Содержание к диссертации
Введение
2. Обзор литературы 11
2.1. Основные понятия о нанотехнологии, наноразмерных материалах и способах их получения и применение в народном хозяйстве 11
2.2. Нанотехнологии в животноводстве 20
2.3. Нанотехнологии в пищевой промышленности 32
Собственные исследования 38
3. Материалы и методы исследований 38
4. Результаты собственных исследований
4.1. Структура и некоторые физико-химические свойства фосфорита и наноструктурного фосфорита 45
4.2. Фармако-токсикологическая оценка фосфорита и наноструктурного фосфорита
4.2.1. Потенциальные пути введения наноструктурного фосфорита в организм животных
4.2.2. Изучение острой оральной токсичности
4.2.3. Изучение кумулятивных свойств
4.2.4. Изучение кожно-раздражающего действия .
4.2.5. Изучение раздражающего действия на слизистую оболочку глаза .
4.3. Результаты применения уткам кормовой добавки наноструктурного фосфорита 60
4.3.1. Влияние кормовой добавки наноструктурного фосфорита на живую массу 60
4.3.2. Клинические и гематологические показатели уток при использовании кормовой добавки наноструктурного фосфорита 62
4.3.3. Масса тушек и внутренних органов уток, получавших кормовую добавку наноструктурного фосфорита 67
4.3.4. Содержание фосфора в мясе, печени и почках уток при использовании в их рационе наноструктурного фосфорита 68
4.3.5. Содержание витаминов в мясе и печени уток при использовании в их рационе наноструктурного фосфорита 70
4.4. Санитарно-гигиеническая оценка мяса уток 70
4.4.1. Экспертиза тушек и внутренних органов уток 70
4.4.2. Химический состав мяса уток 74
4.4.3. Физико-химические показатели мяса уток 76
4.4.4. Микробиологические исследования мяса уток 78
4.4.5. Биопроба мяса уток на крысятах-отъемышах 80
4.5. Функционально-технологические свойства мяса и полуфабрикатов из уток, потреблявших в рационе наноструктурный фосфорит 81
4.5.1. Влагосвязывающая способность 81
4.5.2. Влагоудерживающая способность 83
4.5.3. Содержание пигментов 84
4.5.4. Влияние на белок и его водо-, и солерастворимые фракции.. 86
4.6. Санитарно-гигиеническая оценка полуфабрикатов «филе грудки утиное «Пряное» и «окорочок утиный «Любительский» 87
4.7. Экономическая эффективность использования кормовой добавки нанофосфорита при выращивании уток 91
5. Заключение 94
Список сокращений 114
Список литературы
Список иллюстративного материала
- Нанотехнологии в пищевой промышленности
- Изучение острой оральной токсичности
- Содержание витаминов в мясе и печени уток при использовании в их рационе наноструктурного фосфорита
- Санитарно-гигиеническая оценка полуфабрикатов «филе грудки утиное «Пряное» и «окорочок утиный «Любительский»
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Развитие нанотехнологий со второй
половины XX и начала XXI века обусловило появление на мировом и
отечественном рынках новых технологий и продуктов на основе использования
наноматериалов. В современных условиях антироссийских санкций уменьшилось
количество импортируемых товаров, в связи, с чем значительно оживился
фармакологический и пищевой сектор народного хозяйства. Применение
методов нанотехнологий позволило изменять структуру и свойства веществ,
дало возможность изготавливать высокоэффективные лекарственные
препараты, пищевые и кормовые добавки с размерами частиц нанометрового диапазона (Сизова Е.А., 2010; Скоркина М.Ю. и др., 2010; Кравченко А.В., Черногоров А.Л., 2010; Вишняков А.И. и др., 2011; Лыков А.П., Гайдуль К.В., 2012; Иванов С.В. и др., 2014).
В последние десятилетия в животноводстве для обеспечения минерального питания сельскохозяйственных животных и птиц широко используют природные нерудные минералы и их активированные аналоги. Применение их в кормлении обусловлено наличием биогенных макро- и микроэлементов, высокими ионообменными, сорбционными и каталитическими свойствами (Папуниди К.Х. и др., 2000; Якимов А.В. и др., 2002; Ежкова А.М. и др., 2008; Гайнуллина М.К., 2010; Габдуллин Ф.Х., 2015).
По данным многих ученых агроминералы обладают биоактивными
свойствами в организме животных, оказывают регулирующее влияние на
интенсивность обменных процессов, повышают уровень естественной
резистентности, увеличивают показатели продуктивности животных и улучшают качество продукции (Малик Н.И., Панин А.Н., 2006; Папуниди Э.К., 2008; Шадрин А.М. и др., 2010; Долгополов Д.В. и др., 2010; Шарапова В., Лерн Н., 2010; Куршакова Е.И., 2014; Файзрахманов Р.Н., Шакиров Ш.К., 2015).
