Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Аналитический обзор литературы
1.1 Производство и потребление мясных продуктов 10
1.2 Сырье животного происхождения. Характеристика и особенности 12
1.3 Свойства и особенности коллагена
1.3.1 Способы воздействия на коллаген 20
1.3.2 Области применения коллагена 25
1.3.3 Роль коллагеновых волокон в питании человека 33
1.4 Сырье растительного происхождения. Характеристика и особенности
1.5 Взаимодействие сырья животного и растительного происхождения
1.6 Способы консервирования пищевых продуктов 40
Заключение по обзору литературы 43
ГЛАВА 2 Организация постановки эксперимента и методы исследований
2.1 Объекты исследований и схема постановки эксперимента 45
2.2 Методы исследований 49
2.3 Обработка объектов исследований 59
ГЛАВА 3 Получение продуктов ферментативной обработки и изучение их свойств
3.1 Определение химического состава и свойств коллагенсодержащего сырья
3.2 Получение продуктов ферментативной обработки из субпродуктов крупного рогатого скота и изучение их свойств
3.3 Изучение структуры продуктов ферментативной обработки 76
3.4 Изучение возможности использования продуктов ферментативной обработки в технологии мясных изделий
ГЛАВА 4 Создание и изучение свойств биологически активных композитов
4.1 Математическое моделирование рецептур композитов 87
4.2 Изучение химического состава и свойств композитов 97
4.3 Изучение влияния сублимированных продуктов ферментативной обработки на свойства биологически активных композитов
4.4 Влияние длительности хранения сублимированных продуктов ферментативной обработки на свойства биологически активных композитов
4.4.1 Влияние длительности хранения сублимированного продукта ферментативной обработки легкого на свойства биологически активных композитов
4.4.2 Влияние длительности хранения сублимированного продукта ферментативной обработки рубца на свойства биологически активных композитов
4.4.3 Влияние длительности хранения сублимированного продукта ферментативной обработки мясной обрези свойства биологически активных композитов
4.5 Изучение безопасности использования коллагеназы при получении композитов
ГЛАВА 5 Использование биологически активного композита на основе рубца в технологии мясных изделий
5.1 Разработка технологии и комплексное исследование вареных колбасных изделий с биологически активным композитом на основе сухого рубца
5.2. Разработка технологии и комплексное исследование цельнокусковых мясных продуктов с биологически активным композитом на основе сухого рубца
5.2.1 Разработка рецептуры рассола для инъецирования и изучение его свойств
5.2.2 Изучение свойств цельнокусковых мясных изделий с биологически активным композитом на основе сухого рубца
5.3 Изучение биологической ценности мясных продуктов с помощью испытаний «in vivo» на белых мышах
Результаты работы и выводы 168
Перечень использованных сокращений 170
Список использованных источников 169
Информации
- Свойства и особенности коллагена
- Получение продуктов ферментативной обработки из субпродуктов крупного рогатого скота и изучение их свойств
- Изучение влияния сублимированных продуктов ферментативной обработки на свойства биологически активных композитов
- Разработка технологии и комплексное исследование цельнокусковых мясных продуктов с биологически активным композитом на основе сухого рубца
Введение к работе
Актуальность. В последние годы намечены положительные тенденции в изменении структуры питания населения России и за счет сбалансированности по основным его показателям. Однако, сохраняются недостатки в потреблении белков животного происхождения, пищевых волокон и ненасыщенных жирных кислот. Состояние мясной индустрии в условиях дефицита животноводческого сырья требует внедрения новых технологий, способствующих получению продуктов питания повышенной пищевой ценности.
К одному из перспективных источников белка, помимо сырья растительного
происхождения, относится коллагенсодержащее, но в мясной отрасли наблюдается
недостаточно эффективное его использование. Физиологическое действие
указанного белка позволяет относить его к пищевым волокнам, улучшающим
обмен веществ и функционирование желудочно-кишечного тракта. Для улучшения
функционально-технологических свойств соединительнотканных белков
разрабатываются новые способы его модификации, с целью их использования при производстве высококачественных пищевых продуктов. Однако, их пищевая ценность остается недостаточно высокой, за счет несбалансированности по аминокислотному составу и относительно низкой переваримости.
