автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Формирование и оценка потребительских свойств специальных мясных изделий, выработанных с использованием функциональных ингредиентов продовольственного люпина

На правах рукописи

ЛАХМОТКИНА

Галина Николаевна

Формирование и оценка потребительских свойств специальных мясных изделий, выработанных с использованием функциональных ингредиентов продовольственного люпина

Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

14 ОКТ 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва-2013

005536063

Работа выполнена на кафедре «Товароведения и общественного питания» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Криштафович Валентина Ивановна

Официальные оппоненты: Кудряшов Леонид Сергеевич доктор

технических наук, профессор, главный научный сотрудник ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии

Колобов Станислав Викторович к.т.н., доцент AHO ВПО «Московский гуманитарный институт», профессор кафедры статистики маркетинга и бухгалтерского учета

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Российский

экономический университет

им. Г.В. Плеханова»

Защита состоится «13» ноября 2013 года в 1230 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу, 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе,11, ауд. 302, тел./факс +7 (499) 750-01-11 доб. 7050, +7 (499) 750-01-11 доб. 1751.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств».

С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобр-науки РФ (http://vak.ed. gov.ru/ru/dissertation) и ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» f http i//www. msitpp. ra).

Автореферат разослан «12 »октября 2013 года.

Учёный секретарь Совета Д 212.148.08 ОуЩИ^ к.х.н., доц. B.C. Штерман

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время ограничен ассортимент мясных рубленых изделий специального назначения, а используемые ингредиенты для их производства, в том числе пищевые волокна, в основном импортного производства.

В связи с появлением на рынке генетически модифицированной сои, ученые и производители проявляют интерес к продовольственному люпину, как к потенциальному источнику функциональных пищевых ингредиентов. Включение в традиционные изделия из мяса продуктов переработки люпина, порошкообразных овощей с целью снижения калорийности за счет увеличения содержания пищевых волокон, микро- и макроэлементов, витаминов, создание качественно новых специальных продуктов питания функциональной направленности является актуальной задачей.

В этом направлении существенный вклад внесли исследования отечественных и зарубежных ученых Антиповой JI.B., Гущина В.В., Гоноцкого В.А., Криштафович В.И., Родионовой Н.С., Устиновой A.B., Стефановой И.Л., Тимошенко Н.В., Lin К.-W., Н.Е. Pedersena, J. Quist и др., по разработке комплексного использования сырья растительного и животного происхождения, которые способствуют улучшению пищеварения, адсорбируют и выводят из организма вредные вещества, снижают усвоение жиров, поддерживают уровень общего холестерина и т.д. Исследования, направленные на создание качественно новых специальных продуктов питания с высокими потребительскими свойствами и пищевой ценностью, ориентированные на потребление различными категориями населения являются актуальными.

Степень разработанности темы исследовании. Академиком В.А. Тутелья-ном, И.А. Роговым, Э.С. Титовым, A.A. Кочетковой, А. П. Нечаевым, Т.Б. Цыгановой, Л.Г. Елисеевой определены приоритетные направления в использовании функциональных ингредиентов в мясопродуктах, в том числе пищевых волокон.

Одним из направлений улучшения функциональных свойств, традиционных мясных изделий является использование функциональных ингредиентов из люпина: пищевых волокон из оболочки, люпиновой муки и пасты. Большинство исследований посвящено применению белковой добавки из люпина, а морфологический состав зерна люпина как комплекс пищевых ингредиентов, формирующих функциональную направленность, не исследовался. Недостаточно полно изучены вопросы, связанные с использованием оболочки люпина, как источника пищевых волокон (ПВ). Использование ПВ из оболочки люпина и порошкообразных овощей, улучшающие технологические свойства, товароведные качества и функциональную направленность специальных мясных продуктов остаются малоизученными.

Цели и задачи работы. Целью работы является научное обоснование, разработка рецептур и товароведная оценка инновационных мясных продуктов питания с использованием продуктов переработки продовольственного люпина и порошкообразной белокочанной капусты.

В соответствии с поставленной целью и на основании изученных литературных данных экспериментальные исследования были направлены на решение следующих задач:

- изучить пищевую ценность, физико-химические показатели люпина, потребительские характеристики продуктов из люпина, формирующие функциональную направленность специальных продуктов питания для широких масс населения;

- исследовать содержание антиалиментарных веществ (алкалоидов) в люпине, разработать методы и технологии их удаления с целью улучшения потребительских свойств ингредиентов;

- разработать адаптированную методику по определению компонентного состава нерастворимых пищевых волокон оболочек бобовых культур и порошкообразных овощей, технологию производства пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты, исследовать их физико-химические показатели и технологические свойства;

- обосновать методом компьютерного моделирования рецептуры, ингредиент-ный состав и технологический процесс производства специальных мясных продуктов с использованием люпиновой пасты, пищевых волокон из люпина и порошкообразной капусты;

- исследовать структурно-механические свойства, гистологические показатели фаршевых систем и котлет рубленых из мяса птицы механической обвалки (МПМО) с ПВ из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты;

- провести опытно-промышленную апробацию и комплексную оценку потребительских свойств, качества и безопасности специальных мясных продуктов с люпиновой пастой и ПВ из оболочки люпина и порошкообразной капусты;

- разработать техническую документацию на новые виды специальных продуктов, в том числе продукцию общественного питания с указанными ингредиентами, дать товароведную оценку и определить экономическую эффективность новых технологических решений.