Учитывая уникальные свойства агроминералов, изготовление на их основе высокоэффективных наноструктурных лекарственных препаратов, пищевых и кормовых добавок открывает новые возможности в замене дорогостоящих средств на более дешевые из местного сырья (Мотина Т.Ю., 2014; Яппаров А.Х. и др., 2014).
На современном этапе промышленное птицеводство является самой динамично развивающейся отраслью агропромышленного комплекса России. Реализация генетического потенциала птиц и обеспечение их высокой продуктивности в условиях промышленного птицеводства невозможны без использования кормовых добавок. Нормирование рационов птиц в условиях промышленных комплексов достигается введением в их корм более трех-четырех десятков кормовых добавок различного происхождения и действия на организм.
В настоящее время для повышения продуктивности птиц и улучшения
качества продукции в птицеводстве внедряются препараты нового поколения,
изготовленные на основе природных агроминералов с применением
нанотехнологий (Галагуадза М.М. и др., 2010; Патент 2543276; Мотина Т.Ю., 2014; Ежков В.О. и др., 2015).
В связи с этим, большое значение приобретает изучение влияния препаратов нового поколения на продуктивность птиц, качество мяса и изготовленные из него продукты.
Степень разработанности темы. В последние годы активно
разрабатываются и внедряются в производство наночастицы металлов и нановещества из природных агроминералов, обладающие высокой биологической активностью и оказывающие разностороннее действие на организм животных и человека (Картамышева Н.В., Коровина В.В., 2011; Фисинин В.И., 2011; Яушева Е.В. и др., 2013; Erwan L.B., 2008; Nikonov I.N. et аl., 2011).
Большинство работ в области создания новых наноматериалов в мировой и отечественной практике посвящены изучению безопасности их применения животным и человеку и адресной доставке наночастиц к поврежденным органам и тканям.
Зарубежные исследования в большом объеме отражают вопросы
токсикологической оценки и биологической безопасности применения
наноразмерных веществ (JamesW.D. et al., 2007; Zhao Y. et al., 2009; Rosenholm J.M. et al., 2009; Xia T. et al., 2009; Taked K. et al., 2011). Значительное количество работ посвящено возможности применения наноматериалов в качестве лечебных средств (Loo C. et al., 2004; O’Neal D.P. et al., 2004; Adams L.K. et al., 2006; Lowery A.R. et al., 2006; Handy R.D. et al., 2008; Zhu X. et al., 2009; Galagudza M. et al., 2010).
В исследованиях отечественных ученых адресная доставка наночастиц до места поражения органов и тканей становится приоритетным сектором исследований (Галагудза М.М. и др., 2010; Лыков А.П., Гайдуль К.В., 2012; Саенко В.И. и др., 2015; Деев Л.И. и др., 2015; Халиуллин Т.О. и др., 2015). Большой раздел посвящен изучению биологической безопасности применения наноразмерных веществ животным (Ковальчук М.В., 2007; Крутяков Ю.А. и др, 2008; Яппаров А.Х. и др., 2014; Мотина Т.Ю., 2014; Ежкова А.М. и др., 2015; Васюкова И.А. и др., 2015).
Исследования по изучению влияния наночастиц агроминералов на продуктивность птицы и качество продукции птицеводства представлены в небольших объемах. В связи с этим, наши исследования направлены на разработку инновационной кормовой добавки на основе наноструктурного фосфорита и изучение ее влияния на продуктивность уток, качество их мяса и мясопродуктов.
Работа является частью плановых научно-исследовательских работ кафедры
«Пищевая инженерия малых предприятий» ФГБОУ ВО «КНИТУ» и плановых
комплексных исследований ФГБНУ «Татарский НИИАХП» по теме 02.07.03.01
«Изучить биологическую безопасность наноразмерных минералов для
использования их в кормлении сельскохозяйственных животных», № госрегистрации 0746-2014-0012.
Цель и задачи исследований. Цель работы – изготовление
наноструктурного фосфорита, изучение его влияния в качестве кормовой добавки на метаболизм и продуктивность уток и санитарно-гигиеническая оценка качества мяса и мясопродуктов.
Для реализации этой цели были определены следующие задачи:
-
изготовить наноструктурный фосфорит, изучить его структуру и физико-химические свойства;
-
исследовать показатели токсикологической и биологической безопасности применения наноструктурного фосфорита;
-
изучить клинические, росто-весовые, гематологические и биохимические показатели уток при использовании в их рационе разного количества наноструктурного фосфорита;
-
определить химический состав, энергетическую и пищевую ценность, физико-химические, микробиологические и ветеринарно-санитарные показатели, функционально-технологические свойства мяса уток, получавших в составе рациона разное количество наноструктурного фосфорита;
-
изучить органолептические, физико-химические и микробиологические показатели полуфабрикатов, изготовленных из мяса уток, получавших в кормлении разное количество наноструктурного фосфорита.