В условиях существующих технологий мясной промышленности,
производство продуктов с повышенной пищевой ценностью обходится достаточно дорого. Отсюда актуальным является разработка новых биотехнологических способов и технологий модификации данного вида сырья для производства продуктов питания требуемого количества и качества.
При этом, опираясь на принципы пищевой комбинаторики, перспективно
сочетание ингредиентов животного и растительного происхождения для взаимного
обогащения конечного продукта эссенциальными веществами, о чем
свидетельствуют научные работы отечественных и зарубежных ученых: А.С. Большакова, А.И. Жаринова, Н.К. Журавской, Н.Н. Липатова-мл, А.Б. Лисицына, И.А. Рогова, Е.И. Титова, Р.М. Салаватулиной, D.T. Hopkins, B.T. Torun и др.
В соответствии с развитием АПК, технологические процессы производства многокомпонентных белковых композитов с заданными свойствами, относятся к важнейшим аспектам пищевых и перерабатывающих отраслей, что определяет целенаправленное использование в их составе небелковых компонентов, обеспечивающих принадлежность безопасных пищевых продуктов к изделиям функционального назначения.
Поэтому разработку новых способов получения белковых композитов на основе низкосортного биомодифицированного коллагенсодержащего сырья, обогащенного важнейшими биологически активными компонентами для обеспечения сбалансированного питания населения страны, следует считать актуальной.
Работа проводилась в рамках Гранта Президента РФ ведущих научных школ: НШ – 5834.2014.4 «Формирование функциональной направленности пищевых продуктов для различных групп населения на основе животного и растительного сырья с использованием биопрепаратов и биологически активных веществ» (Научный руководитель – акад. РАН Е.И. Титов).
Целью диссертационной работы являлось расширение ассортимента мясных продуктов путем создания и применения композитов на основе
биомодифицированного коллагенсодержащего сырья в сочетании с полноценным белком, лецитином и йодом.
Основные задачи исследования:
1. Разработать научно обоснованный способ получения продуктов
ферментативной обработки из субпродуктов крупного рогатого скота (рубец,
легкое, мясная обрезь).
2. С учетом медико-биологических требований и собственных исследований
разработать состав биологически активных композитов на основе продуктов
ферментативной обработки субпродуктов крупного рогатого скота и белково-
жировой композиции, содержащей йод в органической форме; определить их
химический состав и важнейшие функционально-технологические свойства на
основе современных методов исследования.
3. Используя сублимационную сушку получить сухие продукты
ферментативной обработки субпродуктов крупного рогатого скота и изучить их
влияние на основные свойства и показатели биологически активных композитов.
4. Выбрать и научно обосновать наиболее рациональное соотношение
ингредиентов в композите для использования в технологии мясных изделий.
5. Оценить сохранность йода в составе биологически активного композита
при производстве мясных продуктов.
6. Разработать технологии мясных продуктов разных видов с
использованием биологически активного композита и исследовать их химический
состав, показатели качества и безопасности; провести апробацию в промышленных
условиях.
7. С помощью опытов «in vitro», изучая аминокислотный состав, и «in vivo»,
проводимых на лабораторных животных (белых мышах SNK) с использованием
ростового метода охарактеризовать пищевую и биологическую ценности мясных
продуктов.
8. Разработать проекты технической документации на изделия вареные
колбасные и мясные цельнокусковые с использованием биологически активного
композита. Оценить экономическую эффективность от внедрения разработанных
технологий в производство.
Научная новизна работы.
- Разработаны и экспериментально подтверждены технологические
параметры биомодификации субпродуктов крупного рогатого скота с целью
получения новых продуктов ферментативной обработки, содержащих фрагменты
коллагеновых волокон; изучены их свойства.
- С помощью микроструктурных исследований установлено, что в результате
образования крупных фрагментов коллагеновых волокон с молекулярной массой (в
среднем) 216,08 кДа, полученные продукты ферментативной обработки возможно
использовать в качестве структурообразователя в технологическом процессе
производства мясных изделий.
Спроектирован и установлен рациональный состав, изучены свойства и потребительские характеристики биологически активного композита для использования в технологии мясных изделий с целью их обогащения минорными компонентами.
Научно обосновано использование сублимационной сушки в качестве способа сохранения исходных свойств разработанных биологически активных композитов.
