Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Концепция создания альтернативных вариантов рациональных технологий мясных продуктов нового поколения с адаптированными пищевыми добавками 9
1.1 Цель и задачи исследования 17
Глава 2. Методология экспериментальных исследований 19
2.1 Общая схема проведения исследований 19
2.2 Условия организации экспериментов и характеристика объектов исследования 20
2.2.1 Рациональное использование мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза при производстве мясопродуктов 22
2.2.2 Разработка состава. функционального модуля на основе молочной сыворотки с целью модификации свойств фаршевых систем из сырья, с нетрадиционным характером автолиза 23
2.2.3 Использование комплекса препаратов животного и растительного происхождения для направленного регулирования качественных характеристик PSE свинины при производстве вареных колбас 25
2.2.4 Разработка состава и технологии многоцелевого функционального модуля - полифункциональной пищевой добавки, на основе деминерализованной молочной сыворотки 29
2.2.5 Разработка альтернативных технологий и рецептур колбасных изделий категории «Халяль» с использованием молочного белково-углеводного препарата «Лактобел-ЭД» и растительных жиров 32
2.3 Методы и методики исследований 33
Глава 3. Теоретическое и экспериментальное обоснование принципов регулирования технологических характеристик мясного сырья с различным характером автолиза для производства мясопродуктов с прогнозируемыми показателями качества 40
3.1 Причины появления и объемы мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза, поступающего на промышленную переработку 41
3.1.1 Основные причины образования PSE, RSE и DFD свойств 41
3.1.2 Объемы мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза, поступающего на переработку из промышленных комплексов 46
3.1.3 Структура мясного сырья, поступающего на переработку из фермерских и подсобных крестьянских хозяйств 51
3.2 Сравнительный анализ характеристик сырья с PSE, DFD и NOR свойствами 55
3.2.1 Изменение технологических характеристик мясного сырья в процессе автолиза 55
3.2.2 Влияние характера и длительности автолиза мышечной ткани говядины и свинины на их цветовые характеристики 69
3.2.3 Исследование белковой и липидной фракций говядины и свинины в зависимости от характера и глубины автолиза 82
3.3 Совершенствование методики сортировки мясного сырья по характеру
автолиза в ранний послеубойный период 99
Научно-практические выводы и рекомендации 111
Глава 4. Исследование технологических аспектов рационального использования мясного сырья снетрадиционным характером автолиза 113
4.1 Особенности использования сырья с различным характером автолиза при производстве мясопродуктов 113
4.2 Обоснование технологических параметров процесса посола мясного сырья со свойствами PSE и DFD 121
4.3 Комбинационные системы с заданными свойствами на основе PSE и DFD сырья 131
4.4 Разработка принципов использования в технологии эмульгированных мясопродуктов из сырья с различным характером автолиза в качестве коагуляционного раствора молочной сыворотки 133
4.4.1 Опыт и перспективы производства эмульгированных мясопродуктов без оболочки 133
4.4.2 Изучение процесса совместимости компонентов бинарной системы «молочная сыворотка - Na-КМЦ» 136
4.4.3 Исследование физико-химических свойств поверхностного слоя и обоснование режимов формования колбасок без оболочки 147
Научно-практические выводы и рекомендации 155
Глава 5 Научные принципы регулирования функционально-технологических характеристик мясного сырья с PSE свойствами 157
5.1 Теоретические аспекты направленного регулирования ФТС мясного сырья с PSE свойствами 157
5.2 Формирование научных принципов регулирования ФТС фаршевых систем из свинины PSE 170
5.2.1 Изучение влияния белковых препаратов растительного и- животного происхождения на ФТС фаршевых систем на основе PSE свинины 170
5.2.2 Оценка влияния фосфатных препаратов на ФТС фаршевых систем и характеристики готового продукта из PSE свинины 178
5.2.3 Возможности регулирования цветовых характеристик готового продукта из PSE свинины лактулозосодержащими препаратами 184
5.3 Применение многоцелевых функциональных модулей для направленного регулирования ФТС фаршевых систем из свинины PSE 197
5.3.1 Разработка многоцелевых функциональных модулей, обеспечивающих корректировку ФТС фарша и качество готового продукта из PSE свинины... 197
5.3.2 Проектирование рецептур вареных колбас из PSE свинины, с использованием многоцелевых функциональных модулей на основе белковых, фосфатных и лактулозосодержащих препаратов 207
Научно-практические выводы и рекомендации 215
Глава 6. Разработка технологии адаптированного к мясным системам функционального пищевого модуля на основе деминерализованной молочной сыворотки 213
6.1 Системный анализ и выбор источника рекальцинирования мясных систем 214
6.2 Изучение возможности использования деминерализованной молочной сыворотки для модификации ФТС белковых препаратов растительного и животного происхождения
6.2.1 Исследование минерального состава деминерализованной молочной сыворотки 226
6.2.2 Изучение возможности использования деминерализованной молочной сыворотки для инициирования процесса гелеобразования соевых белковых препаратов 23 О
6.2.3 Влияние деминерализованной молочной сыворотки на процессы структурирования мясных систем 237
6.2.4 Изучение эмульгирующей способности белков деминерализованной молочной сыворотки и функциональных модулей на их основе 243
6.2.5 Оценка влияния многоцелевого функционального модуля на ФТС фаршевых систем и качественные характеристики мясопродуктов типа вареных колбас 253
6.3 Разработка принципиальной технологической схемы и аппаратурного
оформления линии производства многоцелевого функционального модуля на
основе деминерализованной молочной сыворотки 258
Научно-практические выводы и рекомендации 266
Глава 7. Научно-практические аспекты разработки альтернативных технологий мясопродуктов нового поколения с использованием функциональных модулей на основе растительных жиров и молочныхбелково-углеводньгх концентратов 269