Научная новизна исследований. Впервые из агроминерала фосфорита
Сюндюковского месторождения Республики Татарстан получен наноструктурный
фосфорит, изучены его физические и физико-химические свойства. Впервые дана
фармако-токсикологическая оценка наноструктурного фосфорита и установлены
безопасные дозы применения. Изучено влияние препарата на показатели
метаболизма и продуктивности уток. Получены новые знания о строении и
свойствах наноструктурного фосфорита и возможности повышения
продуктивности уток путем его использования.
Впервые изучено влияние наноструктурного фосфорита на химический состав, калорийность и пищевую ценность, органолептические, физико-химические и микробиологические показатели, функционально-технологические свойства мяса и полуфабрикатов, дана санитарно-гигиеническая характеристика тушек и мяса уток.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая
значимость работы состоит в обосновании возможности получения
наноструктурных природных минералов на модели разработки наноструктурного
фосфорита. Теоретически обоснована вероятность изменения свойств нового
нановещества на основании изменения размера и формы частиц
наноструктурного фосфорита. Определены безопасные дозы использования
наноструктурного фосфорита, представлена сравнительная эффективность
применения разного количества в кормлении уток, установлено положительное
влияние на санитарно-гигиенические и функционально-технологические
характеристики мяса и качество полуфабрикатов.
По результатам проведенных исследований рекомендовано использование в практическом птицеводстве наноструктурного фосфорита в виде кормовой добавки в количестве 0,2 и 0,6 % к сухому веществу рациона для повышения продуктивности уток и улучшения качества мяса и мясопродуктов.
Исследования по применению наноструктурного фосфорита в кормлении уток включены в «Приемы использования наноструктурных кормовых добавок на
основе местных агроминералов сельскохозяйственным животным и птице для оптимизации метаболизма, повышения продуктивности и улучшения качества продукции» (утв. ФГБНУ «Татарский НИИАХП», протокол № 9 от 23.12.2015).
Методология и методы исследования. Объектами исследований стали: фосфорит Сюндюковского месторождения – 5 проб, наноструктурный фосфорит – 7 проб, 130 нелинейных белых мышей, 12 кроликов породы «Серый Великан», молодняк нелинейных крыс – 45 голов, утки мясные пекинские кросс «STAR-53 средний» – 500 голов, их органы и ткани.
Для получения наноструктурного фосфорита и изучения его структуры
использовали методы ультразвуковой дисперсии и сканирующей зондовой
микроскопии. Для определения безопасных доз применения препарата применяли
токсикологические методы исследования на мышах, кроликах и крысах. При
изучении влияния разного количества наноструктурного фосфорита на организм
уток использовали клинические, гематологические, биохимические методы
исследований, определяли зоотехнические показатели роста и развития птиц.
Санитарно-гигиенические качества тушек, мяса и полуфабрикатов из мяса уток,
получавших в кормлении наноструктурный фосфорит, исследовали с
применением органолептических, химических, физико-химических,
биохимических, микробиологических методик. Экономическую эффективность применения наноструктурного фосфорита определяли общепринятыми методами.
Положения, выносимые на защиту:
-
структура, размер и форма частиц наноструктурного фосфорита, полученного методом ультразвукового воздействия и стабилизированного деионизированной водой, отличается от фосфорита;
-
токсикологическая оценка наноструктурного фосфорита выявила его безвредность и определила возможность применения в кормлении сельскохозяйственной птицы;
-
наноструктурный фосфорит в установленных дозах оказывает положительное влияние на клинические, гематологические, биохимические показатели и продуктивность уток;
-
ветеринарно-санитарная экспертиза тушек, функционально-технологические свойства и безопасность мяса и полуфабрикатов из уток, получавших в рационе наноструктурный фосфорит, характеризуются лучшими показателями, по сравнению с контрольными.
Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты
исследований доложены и одобрены на итоговых кафедральных заседаниях и
годовых отчетах по итогам НИР за 2013-2015 гг. ФГБОУ ВПО «КНИТУ» и
ФГБНУ «Татарский НИИАХП», Международных научно-практических
конференциях (Казань 2014, 2015; Тамбов 2014; Мельбурн (Австралия) 2014; Ульяновск 2015), Международных конференциях молодых ученых (Казань 2014; 2015).
Результаты исследований апробированы в условиях производства ООО «Фермерское Хозяйство «Рамаевское» Лаишевского района Республики Татарстан.
Публикация результатов исследований. Основное содержание
диссертации и ее научные положения опубликованы в 13 печатных работах, в том числе 5 статей в изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, определенных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает разделы: введение (7 с.), обзор литературы (27 с.), результаты собственных исследований (56 с.), заключение (20 с.), список сокращений и условных обозначений (1 с.), список литературы (35 с.), список иллюстративного материала (2 с.) и приложения (12 с.). Работа изложена на 150 страницах компьютерного текста, содержит 15 таблиц, 16 рисунков. Список литературы включает 324 источника, в том числе 91 зарубежных авторов.