- Доказано «in vitro» и «in vivo», что разработанный биологически активный
композит повышает биологическую ценность готовых мясных изделий.
- Установлена сохранность йода в мясных продуктах - до 70%, что
способствует повышению физиологического статуса человека.
- Доказана технологическая целесообразность применения разработанного
композита в технологии различных видов мясных изделий.
Практическая значимость.
- Разработан способ модификации субпродуктов крупного рогатого скота.
Техническое решение, представленное в диссертационной работе, подтверждено
заявкой на патент РФ 2015109790 «Разработка способа получения
биомодифицированного коллагенового препарата для создания на его основе
биологически активного комплекса».
Разработаны научно обоснованные составы биологически активных композитов на основе продуктов ферментативной обработки субпродуктов крупного рогатого скота и белково-жировой композиции.
Установлено, что введение разработанного биологически активного композита в различные виды мясных продуктов не ухудшает их органолептические характеристики и пищевую ценность, способствуя при этом повышению функционально-технологических свойств готовых изделий.
- Разработаны проекты технической документации на изделия вареные
колбасные и мясные цельнокусковые с использованием биологически активного
композита.
- В производственных условиях ОАО «Мясокомбинат Раменский»
(Московская обл., г. Раменское) проведена промышленная апробация
разработанных видов продуктов.
Установлена экономическая эффективность использования биологически активного композита в технологии мясных изделий – 15,8 тыс. руб. на 1 тонну продукции.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертация соответствует пунктам 2, 5, 7 паспорта специальности 05.18.04 – «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств» и пунктам 5, 13 паспорта специальности 05.18.07 – «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ».
Апробация работы. Основные положения работы и результаты
исследований были представлены на следующих конкурсах и конференциях:
Студенческая конференция технологического факультета Московского
государственного университета прикладной биотехнологии (Москва, 2011 г.); X, ХI
Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Живые
системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2011, 2012 г.);
Международная конференция молодых ученых «Проблемы пищевой
безопасности» (Москва, 2013 г.); X Международная научно-практическая конференция «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2013 г.); VII Конференция молодых ученых и специалистов научно-исследовательских институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Росссельхозакадемии (Москва, 2013 г); VIII Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2014 г.); ХI Международная научно-практическая конференция «Техника и технология: новые перспективы развития» (Москва, 2014
г.); Международная научно-практическая конференция «Новые подходы,
принципы и механизмы повышения эффективности производства и переработки
сельскохозяйственной продукции» (Волгоград, 2014, 2015 г); III Международная
научно-практическая конференция «Инновации: перспективы, проблемы,
достижения» (Москва, 2015 г), XXI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы науки» (Москва, 2015 г).
Результаты работы отмечены дипломом и медалью за научную работу по
изучению возможности использования продуктов ферментативной обработки из
говяжьих субпродуктов как основы для создания биологически активного
комплекса, представленную на конкурсе молодых ученых на лучшую научно-
исследовательскую работу в рамках VIII Московского международного конгресса
«Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2014); дипломом и
золотой медалью за инновационную разработку сублимированного
биомодифицированного композита для мясной отрасли, представленную на «Всероссийском смотре-конкурсе пищевых продуктов, продовольственного сырья и инновационных разработок» (Волгоград, 2014); дипломом за доклад «Возможность использования композита на основе биомодифицированного коллагенсодержащего сырья и минорных компонентов в технологии вареных колбас», в рамках XXI Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (Москва, 2015 г).
Награждена дипломом «Института Международного Образования, Инк.» (США, 2013 г.).
Публикации. По результатам исследований, изложенных в диссертационной работе, опубликовано 17 печатных работах, в т.ч. статей в журналах, рекомендованных для опубликования основных результатов исследований ВАК Минобрнауки РФ – 3; заявка на патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5
глав, включающих аналитический обзор литературы, методы исследований и
главы, посвященных собственно экспериментальным исследованиям с
обсуждением их результатов, выводов, списка литературы, содержащего 177 источников отечественных и зарубежных авторов, и приложений. Работа изложена на 286 страницах машинописного текста, содержит 97 страниц приложений, 43 таблицы и 41 рисунок.
Свойства и особенности коллагена
Основные экспортёры баранины и ягнятины – Новая Зеландия и Австралия, по экспорту птицы выделяются страны ЕС и США [94].