7.1 Аналитическое обоснование и экспериментальные исследования для определения альтернативного компонентного состава мясопродуктов категории «Халяль» 270
7.1.1 Обоснование и подбор липидной составляющей 270
7.1.2 Обоснование и подбор белковых компонентов - эмульгаторов и стабилизаторов БЖЭ для модульных систем с использованием растительных жиров
7.2 Оценка стабильности белково-жировых эмульсий на основе «Лактобел-ЭД» и их влияния на ФТС фаршевых систем 288
7.3 Оптимизация рецептур колбасных изделий категории «Халяль» 297
Научно-практические выводы и рекомендации 3 05
Глава 8. Реализация биотехнологического потенциала мясного сырья с различным характером автолиза и адаптированных пищевых добавок при разработке инновационных технологий мясопродуктов 308
8.1Технологии вареных колбас из мясного сырья с разным характером автолиза 308
8.1.1 Технология вареных колбас из сырья со свойствами DFD 308
8.1.2 Технология вареных колбас из PSE свинины с использованием адаптированных многоцелевых функциональных модулей 312
8.2 Технология колбасок без оболочки из мясного сырья с различным характером автолиза 322
8.3 Технология вареных колбас с использованием МРК «Лак-СОМ» с і регулируемым содержанием ионизированного кальция 327
8.4 Технологии вареной и полукопченой колбас категории «Халяль» с использованием МБУК «Лактобел-ЭД» и растительных жиров 334
Глава 9. Социально-экономическая значимость и экологическая оценка разработанных технологий 344
Выводы 349
Список используемой литературы
- Цель и задачи исследования
- Разработка состава и технологии многоцелевого функционального модуля - полифункциональной пищевой добавки, на основе деминерализованной молочной сыворотки
- Объемы мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза, поступающего на переработку из промышленных комплексов
- Комбинационные системы с заданными свойствами на основе PSE и DFD сырья
Введение к работе
Актуальность работы. Животноводческое сырье, являющееся объектом переработки предприятий мясной промышленности, сочетает в себе сложнейший комплекс свойств, предопределяющих эффективность его использования при производстве продуктов питания. Повышение эффективности промышленной переработки мясного сырья, производство мясопродуктов, обеспечивающих многообразие потребительских свойств, требует расширения и углубления сведений о составе и свойствах перерабатываемого сырья и ингредиентов и их изменениях под воздействием технологических факторов. В этой связи проблема соответствия технологических процессов и специфики качества перерабатываемого сырья достижению адекватных потребительских свойств готовых изделий, включая их экологическую безопасность, биологическую и энергетическую ценность, хранимоспособность имеет существенное значение.
Особую актуальность эта проблема приобретает в условиях резко обозначившихся различий в технологических свойствах мясного сырья, относящегося к различным группам с био- и физико-химической спецификой, классифицируемых как DFD, NOR и PSE. Исследованиями российских и зарубежных ученых И. А. Рогова, А. С. Большакова, Н. К. Журавской, А. Б. Лисицина, Л. С. Кудряшова, Ю. Ф. Ореш-кина, А. И. Жаринова, Ю. В. Татулова, R. Hamm, F. Wirt, С.-O. Honikel, C. Fischer и др. установлено, что сырье со свойствами PSE и DFD оказывает существенное влияние на качественные характеристики мясопродуктов и требует корректировки функционально-технологических характеристик в процессе его переработки.
В этой связи исследования, направленные на выбор и изучение определяющих показателей технологической и функциональной адекватности мясного сырья, поступающего на промышленную переработку, его дифференциацию по качественным показателям и разработку на этой основе эффективных технологий, основанных на использовании биотехнологического потенциала как мясного сырья, так и адаптированных для сырья с DFD, NOR и PSE свойствами, пищевых добавок, являются актуальными и способствуют решению проблемы обеспечения различных социально-возрастных и национальных групп населения высококачественными мясными изделиями.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка научных принципов проектирования рецептур и альтернативных технологий мясопродуктов нового поколения с применением адаптированных многоцелевых функциональных модулей с заданным биотехнологическим потенциалом.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
- на основе анализа информационного файла и теоретических предпосылок разработать концепцию создания альтернативных технологий мясопродуктов нового поколения с адаптированными многоцелевыми функциональными модулями;
- изучить структуру поступления, состав и свойства мясного сырья категорий PSE и DFD в сравнении с NOR, (на примере сырьевой зоны Ставропольского края), и обосновать принципы комплексной корректировки свойств мясных систем, содержащих мясо с аномальным развитием автолиза;
- теоретически обосновать и экспериментально исследовать степень совместимости и возможности комплексного использования белковых препаратов животного и растительного происхождения, пищевых фосфатов и лактулозы для регулирования ФТС и цветовых характеристик фаршевых систем из мясного сырья со свойствами PSE при производстве вареных колбас;
- теоретически обосновать и практически реализовать возможность создания молочно-белкового концентрата на основе деминерализованной молочной сыворотки с заданным содержанием ионизированного кальция для регулирования ФТС мясных фаршевых систем и обогащения мясопродуктов макроэлементами;
- изучить возможность применения молочных белково-углеводных концентратов на основе деминерализованной сыворотки и растительных жиров в технологии колбасных изделий категории «Халяль»;
- разработать и апробировать технологии мясопродуктов с использованием белково-углеводных функциональных модулей с адаптированными свойствами, обеспечивающими высокое качество мясопродуктов, и дать рекомендации по применению их в мясной промышленности;
- провести социально-экономическую и экологическую оценку значимости разработанных технологий.
