Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 7
1.1. Особенности сырья, используемого для производства мясопродуктов 7
1.2. Применение методов обработки мяса с целью улучшения качества и интенсификации технологического процесса производства 12
1.3. Пищевые добавки в современных технологиях и их влияние на качество мясопродуктов . 16
ГЛАВА 2. Собственные исследования... 50
2.1. Организация эксперимента, объекты и методы исследований 50
2.1.1. Схема постановки эксперимента. 50
2.1.2. Объекты исследований 50
2.1.3. Методы исследований 50
2.2. Разработка пищевых добавок для шприцевания цельно-мышечных продуктов 57
2.2.1. Разработка рецептур пищевых добавок. 57
2.2.1.1. Выбор вкусоароматических композиций 58
2.2.1.2. Подбор функциональных ингредиентов... 76
2.2.2. Разработка способа получения добавок и установление
дозировок их введения в состав продукта... 81
ГЛАВА 3. Результаты исследований и их обсуждение 84
3.1. Изучение влияния разработанных пищевых добавок на показатели качества готовых мясопродуктов (органолеп-тические, физико-химические, ветеринарно-санитарные и биологические). 84
3.1.1. Изучение влияния разработанных добавок на органолеп-тические показатели и выход готовых продуктов... 84
3.1.2. Изучение формирования запаха вареного реструктурированного продукта из говядины в оболочке, изготовленного с применением пищевых добавок 87
3.1.3. Изучение влияния разработанных добавок на интенсивность окислительных процессов... 98
3.1.4. Влияние разработанных добавок на спектральные характеристики мясопродуктов. 105
3.1.5. Микробиологическая оценка мясопродуктов, выработанных с применением пищевых добавок, в процессе хранения 108
3.1.6. Биологическая оценка мясопродуктов, изготовленных с использованием добавок 111
3.1.7. Использование пищевых добавок при переработке мясного сырья с измененными ветеринарно-санитарными показателями 115
3.2. Разработка технологии использования пищевых добавок при производстве продуктов из говядины и их качест венная оценка 119
Выводы 127
Список литературы 130
- Применение методов обработки мяса с целью улучшения качества и интенсификации технологического процесса производства
- Пищевые добавки в современных технологиях и их влияние на качество мясопродуктов
- Разработка пищевых добавок для шприцевания цельно-мышечных продуктов
- Изучение формирования запаха вареного реструктурированного продукта из говядины в оболочке, изготовленного с применением пищевых добавок
Применение методов обработки мяса с целью улучшения качества и интенсификации технологического процесса производства
Одной из основных и определяющих операций технологического процесса производства цельномышечных мясопродуктов является процесс посола мясного сырья. В результате этого процесса у изделий происходит формирование необходимых технологических и потребительских свойств: вкуса, аромата, нежности, цвета. Степень выраженности данных свойств во многом зависит от характера распределения посолочных веществ, от длительности и условий осуществления процесса посола и ряда других факторов [40, 42, 52, 67]. В связи с этим в отечественной и зарубежной практике получили широкое распространение активные способы посола, позволяющие интенсифицировать процессы распределения рассола и созревания мяса почти в два раза при одновременном повышении нежности и водосвязывающей способности. К ним относят механическую тендеризацию, тумблирование и массирование.
Проблеме интенсификации процессов посола посвящены многочисленные работы российских и зарубежных ученых: Большакова А.С., Боре-скова В.Г., Ивашова В.И., Орешкина Е.Ф., Рогова И.А., Соколова А.А., Hamm R., Hoffmann D., Solomon L., Oskerman H. и др.[10, 12, 13, 20, 39, 52, 79].
Механическая тендеризация мяса заключается в накалывании или отбивании сырья, содержащего грубые мышечные волокна, на различного рода устройствах: валиках с насечкой или с клиновидными зубьями, пластинах с рифленой поверхностью или оснащенных иглами.
В результате механической тендеризации происходит частичное разрушение соединительнотканных структур - разволокнение и разрыхление элементов мяса, вследствие чего улучшается консистенция сырья, повышается сочность, увеличивается проницаемость для посолочных веществ и степень доступности структур ферментам.
Основным недостатком ножевой тендеризации является ограниченность толщины используемого сырья, а также то, что размягчение мяса происходит не по всему объему куска, а только в местах уколов. В связи с этим ножевую тендеризацию, как правило, применяют в сочетании с последующим массированием. Наиболее целесообразным считают проведение двух-стадийной механической обработки. На первой стадии такой обработки предусматривается ножевая или игольная тендеризация при частоте 15 уколов на 1 см и на второй стадии - тумблирование (т.е. более мягкая механическая обработка в присутствии рассола 15% к массе сырья) в течение 4 часов [41].