В связи со сложившейся обстановкой, предприятия мясной отрасли выпускают комбинированные продукты. Одна из основных ролей по замене мясного сырья (до 25% и более) отводится компонентам растительного происхождения и вторичным продуктам переработки [7, 10, 11, 12].
Использование сырья растительного происхождения в технологии мясных продуктах позволяет не только обогатить готовые изделия биологически активными вещества (витамины, макро- и микронутриенты), но и дает возможность направленно регулировать качественные характеристики продукции [99, 114, 127, 133, 146].
Соединительнотканные компоненты обогащают продукты пищевыми волокнами, улучшающие работу желудочно-кишечного тракта, в частности и состояние организма человека, в целом [15, 16, 39, 54, 55]. Поэтому, интенсивно развиваются биотехнологические способы комплексной переработки коллагенсодержащего сырья для получения экологически безопасной продукции направленного действия с заданными качественными показателями [31].
Устойчивая тенденция использования этих компонентов в технологии мясных продуктов обусловлена широкими возможностями: функциональ-ными свойствами и низкой стоимостью [57]. Это позволяет применять их в комбинированных продуктах без снижения качества и пищевой ценности мясных изделий с одновременным повышением эффективности производства [63].
При решении вопросов более полного использования мясного сырья важным моментом является возможность увеличения объемов выработки полноценных мясных продуктов за счет вовлечения в производство побочных продуктов переработки скота (шкура, субпродукты, конечности и др.), огромные ресурсы которого реализуются далеко не рационально. Лишь около 30 % белка потребляемого населением земного шара поступает в организм с продуктами животного происхождения. Поэтому в последние годы многие ученые из разных стран говорят о крайне неоптимальном использовании мясных субпродуктов, которые могут стать дополнительным источником животного белка [67, 74, 95, 100, 106, 113].
В процессе переработки мясного сырья на предприятиях мясной отрасли скапливается большое количество субпродуктов с высоким содержанием соединительно-тканных белков. Часть этого сырья применяется для изготовления мясных изделий, другая, хотя и имеет определенную пищевую ценность, используется недостаточно эффективно или вообще не используется.
В зависимости от пищевой ценности субпродукты подразделяют на две категории. В первую категорию входят – язык, печень, почки, мозги, сердце, мясная обрезь, получаемая при обработке всех частей туши всех видов убойных животных; во вторую – головы, селезенка, калтыки, легкие, рубец и другие. Субпродукты - хороший источник белка. По его содержанию многие субпродукты категории практически не уступают мясу (в среднем 20%). Значительное количество животного белка имеется и в субпродуктах категории, в частности, в селезенке, легких, рубце, сычуге.
По содержанию полноценных белков они уступают мышечной ткани, однако являются хорошим источником биологически активных и жизненно важных веществ: аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов [2, 37, 86, 149, 150, 151].
Подавляющее большинство этих субпродуктов обладают специфическими лечебными и профилактическими свойствами, а следовательно, могут и должны быть более широко использованы для производства диетических продуктов.
Легкое крупного рогатого скота – субпродукты категории, состоящие из легочной паренхимы – тонкостенных эпителиальных мешочков – альвеол, которые благодаря кровеносным капиллярам и тонкой сетки эластических и ретикулиновых волокон имеет губчатую структуру. Характерным признаком легочной ткани являются своеобразная складчатая слизистая оболочка и хрящевые кольца и вставки в бронхах большего диаметра. После термической обработки легочная паренхима разрушается, теряет свою губчатость и приобретает более интенсивную окраску. Структура хрящевых образований (колец или пластин) почти полностью сохраняется и позволяет достоверно дифференцировать этот орган. По содержанию полноценных белков легкое уступает мышечной ткани, однако является хорошим источником биологически активных и жизненно важных веществ: аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов. Легкое мало используется в пищевой промышленности [147, 148].
Рубец крупного рогатого скота способствует активизации перистальтики желудочно-кишечного тракта и обладает рядом других положительных свойств. Он богат ферментами, микро- и макроэлементами, по содержанию общего белка, из которого около 50% приходится на соединительную ткань, приближается к говядине.