Нанотехнологии в пищевой промышленности
Использование схожих «строительных элементов» и инструментов анализа в различных научных дисциплинах может привести в будущем к синтезу информационных, био- и нанотехнологий [285].
Переход в наноразмерное состояние сопровождается изменением фундаментальных свойств вещества, и вследствие этого обладает гигантским научно-технологическим и социально-экономическим потенциалом [43, 49, 86, 213].
Характерной особенностью наночастиц является также отсутствие структурных дефектов, что выводит изделия, полученные с применением нанотехнологий на качественно новый уровень [12, 209].
В работах некоторых авторов выявлена тенденция увеличения удельной поверхности агроминералов при изменении их физических свойств под ультразвуковым воздействием. Ими определен механизм изменения физико-химических свойств твердых веществ при переходе частиц в наносостояние, который принято определять термином «размерный эффект» [124, 126, 211].
В работе Уварова Н.Ф. и Болдырева В.В. выделяются два типа размерных эффектов: слабые – когда изменение физико-химических свойств вызвано увеличением удельной поверхности веществ, и такие системы относят к микрокристаллическим с размером порядка 10-6 м, и сильные – когда наблюдаемые изменения свойств веществ невозможно объяснить поверхностными явлениями и такие системы относят к нанокристаллическим с размером 1,0-10,0 нм [190]. Исследования некоторых авторов показывают, что свойства наночастиц зависят как от размера, так и их формы [251]. Например, наночастицы, имеющие дендрическую и веретенообразную форму обладают более высокой цитотоксичностью, по сравнению с частицами сферической формы [46, 270, 298, 300, 303].
Области применения наноматериалов в современной науке и технике чрезвычайно разнообразны [24, 112, 139, 197]. Преобладающее место в структуре потребительской продукции наноиндустрии занимает косметическая продукция – 73%, пищевая продукция и упаковка для пищевых продуктов – 10%, строительные материалы и бытовая химия – 8 %, медицинские изделия – 2% [198].
В Российской Федерации по состоянию на декабрь 2013 г., согласно отчетным данным информационно-аналитического центра по проблеме безопасности нанотехнологий и наноматериалов, зарегистрировано 648 наименований продукции наноиндустрии. Из них 572 (88%) представлены различными видами потребительской продукции и 76 (12%) – не потребительской (чистые материалы, промышленное сырь, комплектующие, технологическое оборудование, использующее наночастицы и наноматериалы) [198].
В настоящее время основными областями применения наноматериалов и нанотехнологий являются: конструкционные материалы, производственные технологии, инструментальные материалы, ядерная энергетика, триботехника, элекромагнитная и электронная техника, защита поверхности материалов, медицина и биотехнологии, военная промышленность [10, 80].
Одним из основных направлений применения наноматериалов в атомной энергетике, является производство топливных таблеток из диоксида урана. Исследования показали, что использование нанопорошков позволяет модернизировать технологию производства и повысить характеристики топливных таблеток [147].
Сотрудниками МИФИ показано, что нанопорошки металлов, добавленные в крупнокристаллические порошки, позволяют получить компактные нейтроно-поглощающие материалы для систем управления защиты реактором [149].
Наноструктурированные покрытия обеспечивают некоторые преимущества при производстве режущего инструмента. Наноматериалы с увеличенной площадью межзеренных границ имеют более высокую поверхностную твердость, оказывающую определяющее положительное влияние на износостойкость, и в тоже время наделены широким спектром прочностных характеристик материала, в том числе и в условиях действия циклических термомеханических напряжений [117]. Применение наноматериалов и нанопокрытий для машиностроения дает новые возможности для повышения свойств металла в процессе эксплуатации и для снижения расхода металла за счет облегчения массы изделий в связи с уникальными физико-механическими свойствами материалов [202].
Одним из актуальных направлений разработок в строительстве является применение наноразмерных частиц для создания высокопрочных и долговечных бетонов. Дисперсное армирование повышает физико-механические свойства материалов по всему объему, обладает высокой адгезией к цементу и прочно встраивается в матрицу бетонов, при этом бетон с применением наночастиц имеет срок службы до 500 лет. Так называемый «нанобетон» предназначен для применения в строительстве защитных оболочек атомных реакторов, большепролетных мостов, небоскребов, и т.п. [36].
Благодаря применению нанотехнологий в металлургической промышленности была получена высокопрочная сталь, которая по своим показателям прочности и вязкости не имеет аналогов. Такой материал находит применение при строительстве разного рода дорожных и гидротехнических сооружений. А стальные конструкции с композитными и полимерными нанопокрытиями в несколько раз повышают их стойкость к коррозии и продлевают срок эксплуатации, в том числе и в агрессивных средах [108].