Концептуальная направленность работы состоит в системном анализе функционально-технологических свойств говядины и свинины категорий PSE, NOR и DFD, теоретическом и экспериментальном обосновании научных принципов кондиционирования мясного сырья с использованием многоцелевых функциональных модулей на основе компонентов животного и растительного происхождения для проектирования рецептур и рациональных технологий мясных продуктов.
Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена научная концепция создания и использования адаптированных пищевых добавок для регулирования функционально-технологических свойств, обеспечивающих стабиль-ность качества и высокую пищевую ценность изделий из мясного сырья как с NOR свойствами, так и с нетрадиционным характером автолиза.
В результате анализа и обобщения результатов комплексных аналитико-инструментальных исследований сформулированы научные принципы переработки мясного сырья групп PSE и DFD с учетом специфичности его биотехнологического потенциала.
Сформулированы принципы и разработаны теоретические аспекты регулирования свойств свинины PSE путем комплексного использования белковых, фосфатных и углеводных препаратов при производстве вареных колбас.
Теоретически обоснована и практически доказана денитрифицирующая и цветорегулирующая роль лактулозы и лактулозосодержащих препаратов в технологии мясопродуктов.
Получены и систематизированы данные, характеризующие биологическую ценность, минеральный состав, физико-химические и функционально-технологические свойства полифункциональной пищевой добавки на основе деминерализованной молочной сыворотки с регулируемым содержанием ионизированного кальция.
Экспериментально подтверждена возможность использования бинарной системы на основе молочной сыворотки в качестве коагуляционного раствора в альтернативных технологиях колбасок без оболочки из мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза.
Доказана принципиальная возможность многоцелевого использования пищевых модулей на основе молочных белково-углеводных концентратов нового поколения и растительных жиров в альтернативных технологиях мясопродуктов функциональной направленности.
Практическая ценность. Разработана и апробирована методика сортировки полутуш говядины в зависимости от характера автолиза в ранний послеубойный период.
В результате изучения динамики комплекса физико-химических и функционально-технологических показателей мясного сырья со свойствами PSE, NOR, DFD оптимизированы технологические параметры его переработки и принципы формирования качества вареных колбасных изделий, основанные на биотехнологическом потенциале сырья.
Разработаны рекомендации по использованию в качестве коагуляционного раствора при производстве колбасок без оболочки из сырья с нетрадиционным характером автолиза бинарной системы «молочная сыворотка – Na-карбоксиметил-целлюлоза». Установлен компонентный состав коагуляционного раствора и режимы обработки колбасок без оболочки.
Разработана технология вареных колбас из PSE свинины с применением многоцелевых пищевых модулей, регулирующих функционально-технологические свойства мясного сырья.
Разработана технология получения молочно–растительного концентрата «Лак-СОМ» на основе деминерализованной сыворотки, с прогнозируемым содержанием ионизированного кальция, адаптированного к использованию в колбасном производстве. Разработаны рекомендации по применению препарата «Лак-СОМ» при производстве вареных колбас.
Сформулированы требования к пищевой и биологической ценности, а также к технико-технологическим условиям использования комплекса молочного белково-углеводного концентрата на основе деминерализованной сыворотки и жиров растительного происхождения при производстве мясопродуктов категории «Халяль». Разработаны и предложены конкретные рецептуры и технологии вареных и полукопченых колбас.
Результаты комплексных исследований реализованы в разработке ТД (ТУ): вареные колбасные изделия (3 наименования), колбаски без оболочки (1 наименование), полукопченые колбасы (1 наименование), полифункциональный молочно-раститель-ный концентрат (1 наименование).
Предложенные технологии апробированы на действующих предприятиях мясной промышленности Ставропольского края, Волгоградской и Самарской областей. Разработанная технология вареных колбас из PSE свинины отмечена дипломом VIІ Московского международного салона инноваций и инвестиций (2006 г).