Говяжий рубец, являясь животным сырьем и имея клеточную структуру, в силу своего строения (гладкая мышечная ткань образована двумя слоями, волокна каждого из которых расположены перпендикулярно друг к другу, соединительная ткань, обладающая повышенной жесткостью), и природы белков (содержание коллагена достигает 50% от общего количества белков), обладает низкими потребительскими свойствами [124, 140]. Внутренняя поверхность стенки рубца сформирована крупными уплощенными ворсинами. В ворсинах и подстилающих их слизистом и подслизистом слоях выявлено большое количество волокнистых элементов, представленных преимущественно коллагеновыми волокнами различной толщины. Эти волокна собраны в плотные толстые пучки, пересекающиеся в различных направлениях, формируя сложную трехмерную сеть [96].
Получение продуктов ферментативной обработки из субпродуктов крупного рогатого скота и изучение их свойств
Функциональные свойства коллагеновых белков, применительно к технологии мясных продуктов, во многом зависит от их структуры. В нативном состоянии коллагеновые волокна обладают невысокими функционально-технологическими свойствами, что обусловлено низкой доступностью активных групп (функциональных, гидрофильных групп) и центров. Следует отметить, что сильно дезагрегированные коллагеновые фракции, например, желатин, хотя и обладает способностью набухать и образовывать студни, недостаточно хорошо удерживает влагу по сравнению с коллагеновыми фракциями более высокого массового порядка.
Поэтому, исследовали условия для получения оптимальных гидролизованных форм коллагеновых белков заданной степени биоагрегации с преобладаением высоко- и среднемолекулярных пептидных фракций, обладающие высокой технологической функциональностью. Известно, что скорость биохимических процессов резко возрастает при увеличении площади контакта реагируемых фаз. Коллагенсодержащее сырье первоначально подвергали механическому воздействию, а затем биомодифицировали. Для этого исследуемое коллагенсодержащее сырье – легкое, рубец и обрезь крупного рогатого скота, было промыто проточной водой, зачищено и подвергнуто измельчению на волчке через подрезную решетку с диаметром отверстий 5-6 мм. Ферментативную обработку проводили в водном растворе фермента - измельченное коллагенсодержащее сырье обрабатывали раствором коллагеназы с различной массовой долей фермента в водном растворе. Для этого соответствующее количество препарата растворяли в воде (соотношение вода:сырье составляло 1:2) и заливали этим раствором измельченное сырье. Гидромодуль выбран эмпирически, с учетом полного покрытия слоем жидкости обрабатываемого сырья для равномерного распределения ферментного препарата.
Критерием эффективности служило накопление продуктов гидролиза, имеющие в своем составе пептидные связи и обладающие высокими функционально-технологическими свойствами, а также минимальные потери белковых фракций. Концентрация ферментного препарата выбиралась из характеристического ряда 0,01; 0,05; 0,1 и 0,2% к массе сырья, при продолжительности воздействия 2 и 4 часа. Данные режимы обработки установлены исходя из ранее проведенных экспериментов [18]. Целесообразно биомодифицировать выбранное коллагенсодержащее сырье в пределе от 2 до 4 часов. При продолжительности обработки менее 2 часов происходит недостаточный гидролиз коллагеновых фракций, в связи с чем не обеспечивается их потенциальная возможность к самоструктурированию после выделения из сырья. Увеличение продолжительности обработки свыше 4 часов приводит к возрастанию потерь коллагеновых фракций и ухудшению функциональных характеристик конечного продукта.
Для получения объективного представления о влиянии ферментативной обработки на основные свойства нативного сырья определяли массовую долю влаги в продуктах ферментативной обработки (далее ПФО), потери белка, водосвязывающую, жироудерживающую и водоудерживающую способности. Фильтрат получали по окончании стадии ферментирования, посредством механического отделения жидкой субстанции от субстрата через фильтр с диаметром отверстий 0,1 мм под действием силы тяжести.
Необходимо отметить, что наибольшие изменения структуры, наблюдаемые визуально, произошли со всеми образцами, обработанными ферментным раствором коллагеназы, концентрацией 0,20 %, как при 2, так и при 4 часах обработки. Содержание влаги в них выше, чем в других образцах, обработанных растворами концентрацией 0,05 и 0,10 %, соответственно, структура имела мазеобразную консистенцию и отделение фильтрата не происходило. Увеличение концентрации ферментного препарата приводило к интенсификации деструкции коллагеновых волокон и глобулярных мышечных белков и выходу части белковых веществ в фильтрат. Повышенное содержания белка в фильтрате можно характеризовать как нежелательное явление, приводящее к постепенному снижению количества белка в ПФО с увеличением концентрации препарата, израсходованного на ферментацию.