Воздухопроницаемость деревянных или каменных материалов, обработанных специальным наносоставом, не содержим силикон, воск или масло, не изменяется даже при многократном применении. Данное средство можно использовать на пористых впитывающих поверхностях, которые уже при однократном нанесении нанопокрытия полностью проявляют все свои свойства. [17]. Благодаря инновационному покрытию Cool-Colors с наночастицами, которое используется для защиты цветных окон из ПВХ от теплового излучения, отражается до 80% инфракрасных лучей, что препятствует перегреву конструкций.
Изучение острой оральной токсичности
В работе А.В. Серова и др. (2010) представлены теоретическое обоснование и экспериментальные исследования по разработке антимикробного препарата для защиты поверхности колбас на основе наносеребра. Для получения агрегативно-устойчивых высокодисперных металлических частиц серебра был использован химический способ диспергирования этого металла благодаря восстановлению ионного серебра до молекулярного состояния в водно-спиртовой среде в присутствии водорастворимого полимера. Установлено, что при концентрации наносеребра 0,05 % полностью подавляется рост штаммов микроорганизмов. Испытание бактерицидной композиции на основе наносеребра при выработке варено- копченой колбасы показало, что происходит 100 % увеличение срока хранения продукта.
Применение в мясной промышленности наномодифицированных латексных покрытий для защиты колбасных изделий может менять микробиологический статус продукции и существенно пролонгировать сроки е хранения [192]. В статье Duncan T.V. (2011), посвящнной проблемам наноупаковки и безопасности пищевой продукции, рассмотрены возможности производства и применения наносенсоров – индикаторов безопасности и качества пищевой продукции. Их использование предполагается для идентификации условий и сроков хранения пищевой продукции и обнаружения патогенных микроорганизмов. Они могут подавать сигнал о нарушении вакуумной упаковки, о повторной заморозке, о порче продуктов (по выделению соответствующих газов). Например, в сенсоре на кислород используются фотоактивированные наночастицы TiO2. При попадании кислорода индикатор внутри упаковки постепенно меняет цвет.
Одной из ведущих областей использования уникальных свойств наноматериалов является производство упаковочных материалов для пищевых продуктов [224, 241, 252, 261, 280]. Производство гибких высокобарьерных пленок с использованием нанокомпозитов основано ЗАО «Данафлекс-нано» (г. Казань) с участием госкорпорации «Роснано».
Исследованиями Вебер Г. (2010) показано, что введение в состав упаковки наноразмерных частиц титана, серебра и цинка позволяет придать ей новые полезные характеристики, включая газобарьерные свойства, непроницаемость для ультрафиолетовых лучей, антибактериальную активность. В роли основного наноразмерного компонента фотобарьерных упаковочных материалов используются наноразмерные частицы диоксида титана, имеющие сферическую форму и средний диаметр порядка 20-25 нм. В качестве антимикробных упаковочных материалов используются наночастицы металлического серебра, имеющие сферическую форму и средний размер от 5 до 20 нм. Имеются также разработки по использованию в антимикробной упаковке наночастиц оксида цинка.
Проведены экспериментальные исследования влияния наночастиц серебра на процесс формирования молочного геля и его микрофлору. Показано, что наночастицы серебра снижают активность технологической микрофлоры сырных продуктов [172].
Совершенно новым для пищевой промышленности являются ингредиенты, полученные с применением технологии мицеллирования на наноуровне. Использование запатентованного нанотехнологического метода компании Aquanova AG (Германия) позволяет получать продукты тонкого органического синтеза NovaSOL, представляющие собой мицеллярные структуры. Основой данных продуктов являются так называемые пищевые мицеллы диаметром около 30 нм. Солюбилизаты NovaSOL растворимы как в воде, так и в жире, термически и механически стабильны и pH-независимы [109].
Внесение в фарш препарата NovaSOL C в количестве 0,05 % к массе фарша позволяет получить продукт с динамикой роста КМАФАнМ в несколько раз ниже, чем в контрольном образце. Использование мицеллированной формы аскорбиновой кислоты NovaSOL С, дает следующие положительные ее эффекты: возможность полной замены обычных порошкообразных антиокислителей в рецептуре без ухудшения показателей окислительной порчи; использование высокой бактериостатической активности солюбилизата в качестве единственного натурального консерванта; достижение равномерной и более стойкой окраски; благоприятные экономические показатели в связи с единовременной заменой нескольких добавок в рецептуре [109].
Учеными Киевского Национального Университета пищевых технологий подтверждена возможность стабилизации -потенциала свекольного сока буферным комплексом и нанокомпозитом на основе диоксида кремния, чем подтверждена перспективность его использования в технологии производства мясных и мясосодержащих продуктов. Установлено, что пищевая добавка на основе диоксида кремния в форме нанокомпозита количестве 0,1-0,3% улучшает функционально-технологические показатели мясных фаршей, а добавка 2,0 % стабилизированного свекольного красителя обеспечивает приемлемые органолептические показатели для вареных колбасных изделий [97]. Для повышения устойчивости витаминов при тепловой обработке и хранении пищевых продуктов их вводят в виде наноэмульсий. Установлено, что при иммобилизации витаминов в водно-жировых эмульсиях со стабилизаторами на основе альгината натрия и карбоксиметилцеллюлозы можно получать эмульгированные системы, которые обладают повышенной устойчивостью к тепловым режимам, используемым при производстве мясной продукции [95, 138].