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе в лекционных и лабораторных курсах, дипломном и курсовом проектировании при подготовке специалистов пищевого профиля и аспирантов СевКавГТУ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международных (Москва – 2004, 2007, 2008 гг., Ставрополь-Пятигорск – 2003 г., Калининград – 2005г., Ставрополь 2006, 2008 гг., Краснодар – 2007 г.), Всесоюзных (Ленинград – 1986г., Москва – 1988 г., Харьков – 1989 г.), Всероссийских и региональных (Москва – 1987, 1988 гг., Кемерово – 1991, 1993 гг., Краснодар – 2005 г., Ставрополь – 2008 г., Вологда – 2007 г.) конференциях, конгрессах и симпозиумах.
Публикации. Основные результаты, представленные в диссертации, отражены в 86 публикациях, в том числе 1 монографии, 1 учебном пособии. По результатам работы получено 1 авторское свидетельство и 2 патента, 14 статей опубликованы в журналах и изданиях рецензируемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и 9 глав, выводов и списка литературы, содержащего ссылки на 417 источников, 18 приложений. Основной текст работы изложен на 376 страницах, включает 89 таблиц 99 рисунков.
Цель и задачи исследования
Использование при производстве мясопродуктов сырья, имеющего признаки PSE, а также различных белковых препаратов приводит к снижению выраженности цвета готовой продукции, поэтому мясоперерабатывающие предприятия вынуждены применять разнообразные коллоранты красно-розовой гаммы. При этом следует отметить, что большая часть препаратов на основе натуральных пигментов нестабильна по составу и свойствам, в связи с чем их спектральные характеристика претерпевают существенные изменения в процессе технологической обработки сырья и при последующем хранении готовой продукции. Применение. синтетических красителей ограничивается отсутствием абсолютной гарантии их безопасности для здоровья человека. Кроме того, в комбинированных мясных системах, содержащих белковые добавки, повышается количество остаточного нитрита в готовом продукте. Поэтому при использовании PSE сырья, имеющего бледный цвет, а так же при использовании белковых препаратов, необходимо изыскивать дополнительные цветообразующие добавки, позволяющие не только скорректировать цвет готового продукта, но и способствующие более, полному вовлечению нитрита в процесс цветообразования.
С целью создания восстановительных условий, необходимых для. протекания цветообразования, увеличения стойкости окраски и смягчения соленого вкуса в рецептуры мясопродуктов включают сахар. Его можно добавлять в виде моносахаридов (фруктозы, глюкозы, галактозы), дисахаридов (сахарозы) и полисахаридов (крахмала). Установлено, что присутствие лактозы в молочных 14 белково-углеводных концентратах положительно влияет на цветовые характеристики мясных изделий, при этом снижается количество остаточного нитрита натрия в готовом продукте. За рубежом, а в последние годы и в нашей стране, выпускаются продукты, содержащие производную лактозы - лактулозу, которая является активным бифидус-фактором и используется при производстве продуктов детского питания и функционального назначения, а также при лечении и предупреждении различных заболеваний ЖКТ. Можно полагать, что использование данного типа углеводов, позволит регулировать цветовые характеристики готового продукта из сырья со свойствами PSE за счет более полного вовлечения нитрита натрия в реакцию цветообразования.
Каждый из функциональных компонентов белковой и небелковой природы, используемый в технологии мясопродуктов из PSE сырья, позволяет корректировать отдельные свойства фаршевых систем, но в целом проблема качества готового продукта остается нерешенной. В этой связи представляет научный и практический интерес системный подход к проектированию и использованию многоцелевых функциональных модулей на основе препаратов животного и растительного происхождения, адаптированных к характеристикам используемого мясного сырья для получения продуктов гарантированно высокого качества.
Анализ современных представлений о составе и свойствах мясного сырья, а также наиболее ценного и перспективного элемента многокомпонентных систем — молочного белка (молочная сыворотка, сухое обезжиренное молоко, молочные белково-углеводные концентраты и т.д.) позволяет прийти к заключению, что их комплексное использование дает возможность не только повысить биологическую ценность готового продукта и улучшить ФТС сырья и мясных систем, но и может обеспечить, при определенных условиях, направленное регулирование хода некоторых био- и физико-химических процессов за счет реализации биотехнологического потенциала естественных систем, присутствующих в исходных компонентах.
Рассматривая вопрос использования молочной сыворотки в качестве одного из рецептурных компонентов мясопродуктов, следует уделить особое внимание 15 специфичности его состава - значительному количеству кальция[77,238]. С одной стороны необходимо учитывать, что взаимодействие ионов кальция с кальцийзависимыми белками мышечной ткани, являющейся основным элементом мясного сырья, вызовет изменения структуры белковых молекул, что повлечет за собой изменение функционально-технологических свойств сырья (эмульгирующей, гелеобразующей и водосвязывающей способности). С другой стороны это возможность обогащения ценным макроэлементом пищевых продуктов лечебно-профилактического и функционального назначения.