Показатели содержания влаги и белка полученные при исследования продуктов ферментативной обработки приведены в таблице 9.
Для простоты восприятия описываемых далее результатов экспериментов принято следующее обозначение вариантов обработки: ПФО х/t, где ПФО – продукт ферментативной обработки (для легкого КРС – ЛФО; для рубца КРС -РФО; для мясной обрези КРС - ОФО); х – концентрация ферментного препарата; t – продолжительность обработки. Вариантам обработки были присвоены номера от 1 до 8 по возрастанию, соответственно: №1 - 0,01/2; №2 - 0,05/2; №3 - 0,10/2; №4 - 0,20/2; №5 - 0,01/4; №6 - 0,05/4; №7 - 0,10/4; №8 - 0,20/4.
При обработках отмечены наибольшие визуальные изменения структуры, произошедшие во всех образцах, обработанных раствором коллагеназы концентрацией 0,20 %, с продолжительностью процесса 2 и 4 часа. Содержание влаги в них было выше, чем в образцах, обработанных раствором ферментного препарата, концентрацией 0,01, 0,05 и 0,10%, соответственно. Поэтому, их можно отнести к псевдопластичным полимерным системам, не проявлявшим синерезиса.
В образцах ферментированного легкого по вариантам 0,05/4 и 0,10/4 присутствовало наибольшее количество влаги по сравнению с нативным сырьем; увеличение составило 7,6 и 8,1%, соответственно. Содержание влаги в образцах ферментированного легкого 0,01/2 и 0,05/2 было близко или примерно на 1% превышало значение для нативного сырья. При обработке раствором коллагеназы происходило уменьшение содержания влаги в ферментированном рубце по сравнению с исходным сырьем.
Для продукта ферментативной обработки легкого увеличение массовой доли влаги можно объяснить повышением межцепного расстояния и разрывом мостиков между субъединицами коллагена. В продукте ферментативной обработки обрези, помимо мышечных белков присутствует рыхлая соединительная ткань (жировая), подвергаемая набуханию и гидролизу. Следует отметить минимальные потери белка, которые были характерны, независимо от параметров обработки, для рубца после ферментации.
Потери белковых веществ для всех образцов при концентрации коллагеназы 0,01 и 0,05%, независимо от продолжительности обработки, были небольшими и составили, например, для ЛФО 0,01/4 - 1,69%, для ОФО 0,01/4 - 0,98%. Увеличение концентрации ферментного препарата приводило к интенсификации деструктивных изменений коллагеновых волокон и мышечных белков и достигло максимума при концентрации коллагеназы 0,10 и 0,20%, за счет проникновения вглубь белка и дополнительного гидролиза коллагена. В результате происходил распад белка, он переходил в жидкую фракцию и вымывался из пространственной сетки.
Минимальные потери белковых веществ, по сравнению с другими видами сырья, независимо от параметров обработки, наблюдались для рубца после модификации. Потерю белковых веществ можно объяснить диспергированием коллагена и его удалением из ПФО в раствор. Однако, в рубце общее содержание коллагена выше, по сравнению с другими образцами, но при обработке происходил его частичный гидролиз, поэтому в фильтрат переходило меньшее количество диспергируемого белка и, если даже белок присутствовал в растворе, он все равно находился в объёме общей системы.
Изучение влияния сублимированных продуктов ферментативной обработки на свойства биологически активных композитов
Целью дальнейших исследований являлось изучение влияния продолжительности хранения полученных сублимированных продуктов ферментативной обработки на основные свойства биологически активных композитов. Необходимо отметить, что ПФО хранили в двухслойном пакете из алюминиевой фольги и полиэтилена. Выбранный упаковочный материал обеспечивал следующие преимущества: продукт не контактировал с воздухом и светом, отсутствие адсорбции влаги и посторонних запахов. Температурный режим оставался постоянным (15С) в течение всего эксперимента. Такие температурные параметры выбраны с учетом условий в складских промышленных помещениях. оценн ые белки, жиры, в итамины, минеральные вещества и других жизненно важные нутр иент ы [8, 19, 20, 21, 24, 6 2, 66, 72, 78]. Так им образом , прак тиче ски в се необходимые компоне нты, а так же п ищевые волокна, можн о получить из продукции животного прои схождения. В таблице 1 пре дставле ны о сновные микро- и м акроэлемент ы, которые входят в соста в м ясного сырь я и г отовой к употреблению продукции [66, 1 22].