Развитие нанотехнологий привело к широкому применению наночастиц искусственного (небиологического) происхождения в молокоперерабатывающей промышленности [25, 116, 223, 230, 263].
Современные достижения биотехнологии позволили выявить новые пищевые материалы: нанотрубки из сывороточных белков, которые кардинально меняют систему формирования пищевых систем и лактулозу, обладающую ярко выраженными бифидогенными свойствами, [138]. Обогащение лактулозой молочных продуктов активно применяют при производстве детского, диетического и лечебного питания. В исследовании академика Храмцова А.Г. (2010) показано использование молочной сыворотки в качестве сырья для нанотехнологических операций. Более 80 % сухого вещества представлено компонентами, размер которых можно отнести к нанообласти: лактоза (70 %) – на уровне 1 нм; минеральные вещества – менее 1 нм в диссоциированном состоянии; сывороточные белки (от 10 нм) полностью соответствуют структуре нанокластеров. Примером реализации достижений нанотехнологии при получении продуктов функционального питания является направленный синтез пребиотиков на основе нанокластеров лактозы и сывороточных белков.
Опытным путем получена наночастица лактоферрин, содержащаяся в белке молока. Данная НЧ обладает целым рядом функциональных качеств: противовоспалительной, антиоксидантной, противоинфекционной, иммуномодуляторной и регенеративной функциями [136, 185]. В работе Будкевича Р.О. (2010) рассматривается реакция Майяра (сахароаминная), широко распространенная в природе и в пищевых технологиях, как основа для образования естественных и синтезированных наночастиц. Продукты реакции Майяра применяются при создании новых лекарственных средств и продуктов лечебно-профилактического питания, а также при разработке консервантов и антибактериальных упаковок нового поколения для хранения продуктов.
Содержание витаминов в мясе и печени уток при использовании в их рационе наноструктурного фосфорита
Было изучено влияние фосфорита и наноструктурного фосфорита на содержание витаминов в мясе и печени уток (рисунки 10 и 11). Наблюдали увеличение содержания витамина А в мясе уток всех опытных групп на 25,0 %. Установлено повышение содержания витамина Е и В2 в мясе уток, получавших наноструктурный фосфорит на 4,2-20,8% и 13,3-20,0 (Р 0,05) и фосфорит - 8,3 и 6,7% соответственно в сравнении с показателями у контрольных аналогов. Следует особенно отметить, что повышение содержания витаминов не выходило за пределы физиологических границ для этого вида птиц.
Использование наноструктурного фосфорита в кормлении уток обусловило повышение содержания витамина Е в печени на 10,9-14,6% (Р 0,05) в сравнении с таковыми в контроле, в то же время применение фосфорита не оказало существенного влияния на этот показатель. Незначительно и не достоверно изменялось содержание в печени витаминов А (увеличилось на 5,0%) и В2 (на 1,7-5,0%), как при использовании фосфорита, так и нанодобавки.
Предубойный осмотр уток и изучение качества мяса проводили согласно «Правилам ветеринарного осмотра убойных животных и ветеринарно-санитарной экспертизы мяса и мясных продуктов», действующих ГОСТов и СанПиН 2.3.2.1078-01 [158, 168].
Содержание витаминов в печени уток, мг/100г При предубойном осмотре и послеубойной ветеринарно-санитарной экспертизе тушек и внутренних органов уток контрольной и опытных групп визуально патологических изменений не установлено. Тушки по внешним признакам были аналогичны друг другу, степень обескровливания их была хорошей, по упитанности они соответствовали требованиям первого сорта, имели хорошо развитую мышечную ткань, отложения жировой ткани характерны, выражены в области шеи, хвостовой части и на грудных мышцах. Поверхность кожи чистая, целостная, без кровоподтеков, килевая кость не выступает, костная система без деформаций. Отмечали характерную бледно-розовую корочку подсыхания [59, 60].
При оценке внешнего вида, цвета и состояния поверхности внутренних органов установлено сходство аналогов контрольной и опытных групп. Визуально внутренние органы у уток всех групп были пропорциональны по величине, специфического цвета для каждого органа, без повреждений и кровоизлияний, без налетов и новообразований [59, 72].