Совокупность данных приемов позволяет ускорить процесс посола и значительно увеличить водосвязывающую способность и липкость, улучшить консистенцию и повысить выход готового продукта.
Тумблирование рассматривается как вид механической обработки, основанной на принципе использования энергии падения кусков мяса с некоторой высоты, их удара друг о друга ("самоотбивание") и о выступы внутри аппарата. В результате соударений сырье подвергается механическим дефор-мациям; возникающий эффект "сжатие-расширение", сопровождающийся образованием градиента давлений, способствует интенсивному фильтраци онному переносу рассола из зоны начального накопления (после шприцевания) или с поверхности кусков (при заливке рассола в тумблер) по системе пор и капилляров внутрь мяса [33]. Степень выраженности структурных изменений мяса зависит от продолжительности тумблирования. На первых стадиях механических воздействий на мышечную ткань основными изменениями ее структуры являются набухание, увеличение количества поперечно-щелевидных нарушений, разрушение мембранных структур, разрыхление и набухание миофибрилярных белков, нарушение связей между актином и миозином. Нежность и влагосвя-зывающая способность мясных изделий на этой стадии повышается незначительно. При увеличении продолжительности механической обработки мышечные волокна набухают по всей толщине куска с образованием мелкозернистой белковой массы в области поперечно-щелевидных нарушений в структуре мышечных волокон, при этом влагосвязывающая способность, липкость и нежность сырья повышаются.
Специалистами ВНИИМПа исследованы изменения структуры миофибрилярных белков, водосвязывающей способности (ВСС) мяса, потери массы при нагревании и механические свойства говядины в процессе тумблирования. Механическую обработку говядины рекомендуется осуществлять от 50 до 150 мин. При такой продолжительности воздействий изменяется конформация белков, сопровождающаяся их значительным разрыхлением, увеличивается ВСС, что обеспечивает нежность и сочность готовых мясопродуктов [53].
Процесс массирования является разновидностью интенсивного перемешивания и основан на трении кусков мяса друг о друга и о стенки аппарата. При этом по сравнению с тумблированием обработка в массажерах протекает в более мягких условиях и, следовательно, более продолжительна.
Скорость посола, степень созревания и изменение технологических свойств сырья зависят от ряда факторов, к числу которых следует отнести: - характеристики исходного сырья, период автолиза, уровень рН, соотношение мышечной, соединительной и жировой тканей, наличие или отсутствие предварительных операций тендеризации, шприцевания, геометрические размеры кусков сырья и т.п.; - параметры механической обработки (тип массажера; принцип действия рабочего органа; скорость, продолжительность воздействия активной фазы; условия среды - без рассола, в присутствии рассола; при атмосферном давлении либо под вакуумом, коэффициент загрузки).
Применение механической обработки при посоле решает следующие задачи: интенсифицирует процесс равномерного распределения посолочных веществ по всему объему продукта, обеспечивает получение монолитного продукта вследствие разрушения клеточной структуры поверхностного слоя, улучшает консистенцию [12].
Конструктивные особенности оборудования для механической обработки мяса в посоле общеизвестны и изложены в специальной литературе [66]. Массажеры и тумблеры имеются на многих предприятиях мясной промышленности.
Результаты проведенных исследований в области технологии соленых продуктов способствовали разработке новых технологических операций и высокопроизводительного оборудования для их осуществления: многоигольчатых шприцев, тендеризаторов, вакуумных массажеров и тумблеров [67, 73]. Наиболее существенным результатом применения научных достижений в промышленном производстве является резкое сокращение продолжительности технологического процесса до нескольких суток, а иногда даже часов, вместо нескольких недель по традиционной технологии [14, 77].