Усвояемые в еществ а и к алорийность мяса (в 100 г съе добной ча сЭти) ксперименты осуществляли после регидратирования образцов в различные временные периоды (через 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 35 сут. хранения). При этом тичеос-к ая ценноспть , кк ал ределяли химическоий состав, функционально-технологические свойства, й показатели окислительной порчи и содержание йода.
Исследования по изучению микробиальной порчи композитов посчитали ны необязательной, поскольку основное внимание было направлено на изучение вышеперечисленных показателей свойств, т.к., они, на наш взгляд, являются ключевыми для изучения основных характеристик биологически активного на 1- й ка тегории композита и возможности установления его в технологии мясных продуктов. Изучение влияния продолжительности хранения ПФО на свойства биологически активных композитов проводили в течение 35 сут., т.к. при далее не были установлены существенные изменения функционально-технологических показателей исследуемых образцов. на 2- й ка тегории Далее представлены результаты, полученные в ходе испытаний.
Результаты изменения исследуемых показателей для композитов на основе сухого ЛФО в зависимости от длительности его хранения приведены на рисунках 20 – 23.
Результаты, представленные на рисунке 22, свидетельствуют, что в процессе хранения сухого ЛФО ВСС исследуемых образцов незначительно уменьшается и на 35 сутки хранения образцов. Это уменьшение достигло в среднем 8% относительно контроля. Однако наилучшие результаты показали образцы композитов при соотношении ПФО:БЖК = 10:90; 50:50, что можно объяснить большим содержанием в них растительного сырья, которое имеет наиболее высокую водосвязывающую способность по сравнению с используемым сырьем животного происхождения.
Аналогичную динамику можно наблюдать для таких показателей как водоудерживающая и жироудерживающая способности, т.е. уменьшение составило для ВУС, в среднем 38%, для ЖУС – 20%. Наиболее высокие результаты анализируемых показателей были зафиксированы для образцов 10:90 и 50:50, что можно объяснить теми же причинами, что были описаны ранее.
Следует отметить, что уменьшение значений функционально технологических свойств для всех образцов, не зависимо от соотношения компонентов, было постепенным. Однако, следует заметить, что на 5-ые сутки хранения, как видно из рисунка 22, наблюдается резкое уменьшение значений водоудерживающей способности. Вероятно, это можно объяснить начальным перераспределением слоев компонентов в композитах в процессе хранения ЛФО. Б) Водоудерживающая способность 10:90 50:50 75:25 90:10 В) Жироудерживающая способность Изменение функционально-технологических свойств композитов на основе регидратированного ЛФО в процессе его хранения
Изучаемые показатели структурно-механических свойств наиболее существенны по сравнению с другими для расчета перемещения продуктов в рабочих органах машин и аппаратов и, кроме того, более глубоко характеризуют внутреннюю сущность объекта, т.е. его качественные показатели.
Изменение структурно-механических показателей композитов на основе регидратированного ЛФО в процессе его хранения Значения предельного напряжения сдвига (рис. 23) в процессе хранения снижались, что можно объяснить изменением структуры (химический состав и количество соединительнотканных белков). Увеличивается количество модифицированного коллагена, исходная структура которого изменена, что проявилось особенно на 20 сутки хранения. Снижение на 35 сутки этого показателя составило в среднем 15%. Эта динамика наблюдалась для всех исследуемых композиций. Однако образцы с соотношением ЛФО:БЖК 75:25 и 50: 50 претерпевали в процессе хранения самые незначительные изменения этих показателей, как по скорости, так и по их величине.