Мясо уток было характерного красного цвета с большей интенсивностью проявления в грудных мышцах и несколько бледнее в бедренной группе мышц, имело специфический запах, свойственный свежему утиному мясу. На разрезе мясо было слегка влажное, при соприкосновении с фильтровальной бумагой влажное пятно не оставляло. Консистенция мяса на разрезе была упругая, при надавливании на него шпателем, остающаяся впадина быстро выравнивалась. Подкожная и внутренняя жировая ткани были бледно-желтого цвета, по консистенции мягкие, эластичные, без постороннего запаха. При нагревании жир был прозрачный и не имел посторонних привкусов [61]. Сухожилия упругие, плотные, поверхность крупных суставов гладкая, блестящая, без повреждений и посторонних запахов.
При проведении пробы варки бульон был прозрачный, с характерным для утиного мяса приятным ароматом. На поверхности бульона жир собирался в виде крупных капель. Была проведена комиссионная дегустационная оценка бульона по 9-ти бальной шкале, показатели представлены в таблице 9. Таблица 9 – Показатели дегустационной оценки бульона из мяса уток
Полученные баллы были довольно высокие, что обосновано свежестью мяса (проба на вторые сутки после убоя). Сравнительно лучшие результаты дегустационной оценки были зафиксированы у бульонов, сваренных из мяса уток, получавших в рационе кормовые добавки 1,0% фосфорита и 0,6% наноструктурного фосфорита.
Проведенные исследования показали, что по органолептическим характеристикам мясо уток опытных групп не отличалось от такового у контрольной группы и соответствовало требованиям стандарта. Тушки уток и внутренние органы уток всех групп согласно «Правилам ветеринарного осмотра убойных животных» и ветеринарно-санитарной экспертизы мяса и мясных продуктов признаны доброкачественными в ветеринарно-санитарном отношении и направлены в реализацию без ограничений. 4.4.2. Химический состав мяса уток
Учитывая то, что одними из основных критериев оценки качества мяса и мясопродуктов являются показатели пищевой и энергетической ценности, был проведен химический анализ мяса уток, показатели которого представлены в таблице 10. Таблица 10 - Химический состав и калорийность мяса уток
Установлено, что использование минеральных кормовых добавок способствовало снижению содержания влаги с большей степенью проявления в мясе уток, получавших нанодобавки: снижение в сравнении с контрольными показателями составило на 3,0-4,0%, при показателях снижения в мясе уток, получавших фосфорит на 1,9%. Уменьшение влаги в мясе уток было обусловлено увеличением минеральных компонентов за счет поступления с кормовыми добавками макро- и микроэлементов, и степенью усвоения их в зависимости от формы добавок - в виде макро - или нанодисперсий. При этом следует особенно отметить, что с наилучшими показателями усваивались наноструктурные добавки: содержание минеральных веществ в мясе уток увеличилось на 19,0; 23,8 и 38,1% (III, IV и V), в мясе аналогов, получавших фосфорит на 23,8%, в сравнении с контрольными показателями.
Легкодоступная форма усвоения элементов обусловила увеличение основных показателей пищевой ценности – белков и жиров. Несмотря на то, что достоверной разницы в содержании белка и жира в мясе уток контрольной и опытных групп не установлено, просматривалась тенденция к увеличению этих показателей в мясе опытных уток. Количество белка и жира в мясе уток, получавших наноструктурный фосфорит, увеличилось на 8,4; 10,2; 6,6 и 5,9; 10,3; 8,8 (III, IV и V) соответственно, при показателях увеличения в мясе уток, получавших фосфорит – на 4,2 и 1,5%, в сравнении с контрольными аналогами.
Увеличение количества питательных компонентов и уменьшение влаги в мясе способствовало увеличению энергетической ценности. Калорийность в мясе уток контрольной группе была – 535,5 кДж/100 г, в мясе уток, получавших наноструктурную добавку – 574,1; 590,3 и 576,4 (III, IV и V) ккал, в мясе уток, получавших фосфорит – 551,1 кДж/100 г, что было больше показателей контрольных аналогов на 6,72; 9,28; 7,1 (III, IV и V) и 2,83 (II) соответственно.
Таким образом, по химическому составу мясо уток, получавших наноструктурные кормовые добавки, было подобно мясу уток контрольной группы и аналогам, получавшим фосфорит. В то же время применение наноструктурного фосфорита в кормлении уток обусловило повышение в мясе количества белка, жира и достоверное увеличение минеральных веществ, в пределах физиологических нормативных границ
Санитарно-гигиеническая оценка полуфабрикатов «филе грудки утиное «Пряное» и «окорочок утиный «Любительский»
Проведенная ветеринарно-санитарная экспертиза тушек и внутренних органов показала, что по органолептическим характеристикам мясо уток опытных групп, получавших в рационе фосфорит и разные дозы наноструктурного фосфорита, не отличалось от такового у контрольной группы и соответствовало требованиям стандарта. Тушки по внешним признакам были идентичны друг другу, степень обескровливания их была хорошей, по упитанности они соответствовали требованиям первого сорта, имели хорошо развитую мышечную ткань, отложения жира были характерно выражены в области шеи, хвостовой части и на грудных мышцах. Поверхность кожи чистая, целостная, без кровоподтеков, килевая кость не выступала, костная система без деформаций. Визуально внутренние органы у уток всех групп были пропорциональны по величине, специфического цвета для каждого органа, без повреждений и кровоизлияний, без налетов и новообразований.