Применение кальция в пищевой промышленности и, в частности при производстве мясопродуктов, обусловлено, прежде всего, дефицитом данного минерала в питании человека. Существует значительный разрыв между концентрациями поступающего и удерживаемого в организме человека Са2+. Недостаточное потребление столь важного для организма элемента приводит прежде всего к деминерализации костной ткани. Поэтому в последнее время особенно остро стоит проблема создания продуктов питания, содержащих в своем составе легкоусвояемый кальций, позволяющих уменьшить дефицит этого минерала. Кальцинирование мясных систем, кроме диетической и лечебно-профилактической направленности, способно оказывать влияние на функционально-технологические характеристики мясных белков. Однако имеющиеся сведения зачастую носят противоречивый характер и не отражают полностью технологической возможности использования кальция, в том числе в комплексе с белками животного и растительного происхождения.
Разработка состава и технологии многоцелевого функционального модуля - полифункциональной пищевой добавки, на основе деминерализованной молочной сыворотки
Разработка состава и технологии многоцелевого функционального модуля - полифункциональной пищевой добавки, на основе деминерализованной молочной сыворотки
Экспериментальные исследования по разработке состава и технологии полифункциональной пищевой добавки на основе деминерализованной сыворотки, ее промышленная апробация и способы использования велись в соответствии со схе- мой организации исследований (рис. 2.5) поэтапно:
1. Изучение минерального состава и свойств натуральной и деминерализованной молочной сыворотки.
2. Исследование влияния деминерализованной молочной сыворотки на функционально - технологические свойства белков растительного и животного происхождения с учетом содержания в сыворотке ионизированного кальция.
3. Изучение влияния многокомпонентных систем на основе деминерализованной подсырной и творожной сыворотки на качественные показатели фаршевых мясопродуктов.
4. Разработка технологии и апробация нового вида молочно-растительного концентрата на основе деминерализованной молочной сыворотки.
Систематизация и анализ литературной информации, выбор объектов исследования Белки животного и растительного происхождения Натуральная и деминерализованная молочная сыворотка Изучение функционально-технологических свойств деминерализованной молочной сыворотки и ее влияния на ФТС белков животного и растительного происхождения 6,12,16,20 Проектирование компонентного состава молочно-растительной добавки на основе деминерализованной молочной сыворотки
Модельные фаршевые системы с использованием молочно-растительной добавки 1,5,9,10,13,14,15,20 С Разработка состава и технологии мо лочно-растительного препарата «Лак СОМ» 1,2,3,4,5,6,7,8,11,21,22 Разработка рекомендаций по использованию препарата «Лак-СОМ» при производстве мясопродуктов 1, 3,4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 17, 18,19, 20, 22,23,24 Экономическая эффективность Экологичность технологии Научно-практические выводы и рекомендации Схема исследований по разработке состава и технологии полифункциональной пищевой добавки на основе деминерализованной сыворотки
Для оценки состава и свойств исследуемых объектов определяли: величину рН (активная кислотность) (1), концентрацию катионов и анионов (2), концентрацию ионизированного кальция (3), массовую долю золы (4), массовую долю влаги (5), массовую долю белка (6), содержание лактозы (7), титруемую кислотность (8), во-досвязывающую способность (9), водоудерживаюшую способность (10), индекс растворимости (11), эмульгирующую способность (12), содержание NaCl (13), предельное напряжение сдвига (14), пластичность фарша (15), критическую концентрацию гелеобразования (16), содержание нитрозопигментов (17), содержание остаточного нитрита натрия (18), активность воды (aw) (19), степень пенетрации (20), относительную биологическую ценность (21), микробиологические показатели (22), орга-нолептическую оценку (23), цветовые характеристики (24).
Для проведения деминерализации молочной сыворотки использовали установку ЭД-mini (производства фирмы «Mega», Чехия).
Электродиализный модуль ЭД-3 (ED-Z) состоит из нескольких частей, основной из которых является многокамерная система, состоящая из неоднородных мембран RALEX. Мембраны подобраны таким способом, что их свойства оказывают существенное влияние на качественные и энергетические параметры целой системы. Мембраны являются водонепроницаемыми, но одновременно являются электропроводящими (ионопроводящими).
Равномерно чередующиеся катионные и анионные мембраны вместе с подходящими прокладками соединены в стальной раме, образуя систему чередующихся дилуатных и концентратных камер. Основные конструктивные элементы камер обеспечивают проток обессоленных и концентрированных растворов вдоль поверхности мембран, при этом обеспечивают турбулентный характер потока в отдельных камерах.
Электродиализатор гидравлически разделен на две половины- с входами и выходами на обеих сторонах модуля ЭД. Этим обеспечено более равномерное распределение линейной скорости во всех мембранных камерах.
Разработка альтернативных технологий и рецептур колбасных изделий категории «Халяль» с использованием молочного белково-углеводного препарата «Лактобел-ЭД» и растительных жиров Экспериментальные исследования по разработке альтернативных технологий и рецептур колбасных изделий категории «Халяль» с использованием молочного бел-ково-углеводного препарата «Лактобел-ЭД» и растительных жиров проводили по схеме (рис. 2.6) в несколько этапов:
Схема проведения- исследований по разработке технологий и рецептур колбасных изделий категории «Халяль» с использованием МБУП «Лактобел-ЭД» и растительных жиров 1. Изучение состава и свойств белков и жиров растительного и животного происхождения, анализа эффективности их совместного использования. 2. Экспериментальные исследования использования МБУК «Лактобел-ЭД» в технологии колбасных изделий категории «Халяль». 3. Изучение влияния белково-жировых эмульсий на основе МБУК «Лактобел-ЭД», растительного и кокосового масел на ФТС мясных фаршевых систем и качественные показатели готового продукта. 4. Оптимизация рецептур колбасных изделий категории «Халяль». 5. Разработка технологии колбасных изделий категории «Халяль» с использованием молочного белково-углеводного концентрата «Лактобел-ЭД» и растительных жиров.