Разработка технологии и комплексное исследование цельнокусковых мясных продуктов с биологически активным композитом на основе сухого рубца
Анализ жирнокислотного состава контрольного и опытного образцов мясных цельнокусковых изделий выявил различия в изменении общего количества насыщенных и ненасыщенных кислот. Содержание жирных кислот в опытном образце значительно выше, вследствие обогащения мясного продукта БАК, в состав которого входит соевый летитин – источник жирных кислот. Так, содержание пальмитиновой кислоты в жире опытного изделия увеличилось на 1,8 %, а миристиновой и стеариновой понизилось на 0,3 и 1,32 %, соответственно. Содержание олеиновой кислоты в опытном изделии увеличилось в 1,07 раза, а пальмитолеиновой и линолевой - в 1,7 и 1,12 раз, соответственно. Содержание линоленовой кислоты наблюдалось только в опытном образце. По результатам представленных данным о жинокислотном составе, можно с уверенностью говорить об обогащении мясного продукта с БАК полиненасыщенными жирными кислотами.
Для изучения равномерности распределения посолочной смеси в готовом изделии, а также подтверждения участия компонентов БАК (фрагменты коллагеновых волокон) были проведены микроструктурные исследования готовых изделий, результаты которых представлены на рисунке 39.
Анализируя результаты микроструктурных исследований, можно сделать вывод, что в контроле и опытном образцах присутствовала почти исключительно мышечная ткань с небольшим количеством фрагментов жировой и соединительной тканей, входящих в состав мышечного каркаса. В них обнаруживаются компоненты эндомизия и более грубые волокнистые прослойки перимизия, а также некоторое количество жировых клеток. Целостность клеточных мембран клеток мышечной и соединительной тканей вне зоны фрагментации основном сохраняется.
В опытном образце обнаруживается локальное присутствие соевого изолированного белка, мелких частиц тканей рубца и повышенное количество продуктов распада мышечной ткани, особенно в зонах инъекции. В целом, контрольный и опытный образцы незначительно отличаются.
В опытном образце обнаруживается локальное присутствие соевого изолированного белка, мелких частиц тканей рубца и повышенное количество продуктов распада мышечной ткани, особенно в зонах инъекции. В целом, контрольный и опытный образцы незначительно отличаются.
Также был проведен расчет экономической эффективности внедрения разработанной рецептуры мясного цельнокускового продукта с использованием биологически активного композита, прибыль составила 5,9 тыс. руб. на 1 тонну продукции в результате увеличения выхода (приложение В). Предлагаемая технология мясного цельнокускового продукта, обогащенного биологически активным композитом на основе коллагена и белково-жировой композиции, может в дальнейшем получить практическое применение.
Одним из основных этапов исследований, связанных с разработкой пищевых продуктов, обогащенных биологически активными веществами, предназначенных для коррекции нарушений пищевого статуса человека, является тестирование их биологической ценности.
Ранее (глава 5) с помощью экспериментальных исследований было установлено, что введение БАК в мясные продукты повышает содержание общего белка и приближает их аминокислотный состав к показателям, рекомендованных ФАО/ВОЗ. Наряду с уже изученными показателями, биологическая ценность белка определяется в опытах «in vivo» таким показателем как коэффициент эффективности белка.
С целью подтверждения повышения биологической ценности мясных продуктов с разработанным композитом, в условиях экспериментально-биологической лаборатории ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора, были проведены исследования «in vivo» на растущих белых мышах.
Изучение биологической ценности мясных продуктов проводили путем расчета коэффициента эффективности белка ростовым методом, основанным на оценке скорости роста лабораторных животных.
Эксперименты проводили на лабораторных белых мышах линии SNK (сертификат на животных представлен в Приложении), которые делили на группы по половому признаку случайным образом. Количество особей в каждой группе составляло 11. Длительность эксперимента составляла 21 день. В ходе исследований учитывались индивидуальные показатели поедаемости корма, внешний вид, поведение и физическое состояние лабораторных животных, определяли прирост, длину тела и хвоста каждой особи.
Для проведения испытаний использовали 4 группы животных, 2 контрольных и 2 опытных. Контрольные группы кормили готовыми мясными продуктами, полученными без введения БАК. Животные опытных групп получали образцы мясных продуктов с композитом. Следует отметить, что рацион корма всех животных состоял из выработанных мясных продуктов и комбикорма, содержащего сбалансированный состав компонентов (Сертификат на комбикорм представлен в Приложении Б). Таким образом ежедневный рацион белых мышей был смешанным и содержал в своем составе половину мясного продукта. Воду и корм животные получали без ограничений (рис.40-41).