящих гликолитический распад и способствующих разрушению лизосом, а следовательно выходу кислой у-амилазы и кислых олигоглюкозидаз, гидролитический распад гликогена может преобладать над гликолитическим [53,54].
В связи с этим дальнейшие исследования были посвящены изучению накопления продуктов гликолитического и гидролитического распада гликогена. Как показывают данные представленные на рисунке 9 накопление молочной кислоты в опытных образцах в течение 6 часов выдержки выше чем, в контрольных образцах.
Влияние биотехнологической обработки и электростимуляции парного мяса на физико-химические показатели консервов
При стерилизации, в первую очередь, происходит денатурация белков. В основе денатурации лежит нарушение упорядоченного расположения полипептидных цепей во вторичной, третичной и четвертичной структуре молекулы в результате ослабления и разрыва некоторых внутримолекулярных связей [102].
Вторичные процессы, происходящие при денатурации, связаны с хаотичным возникновением связей между полипептидными цепями. В результате вторичных процессов уменьшается гидрофильность белков [78], вследствие чего водоудерживающая способность (ВУС) мяса снижается.
Основная цель данного раздела установить влияние биотехнологического и электрофизического методов обработки на ВУС парного мяса при стерилизации. Показателем ВУС мяса при стерилизации может служить количество выделившегося бульона,
В экспериментальных исследованиях, с учетом идентичности исходного сырья, были изготовлены консервы из мяса в парном состоянии. Изменения соотношения составных частей консервов при стерилизации контрольных и опытных образцов приведены в таблице 4.
Содержание свинца, мг/кг Не обнаружено Из данных таблицы 4 видно, что в опытных образцах с применением КПБ доля мясной части консервов больше на 2,5 %, выделение бульона снижается на 2,39% по сравнению с контролем. Вероятно, это объясняется, деструктивными изменениями мышечной ткани под действием протеолитических ферментов пропионовокислых бактерий, что способствует увеличению водоудерживающей способности парного сырья, которая сохраняется при стерилизации. Кроме того, дополнительное образование АТФ вероятно играет роль пластифицирующего агента, снижая контрактацию миофибриллярных белков актина и миозина.
Что касается консервов из парного мяса, обработанного электростимуляцией, можно отметить, что доля мясной части больше на 1,8 %, а выделение бульона снижается на 3,2 % по сравнению с контролем. Применение ЭС при изготовлении консервов из мяса в парном состоянии снижает послеубойную ассоциацию контрактильных белков в результате предварительного расхода мышечной энергии,
Особое значение придается водной фазе стерилизованных консервов наличие воды ускоряет диффузию реакционных низкомолекулярных соединений по объему продукта, а также увеличивает активность низкомолекулярных соединений, которые образуются при термическом гидролизе белков, жиров и продуктов дальнейшего их распада [74]. Поэтому важное значение имеет исследование не только количества, но и качества выделившегося бульона.
Экспериментальные исследования показали, что цвет бульона «Говядина тушеная» из охлажденного мяса меняется от желтого до светло-коричневого, а в опытных образцах консервов (Опыт+КПБ и Опыт+ЭС) из мяса в парном состоянии бульон имеет, в основном, коричневую окраску. По всей вероятности, причиной служит присутствие в микро- и макрокапиллярах мышечной ткани парных полутуш остатков крови. Денатурированный гемоглобин не только дает темную окраску, но и увеличивает количество выпавшего осадка в виде хлопьев.
Дальнейшие физико-химические исследования показали, что массовая доля белка и поваренной соли, как в опытных образцах, так и контроле соответствует нормативным требованиям.
Контролируемым показателем качества натуральных консервов в жестяной таре является содержание в продукте солей тяжелых металлов. Переход олова в продукт зависит, в основном, от качества жести, а также от состояния мяса перед стерилизацией.
Из данных представленных в таблице 4 видно, что опытные образцы отличаются от контрольных меньшим содержанием солей олова. Вероятно, это можно объяснить снижением количества выделившегося бульона при стерилизации опытных образцов консервов. Как известно, водная фракция усиливает реакционную способность низкомолекулярных соединений, образующихся при стерилизации мяса, которые участвуют в химических реакциях взаимодействия продукта с полудой. Соли свинца отсутствовали во всех образцах.