Для оценки состава и свойств исследуемых объектов определяли: массовую долю влаги (1), массовую долю белка (2), массовую долю жира (3), массовую долю золы (4), перекисное число (5), кислотное число (6), йодное число (7), органолептиче-ские показатели (8), жирнокислотный состав (9), водопоглощающую способность (10), жиропоглощающую способность (11), эмульгирующую способность (12), аминокислотный состав (13), индекс растворимости (14), концентрацию ионов водорода (рН) (15), относительную биологическую ценность (16), водосвязывающую способность (17), предельное напряжение сдвига (18), стабильность эмульсии (19), водо-удерживающую способность (20), степень пенетрации (21), выход готового продукта (22), устойчивость окраски (23), содержание остаточного нитрита (24), цветовые характеристики (25), содержание нитрозопигментов (26), содержание нитрозоами-нов (27), общее количество пигментов (28), содержание нитратов (29), содержание лактулозы (30), содержание лактозы (31), микробиологические показатели (32).
В диссертационной работе в процессе изучения качественных характеристик сырья, модельных систем и готовой продукции, а также характера их изменений под воздействием физико-химических и биотехнологических факторов, осуществляли с помощью комплекса методов исследования, представленных в табл.2.1.
Методы исследования объединены в следующие группы: 1 — исследования химического состава; 2 - исследования физико-химических свойств; 3 - исследования функционально-технологических свойств; 4 - исследования реологических характеристик; 5 — исследования органолептических показателей; 6 - микробиологические исследования; 7 - исследования безопасности сырья и продуктов; 8 - изучение медико-биологических показателей.
Моделирование молекул оксида азота, лактулозы и фрагмента миоглобина (гемм железа) и исследование их свойств вели с использованием пакета прикладных программ HyperChem Release 7.01 for Windows Molecular Modeling System.
Объемы мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза, поступающего на переработку из промышленных комплексов
Согласно проведенным маркетинговым исследованиям рынков мяса [166], в период с 1990 по 2000 год структура поголовья скота существенно изменялась. Так, в 1990 году стадо в Российской Федерации состояло на 37 % из крупного рогатого скота, на 25 % - из свиней, на 38 % - из коз и овец, а в 2000 году - на 46 % из крупного рогатого скота, на 30 % — из свиней, на 24 % — из коз и овец. Подобное перераспределение связано с резким уменьшением поголовья овец и коз. Поголовье крупного рогатого скота до 2000 года неуклонно уменьшалось. В 2000 — 2002 годах уменьшалось поголовье крупного рогатого скота ежегодно на 3 - 4 %. Интенсивное уменьшение поголовья крупного рогатого скота отмечено в 2003 - 2004 годах (сокращение численности голов крупного рогатого скота на 6 %). В свиноводстве в 2001 - 2002 годах происходил рост числа поголовья (в среднем на 2 - 3 %).
С 2000 года сохранилась устойчивая тенденция в структуре распределения поголовья скота по категориям хозяйств: доля крупного рогатого скота, свиней, овец и коз снижалась в сельскохозяйственных организациях и увеличивалась в хозяйствах населения [166].
Проведенные ранее исследования, позволили установить, что значительная часть мясного сырья, полученного от выращенных в промышленных комплексах животных, имеет нетрадиционные качественные характеристики [32, 252], которые влияют на основные свойства готовой продукции. До 1994 года основным поставщиком сырья для мясной промышленности являлись крупные животноводческие комплексы и специализированные сельскохозяйственные предприятия. В настоящее время произошли серьезные изменения в животноводческом секторе АПК, около 60 % от общего количества скота, поступающего на убой, поставляет население и фермерские хозяйства [166], при чем тенденция увеличения этой доли сохраняется.
Влияние мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза на качество готовой продукции определило необходимость проведения исследований структуры объемов мясного сырья, поступающего из хозяйств населения и фермерских хозяйств конкретного региона. Исследования проведены на примере сырьевой зоны мясоперерабатывающего комплекса ООО «Прасол Ставрополья» Ставропольского края Изобильненского района.
Установлено, что основной вид животных, поступающих на убой (около 40 % от общей живой массы скота), составляют свиньи. Согласно статистическим данным мясоперерабатывающего предприятия ООО «Прасол Ставрополья» наибольшее количество свинины поступало из близлежащих районов Труновского, Красногвардейского и Изобильненского районов. В общей сложности поставки свинины из перечисленных районов составляют 81,2 % от общего количества поступающих на убой животных.
Исследования качественных характеристик свинины, поступающей из этих районов, проведены с целью определения количественных соотношений сырья по характеру автолиза в зависимости от сезона поступления для дальнейшей рацио 53 нальной переработки при производстве колбасных изделий. Исследования проводились в течение 2-х лет в период с 2003 по 2004 гг. (включительно).