Тушки уток и внутренние органы уток всех групп согласно Правилам ветеринарного осмотра убойных животных и ветеринарно-санитарной экспертизы мяса и мясных продуктов признаны доброкачественными в ветеринарно-санитарном отношении и направлены в реализацию без ограничений.
Комиссионная дегустационная оценка бульонов из мяса уток по показателям аромата, внешнего вида, прозрачности и вкусу выявила соответствие их требованиям нормативных показателей, однако, лучшие значения отмечали у бульонов, сваренных из мяса уток, получавших в рационе кормовые добавки 1,0% фосфорита и 0,6% наноструктурного фосфорита - 8,62 и 8,67 баллов, соответственно, в сравнении с контрольными - 8,48.
Проведенный химический анализ мяса уток показал, что использование макро- и разных доз нанодисперсий фосфорита в качестве минеральных кормовых добавок способствовало снижению содержания влаги в мясе уток на 1,9% и 3,0-4,0% (Р 0,05), соответственно. С наилучшими показателями усваивались наноструктурные добавки: содержание минеральных веществ в мясе опытных уток увеличилось до 2,5±0,32-2,9±0,16% (Р 0,05), в мясе аналогов, получавших фосфорит до 2,6±0,21%, в сравнении с контрольными показателями -2,1±0,13%. Количество белка и жира в мясе уток, получавших наноструктурный фосфорит, увеличилось на 6,6-10,2% и 5,9-10,3% соответственно, при показателях увеличения в мясе уток, получавших фосфорит - на 4,2 и 1,5%, в сравнении с контрольными аналогами. При этом калорийность мяса уток, получавших наноструктурную добавку, составила 574,1±57,8-590,3±59,0 кДж/ЮОг, мяса уток получавших фосфорит - 551,1±49,9 кДж/ЮОг, что было больше показателей уконтрольных аналогов (535,5±24,3) на 6,72-9,28 и 2,83 % соответственно. По химическому составу мясо уток, получавших наноструктурные кормовые добавки, было подобно мясу уток контрольной группы и аналогам, получавшим фосфорит. В то же время применение наноструктурного фосфорита в кормлении уток обусловило повышение в мясе количества белка, жира и достоверное увеличение минеральных веществ.
Проведенные исследования физико-химических показателей мяса уток показывали, что величина рН мясного экстракта в образцах от опытных уток была в пределах нормативных границ для созревшего свежего мяса и колебалась от 5,8±0,94 до 6,2±0,81, что значительно не отличалось от контрольных показателей - 5,8±0,12.
Количество амино-аммиачного азота в мясе уток опытных групп, получавших кормовые добавки разных доз фосфорита в фазе макро- и нанодисперсий, соответствовало нормативным параметрам и колебалось в пределах от 1,02±0,04 до 1,09±0,01 мг/Юмл, при контрольных показателях -1,09±0,02 мг/Юмл. Наличие аммиака и солей аммония в мясе уток контрольной и опытных групп не установлено.
Содержание летучих жирных кислот в мясе уток колебалось от 3,34±0,54 до 3,52±0,24 мг КОН, что было ниже показателя контрольной группы - 3,58±0,34 мг КОН и соответствовало нормативам [158].
При определении продуктов первичного распада белков в мясе уток контрольной и опытных групп получены отрицательные результаты, что свидетельствовало о доброкачественности мяса уток, в рацион которых были введены кормовые добавки фосфорита и наноструктурного фосфорита.
Проведенные исследования физико-химических показателей мяса свидетельствуют о том, что введение в рацион уток наноструктурного фосфорита не оказывает отрицательного воздействия на качество мяса, что позволяет реализовывать его на общих основаниях.
Бактериологические исследования мяса уток, в рационах которых использовали фосфорит и наноструктурный аналог, показывают, что количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ) было значительно ниже показателей ГОСТ Р 50396.1-2010 (не более 1,0х105 КОЕ/г): в контрольных образцах – 1,6х104 КОЕ/г, в опытных: от уток, получавших фосфорит – 2,1х102 КОЕ/г, от уток, получавших разные дозы наноструктурного фосфорита – колебалось в пределах от 1,0х102 до 2,5х103 КОЕ/г. При исследовании мяса от уток всех групп на патогенные микроорганизмы в т. ч. сальмонеллы и Listeria monocytogenes не выделены. По бактериологическим показателям мясо контрольных и опытных уток, получавших в рационе кормовые добавки фосфорит и наноструктурный фосфорит, соответствовало требованиям нормативных значений, и было рекомендовано для реализации на общих основаниях.