Пищевые добавки в современных технологиях и их влияние на качество мясопродуктов
Цветообразующие и цветостабилизирующие агенты Аскорбиновая кислота и аскорбат натрия применяются в технологическом процессе производства продуктов из говядины для ускорения реакций образования окраски мясопродуктов, улучшения внешнего вида и повышения устойчивости цвета при хранении. Так же, как и сахара, аскорбиновая кислота выполняет несколько функций: - улучшает процесс формирования цвета мясопродуктов; - стабилизирует и повышает устойчивость при хранении готовых изделий; - предотвращает окисление жира; - предотвращает образование нитрозоаминов в процессе термообработки; - улучшает вкусо-ароматические характеристики готовой продукции. Аскорбиновая кислота и аскорбаты снижают остаточное содержание нитритов в готовом продукте на 22 - 38 %, усиливают антибактериальные свойства нитрита, ингибируют образование нитрозоаминов в продукте на 33 - 35 %. Оптимальное количество аскорбиновой кислоты и ее производных составляет 0,02 - 0,05 % к массе сырья. Использование натриевых солей считают предпочтительнее соответствующих кислот, так как реакция между кислотами и нитритом протекает очень быстро, при этом возможны потери окислов азота. Эффективная концентрация солей в мясопродуктах на 0,01 -0,02% больше, чем чистой аскорбиновой кислоты. В технологии цельномы-шечных мясопродуктов применение аскорбата натрия является предпочтительным. Аскорбиновая кислота и аскорбат натрия одновременно с регулированием хода цветообразования препятствуют образованию в организме алкилирующих мутагенов типа нитрозаминов из нитритов. Таким образом, применение аскорбиновой кислоты, аскорбинатов и эриторбатов способствует получению продукции с повышенной экологической безопасностью.
Некоторые предприятия используют при посоле изо-аскорбиновую (эриторбиновую) кислоту и ее соли, получаемые синтетическим путем.
Изо-аскорбинат натрия (эриторбат натрия) оказывает на сырье действие, аналогичное действию аскорбината или аскорбиновой кислоты.
При изготовлении цельномышечных и реструктурированных мясопродуктов эриторбат натрия используют в составе шприцовочных рассолов из расчета 0,05 - 0,06 % к массе несоленого сырья.
Важнейшим свойством аскорбиновой кислоты и ее производных, например, аскорбил пальмитата, является их антиоксидантная активность.
В современной пищевой промышленности проблема уменьшения степени окислительных процессов является одной из актуальнейших. Как показали многочисленные исследования, при использовании хранившегося замороженного мяса мясная продукция имеет более низкие показатели качества, включая запах, вкус, текстуру, консистенцию, внешний вид. Одной из при-чин появления прогорклого, сального привкуса и запаха является окисление липидов в хранившемся мясном сырье. Окислительные процессы снижают питательную ценность продукции. Продукты окисления липидов могут взаимодействовать с аминокислотами и белками с образованием азотосодержа-щих производных гетероциклов, производных пиррола, пиридина и имидазо-ла. Эти соединения, наряду с образующимися продуктами окисления липидов (пероксидами), могут быть потенциально токсичными [90-92, 103-104]. Основными продуктами окисления ненасыщенных жирных кислот, влияющими на запах продуктов, являются летучие альдегиды, спирты и кетоны. Они имеют низкие пороговые концентрации запаха и поэтому даже в незначительных концентрациях могут изменить запах продуктов. Величины пороговых концентраций запаха для некоторых наиболее важных альдегидов и кетонов приведены в таблице 3.
Сочетание двух факторов - низких пороговых концентраций запаха и вкуса и высокого содержания в продукте, приводит к тому, что именно эти соединения придают окисленным продуктам горькие, сальные оттенки во вкусе и запахе. Это было показано в ряде исследований, посвященных вопросу возникновения прогорклого запаха в мясных продуктах [87-88, 89, 100, 105-106, 112].
Расщепление полиненасыщенных жирных кислот осуществляется несколькими путями - автоокислением, ферментативно при участии липоксиге-наз и липаз, а также в результате термической деструкции при нагревании продуктов.
Гидроксипроизводные ненасыщенных жирных кислот нестабильны и при хранении окисленного сырья, а также при его термообработке расщепляются с образованием летучих соединений.
Разработка пищевых добавок для шприцевания цельно-мышечных продуктов
Биологическую оценку мясопродуктов проводили с помощью реснитчатых инфузорий Тетрахимена пириформис, а также на растущих белых крысах. Выбор инфузорий в качестве тест-организма был обусловлен тем, что они имеют сходство с высшими организмами по основным параметрам обмена веществ. Это позволяет экстраполировать данные, полученные на тетрахименах, на питание высших животных, в том числе человека. Использование инфузорий дает возможность анализировать большое количество образцов с минимальными затратами времени, средств и исследуемого материала, определять наиболее биологически полноценный продукт и в дальнейшем проводить его оценку на высших животных.