Качественные характеристики поступившего на переработку мясного сырья определяли как органолептически, так и инструментально. Инструментальное измерение проводили с помощью рН-метрии (по схеме предложенной ВНИИМП). Уровень pHi - измерялся через час после убоя (рН максимум определяли в двух мышцах) для определения PSE свойств. Вторичное измерение величины рН проводили через 24 часа после убоя, что позволило выделить мясное сырье со свойствами DFD и NOR.
Структура объема мясного сырья в зависимости от характера автолиза и сезона поступления свинины на предприятие представлена на диаграммах (рис. 3.3).
Диаграммы соотношения свинины с различным ходом автолиза в зависимости от сезонного поступления на переработку ЗАО «Прасол Ставрополья»
Анализ полученных в течение двухлетнего периода данных позволяет сделать вывод о том, что максимальное количество сырья с отклонениями в характере автолиза приходится на зимний и летний периоды, что обусловлено перепадами температур при транспортировке и предубойной выдержке и перегревом животных. Отмечено, соответственно, что в летний период времени количество PSE свинины, поступающей на мясоперерабатывающее предприятие, составляет примерно 40 % от общей массы сырья, т.е. наибольшее количество. Причем повышение доли PSE сырья имеет место у всех поставщиков. По-видимому, это связано с перегревом животных во время транспортировки в летний период и влиянием предубойной выдержки на животных. Увеличение экссудативной свинины в летнее время года объясняется также подавлением деятельности щитовидной железы у животного [92]. Кроме того, в летний период наблюдалось появление RSE сырья.
В осенний и весенний периоды наблюдалось снижение доли PSE и DFD сырья. Однако общий процент PSE сырья оставался достаточно высоким. Следует отметить, что значительные объемы PSE свинины, поставляемые на предприятие хозяйствами населения и фермерскими хозяйствами, по-видимому связаны с тем, что при выращивании были использованы те же породы и генотипы животных, что и в мясопромышленных комплексах и специализированных сельскохозяйственных предприятиях (ранее колхозах и совхозах).
Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что независимо от поставщиков (крупный откормочный комплекс или частное фермерское хозяйство) на переработку поступает значительное количество мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза, о чем свидетельствует большой объем свинины различных качественных групп - около 40 % - PSE и 8 % - DFD. При этом отмечено увеличение количества свинины с DFD свойствами на 1 — 3 % по сравнению с ранее полученными данными (табл. 3.1-3.4).
Согласно данным российского института аграрного маркетинга в период 2003 - 2004 гг. Наблюдалось резкое сокращение поголовья свиней. Объем производства обеспечивал потребность нашей страны в свинине лишь на 30 %, а недостающие 70 % восполнялись за счет ее импорта в замороженном виде [222]. В этот период в связи с запретами импорта говядины (из-за «коровьего бешенства» в Канаде и США) и птицы (из-за эпидемии «куриного гриппа») из стран основных поставщиков этих видов мяса, спрос на импортную свинину значительно увеличился [166].
Учитывая большой процент поступления на мясоперерабатывающие предприятия импортного замороженного блочного колбасного мяса свинины, проведены ис 55 следования качественных характеристик данного вида сырья. В процессе исследований замороженных блоков не учитывался фактор сезонности, что связано со временем транспортировки и хранения мясного сырья. Общие результаты исследований в 2003 - 2004 гг. представлены диаграммой на рисунке 3.4.
Как видно из приведенных данных, наличие мясного сырья с отклонениями в характере автолиза, до 37 %, было отмечено в блоках замороженного мяса, что подтверждают исследования ряда авторов [20, 21, 119, 223].
На основании проведенных исследований, можно отметить, что из частных и фермерских хозяйств, а так же из зарубежных стран поступает значительное количество сырья с нетрадиционным характером автолиза. С учетом выявленной неоднородности качества мясного сырья, поступающего на предприятия, целесообразным и своевременным представляется проведение исследований его качественных характеристик и разработка практических рекомендаций по рациональному использованию при производстве мясопродуктов
Комбинационные системы с заданными свойствами на основе PSE и DFD сырья
Установлена взаимосвязь цветового модуля и длительности автолиза. С увеличением срока автолиза образцов повышается и значение цветового модуля, что связано с повышением коэффициентов отражения на спектральных кривых.
Учитывая, что цветовой модуль является суммой координат цвета, установленная зависимость цветового модуля от рН отмечается и для координаты красного, синего и зеленого цвета. С повышением рН исследуемых образцов, значение координат цвета л;, у и z уменьшаются.
С увеличением длительности автолиза образцов, значения координат цвета увеличиваются. Количественная оценка отдельных координат цветности показывает, что с увеличением рН координата красного цвета х, преобладающая в окраске мяса, увеличивается, что согласуется и с визуальной окраской цвета, а координата зеленого цвета у - уменьшается. Установить закономерность изменения координаты синего цвета не удалось. Не удалось отчетливо выявить тенденцию изменения отдельных координат цветности в ходе автолиза. На основании рассчитанных координат цвета и цветности были определены яркость цвета и доминирующая длина волны по диаграмме цветности xyz. Полученные результаты представлены в таблице 3.9.