Опыты на тетрахименах проводили согласно «Методических рекомендаций для использования экспресс-метода биологической оценки продуктов и кормов». Для этого навеску продукта в количестве 2,4 мг по азоту помещали в ступку и растирали пестиком в течение 1 -2 мин. Затем туда же добавляли 8 мл среды УСД следующего состава (на 100 мл дистиллированной воды): глюкозы - 1,5 г, дрожжевого экстракта - 0,1 г, морской соли -0,1 г. Гомогенизировали содержимое ступки в течение нескольких секунд пестиком и сливали в отдельную пробирку. После взмучивания полученного субстрата из пробирки отбирали пипеткой по 2,0 мл взвеси и разливали в каждый из трех флаконов из-под антибиотиков. Флаконы закрывали резиновыми пробками со срезанной частью внутреннего валика, помещали в штатив и ставили его в кипящую воду на 30 мин для инактивации посторонней микрофлоры. После охлаждения флаконов до комнатной температуры в стерильных условиях в них вносили по одной капле трехсуточной культуры инфузорий, выращенных на пептонной среде, и оставляли при комнатной температуре на 4 суток. Каждый образец исследовали дважды в трех повторностях для получения средних показателей. Через четверо суток проводили подсчет количества выросших клеток инфузорий в счетной камере Фукса-Розенталя, предварительно зафиксировав их каплей 5%-го спиртового раствора йода и сделав соответствующее разведение водой. Относительную биологическую ценность (ОБЦ) продуктов определяли отношением количества клеток, выросших на исследуемом (опытном) продукте, к количеству инфузорий на контрольном продукте, выраженным в процентах.
Опыты на растущих белых крысах проводили по методу, описанному Bender А.Е., Miller D.S. [82]. Животные (крысята-отъемыши, самцы) были подобраны по принципу аналогов с учетом животной массы и интенсивности роста. В течение опытного периода (10 дней) животные получали сбалансированные по витаминному и минеральному составу низкокалорийные синтетические рационы с 10%-ным уровнем общего белка, представленного полностью за счет испытуемых продуктов. Учитывали физиологическое состояние животных, потребление ими корма (белка), прирост массы тела. Животные содержались индивидуально в обменных клетках. В каждой группе было по 10 крыс.
После окончания опытного периода животных убивали (при помощи удушения), тушки сушили целиком при 105С до постоянной массы и определяли содержание воды. У крыс в возрасте 35-57 дней отношение азот/вода постоянное и равняется 2,92 + 0,024х, где х - возраст в днях, поэтому по содержанию воды в тушке можно определить азот. Рассчитывали следующие показатели биологической ценности: - КЭБ (коэффициент эффективности белка) по отношению прироста массы тела животных за опытный период к потребленному белку; - КИБ (коэффициент использования белка) по формуле: х 100, где Ап Ак - азот конечный в тушке крыс после окончания опыта; Ан - азот начальный в тушке крыс (определяли в начале опыта путем убоя группы животных-аналогов); Ап - азот потребленной пищи.
Данные показатели биологической ценности (КЭБ и КИБ) являются общепризнанными и полностью характеризуют анаболическую эффективность белкового компонента пищи.
Традиционно при изготовлении продуктов из говядины используют различные вкусоароматические и функциональные ингредиенты, такие как натуральные молотые пряности, чеснок, сахара, фосфаты, цветообразую-щие и цветостабилизирующие агенты, усилители вкуса и другие. Функциональные ингредиенты вводят в состав рассолов, предназначенных для посола мясного сырья методом шприцевания и массирования. Вкусоароматические ингредиенты (натуральные пряности и чеснок) добавляют в рассолы при массировании, либо используют для натирки продукта при его формовании.
Для равномерного распределения и растворения этих компонентов в воде при приготовлении рассолов необходимо тщательное перемешивание. Это достигается обычно путем использования различных перемешивающих устройств. Использование натуральных измельченных пряностей не позволяет получать их равномерное распределение по всему объему продукта. Натуральные пряности, нанесенные на поверхность продукта, не обеспечивают проникновение их в глубину изделий.
Современным и перспективным решением этой проблемы является применение эфирных масел и олеорезинов натуральных пряностей. В этом случае все вкусоароматические и функциональные ингредиенты, используемые при производстве деликатесных продуктов из говядины, могут быть объединены в многокомпонентную солюбилизированную систему в жидкой форме. При этом достигается максимальный эффект действия каждого ингредиента, а, следовательно, готовая продукция будет иметь более выраженный вкус, аромат, цвет и повышенный выход.
С целью создания такой комплексной добавки, используемой для приготовления посолочных рассолов для цельномышечных продуктов, были разработаны композиции вкусоароматических (эфирные масла и олео-резины натуральных специй и пряностей) и функциональных ингредиентов.
Изучение формирования запаха вареного реструктурированного продукта из говядины в оболочке, изготовленного с применением пищевых добавок
Известно, что запах пищевых продуктов формируют летучие органические соединения различного происхождения. Мясной запах продуктов обусловлен соединениями, образующимися в ходе термической или другой технологической обработки из низкомолекулярных предшественников, содержащихся в мясном сырье [49]. В первую очередь, это серосодержащие производные фурана и тиофена, которые имеют запах приготовленного мяса и являются ключевыми соединениями в аромате мясных продуктов. Содержание этих веществ в натуральных мясных продуктах крайне мало. Тем не менее именно они ответственны за мясной аромат. Эти соединения образуются в ходе термических реакций, в том числе реакции Майяра, между серосодержащими аминокислотами, тиамином и редуцирующими сахарами.
Увеличение концентрации таких предшественников в мясном сырье приводит к тому, что при его дальнейшей переработке увеличивается концентрация ключевых соединений и, следовательно, возрастает интенсивность мясного аромата. При созревании мяса, его посоле, массировании и других операциях, особенно с применением специальных добавок, происходит частичное гидролитическое расщепление мясных белков и полисахаридов, приводящее к увеличению концентрации предшественников ароматообразующих веществ. В концентратах летучих веществ обычного вареного или жареного мяса не удается зарегистрировать наличие ключевых веществ в виде хроматографических пиков. В двух образцах продукта, выработанных с применением многофункциональной добавки, были найдены ключевые ароматообразующие соединения: 3-фурантиол, 2-метилфурантиол-З, метиональ и фурфурилмеркаптан в концентрации от 4 до 10 мкг/кг продукта (рис.11, табл.17). Благодаря технологии производства этого продукта и специальному составу добавки впервые в натуральном мясном продукте найдены эти соединения в детектируемых количествах с помощью газохроматографического метода. Замена натурального молотого перца на его эфирное масло и олеорезин практически не повлияла на содержание ключевых серосодержащих соединений в обоих изученных образцах.
Второй группой веществ, участвующих в формировании запаха мясных продуктов, являются низшие альдегиды, кетоны и спирты. Эти соединения образуются в результате окислительного и термического расщепления ненасыщенных жирных кислот в липидах мясного сырья. Роль карбонильных соединений в формировании запаха продуктов зависит от концентрации этих веществ. При малых концентрациях они обеспечивают большую интенсивность мясного запаха; более того, эти соединения отвечают за специфическую ноту каждого вида мяса. При концентрациях до 2-3 мг/кг мяса они обогащают аромат продуктов из говядины. Продукты же из куриного мяса содержат до 30-100 мг/кг альдегидов. При большом содержании этих соединений продукты приобретают запах лежалых, окисленных, осаленных продуктов, что свидетельствует о недопустимом уровне окислительных процессов в мясном сырье. Как видно из таблицы 18, содержание альдегидов и кетонов в контрольном образце с натуральным молотым черным перцем больше, чем в опытном. Так, например, концентрация летучих продуктов окислительного расщепления ненасыщенных жирных кислот - гексаналя, 2-гексанола, 2-деценаля - в контрольном образце больше, чем в опытном в 1,3- 1,8 раза, а 2-гексаналя -в 3,7 раза (таблица 18).
Оба образца продукта из говядины содержали незначительное количество жира (5%) и уровень концентрации летучих карбонильных соединений относительно мал как в контрольном, так и в опытном образцах. Концентрация остальных основных продуктов окисления кислот - октаналя, нонаналя и 2-пентилфурана - также мала и одинакова для двух образцов. Однако найденные различия свидетельствуют о более выраженных антиоксидантных свойствах добавки с эфирным маслом и олеорезином черного перца по сравнению с натуральным молотым перцем.
Значительные различия между контрольным и опытным образцами найдены в составе летучих компонентов пряностей. В таблице 19 приведены эти соединения и их содержание в двух образцах. Контрольный образец содержал натуральный молотый перец и, как видно из таблицы 19, концентрация отдельных летучих терпеноидов в нем меньше или одинакова с опытным образцом. Соединения, приведенные в таблице 19, определяют запах пряностей и участвуют в формировании аромата продукта. В натуральных пряностях летучие терпеноиды находятся в основном в связанном состоянии в виде гликозидов. Гидролиз при термической обработке в вареных колбасах или ферментативный гидролиз в созревающих видах продукции приводит к выделению ароматообразующих терпенов в свободном виде, и только после этого они участвуют в формировании аромата продукта. В натуральных измельченных пряностях, находящихся в составе мясного сырья, гидролитические процессы протекают частично, значительная доля пряностей не успевает освободить летучие терпеноиды [48]. В эфирных маслах и олеорезинах все ароматические и вкусовые соединения находятся в свободном состоянии и при их использовании в составе продуктов достигается максимальная эффективность ароматообразующих и антиоксидантных компонентов