Как видно из приведенных данных, яркость цвета, позволяющая оценивать количество спектрального цвета в суммарном цветовом отношении, снижается с повышением рН исследуемых образцов. Значения яркости цвета увеличиваются в процессе хранения во всех образцах, что связанно с аналогичным поведением координаты цветам исходя из величины, по которой рассчитывается яркость цвета.
Выявить различия чистоты цвета образцов в зависимости от величины рН не удалось. Значения указанного показателя колеблются в пределах от 40 до 50.
Доминирующая длина волны изменяется в пределах 600 - 620 нм. Наибольшие значения отмечаются для образца DFD. Различия в значениях доминирующей длины волны у образцов PSE и NOR незначительны, что объясняется близостью рассчитанных координат цветности X и У. Закономерность измерения доминирующей длины волны в ходе автолиза выявить не удалось.
В связи с тем, что окраска мышечной ткани в значительной степени определяется наличием пигментов проведено изучение изменения содержания общего количества пигментов, нитрозопигментов, восстановленного миоглобина и метмиогло-бина в зависимости от исходного рН образцов и длительности автолиза.
Динамика изменения гемовых пигментов мышечной ткани свинины в процессе автолиза N образца Длительностьавтолиза,час Величина рН Общее содержание пигментов ОП, ед. опт. пл. Содержание нитрозопигментов в % к ОП Относительное количество метми-оглобина, 582/650 Относительное количество миоглобина, 545/650
Отмечено, что содержание общего количества пигментов (табл. 3.10) растет с повышением рН. Это совпадает с литературными данными [369] о более высоком содержании пигментов в темном мясе. В процессе автолиза содержание общего пигмента незначительно возрастает независимо от рН, по всей видимости, это связано с испарением влаги в образцах при холодильном хранении, следовательно, имеет место повышение концентрации сухих веществ.
С ростом рН образцов содержание метмиоглобина уменьшается. Наибольшее количество его отмечается в мясе с низким рН. Это объясняется нестабильностью миоглобина в мясе PSE, в котором за счет пониженного рН происходит частичная денатурация молекул миоглобина и образуется метмиоглобин окраска которого бледнее и свет от поверхности данного мяса отражается в большей степени. Это согласуется с результатами, полученными при анализе спектров отражения исследуемых образцов. В мясе с высоким рН, как видно из приведенных данных, отмечено большее количество восстановленного миоглобина, что обусловлено плотной структурой мышечной ткани и недостаточным содержанием кислорода для образования оксимиоглобина, так кислород потребляется ферментами мяса [395]. В процессе автолиза происходит увеличение концентрации восстановленного миоглобина независимо от изменения рН. Возможно, это объясняется тем, что низкая температура задерживает образование метмиоглобина из-за снижения активности окислительных ферментов.
Таким образом, данные по изучению цветовых характеристик мясного сырья с PSE и DFD свойствами позволяют прийти к выводу, что отражательная способность мышечной ткани говядины и свинины может быть использована для дифференциации туш убойных животных по характеру автолиза, на его ранних стадиях, в комплексе с величиной рН. Исследуемые показатели тесно связаны с состоянием мышечных белков и их конформационными изменениями в ранний послеубойный период и в процессе охлаждения и холодильного хранения. 3.2.3 Исследование белковой и липидной фракций говядины и свинины в зависимости от характера и глубины автолиза
Состояние мышечных белков в значительной мере определяется характером и временем автолиза. В этой связи представляет несомненный интерес изучение динамики изменения белковых фракций говядины и свинины с аномальным характером автолиза в послеубойный период. С целью обоснования рационального использования мясного сырья с учетом его биотехнологического потенциала проведены исследования содержания остаточного азота в парной и охлажденной мышечной ткани, растворимости мышечных белков и их электрофоретической подвижности в зависимости от характера автолиза и термического состояния. Данные показатели позволяют определить основные функционально-технологические свойства мышеч-ной ткани и направления использования сырья при производстве мясопродуктов.
Быстрое понижение рН может привести к окоченению туши в течении часа после убоя, до того как начато охлаждение [390]. Повышенная температура мышечной ткани при низкой величине рН приводит к ускорению разрушения тропонина-Т, миозина и коннектина [290]. Причиной этого служит активизация ферментативных систем, воздействующих на белки, Р-глюкозидазы и катепсина С, а также высвобождения, вследствие разрушения мембран лизосомальных ферментов и активизированной кальцием протеиназы [289, 290]. По данным дифференциальной сканирующей калориметрии Е. Stabursvik установлено, что в PSE мясе происходит денатурация наименее термостабильной части миозиновой молекулы, приблизительно 50 % легкого меромиозина и субфрагмента первого тяжелого меромиозина, а .также 15 % субфрагмента второго тяжелого меромиозина и 5 % актина [386, 387].
Результатом сочетания высокой температуры и низкого рН мышц является также обширная денатурация саркоплазматических белков. Обнаружено, что сарко-плазматическим белком, денатурировавшим в таких условиях, является креатинки-наза [390].