Научная новизна работы. Диссертационная работа содержит элементы научной новизны в рамках пунктов 4,5 и 6 паспорта специальности 05.18.15.

Установлены критерии и показатели оценки морфологического состава зерна люпина для его использования в качестве функциональных пищевых ингредиентов.

Разработана адаптированная методика, позволяющая определять состав нерастворимых пищевых волокон оболочек люпина и порошкообразных овощей, проведен их сравнительный анализ, определен вид ПВ, повышающий потребительские свойства мясных изделий.

Впервые предложена гипотеза удаления алкалоидов из целого зерна люпина биотехнологическим методом с использованием молочной сыворотки, мультиэнзим-ных ферментных препаратов (целлюлолитических, амилолитических и протеалитиче-ских), ультразвуковых процессов (решение от 11.01.2013г. о выдаче патента по заявке № 2011132716).

Теоретически и экспериментально обоснована эффективность применения функциональных ингредиентов (обезгорченной сывороточной люпиновой пасты, пищевых волокон из оболочек люпина) и установлены оптимальные соотношения при производстве мясных продуктов.

Методами математического моделирования обоснованы рецептурно-компонентные решения, обеспечивающие сбалансированность и высокие потребительские свойства вареной колбасы с обезгорченной сухой люпиновой пастой.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в разработке гипотезы удаления алкалоидов из целого зерна люпина биотехнологическим методом с использованием молочной сыворотки, мульти-энзимных ферментных препаратов, ультразвуковых процессов; методики определения составляющих нерастворимых пищевых волокон; компьютерном моделировании рецептур, оценке потребительских свойств специальных мясных изделий, выработанных с использованием функциональных пищевых ингредиентов продовольственного люпина

Исследования, формирующие функциональную направленность пищевых ингредиентов из люпина с научно обоснованными полезными для здоровья свойствами, подтверждают возможность их использования при разработке специальных продуктов питания. Экономический эффект использования пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты при производстве рубленых полуфабрикатах из мяса птицы составил 1340 рублей на тонну продукции.

Методология и методы исследования. Методологической основой диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых определивших биотехнологические факторы, влияющие на процессы удаления алкалоидов люпина, посвященные вопросам формирования качества специальных продуктов и ликвидации дефицита макро - и микронутриентов в питании. При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований, в том числе органолептических, физико-химических, биохимических, реологических, гистологических, а также математические методы при разработке рецептур, статистической обработки результатов исследований. Исследования проводились в 3-5-ти кратной повторности. Уровень доверительной вероятности 0,95.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования морфологического состава зерна высокобелковой бобовой культуры - люпина и обоснование способов получения функциональных ингредиентов при его переработке;

- адаптированную методику определения состава нерастворимых пищевых волокон - оболочки люпина, порошкообразных овошей, результаты физико-химических исследований, технологические показатели;

- гипотезу удаления алкалоидов люпина биотехнологическим методом с использованием молочной сыворотки и ультразвукового генератора; способ и технологию удаления алкалоидов, имеющие техническую новизну и защищенные положительным решением о выдаче патента на изобретение;

- технологию комплексной промышленной переработки люпина, включающей производство пишевых волокон из оболочки люпина, обезгорченной люпиновой пасты из семядолей (или целого зерна) с последующей сушкой или грануляцией;

- рецептуру и технологию производства специальных полуфабрикатов из мяса птицы с ПВ из оболочки люпина, порошкообразной белокочанной капусты, апробированные в реальных условиях производства;

- результаты экспериментального исследования влияния ПВ из оболочки люпина и порошкообразной капусты на органолептические показатели, физико-химические, функционально-технологические, структурно-механические свойства, гистологические характеристики специальных полуфабрикатов из мяса птицы;

- результаты исследования потребительских свойств специальных мясных полуфабрикатов из мяса птицы с пищевыми волокнами и колбасных изделий при замене говядины и свинины обезгорченной люпиновой пастой;

- теоретические аспекты разработки рецептурного состава вареной колбасы с ингредиентом обезгорченной сухой люпиновой пасты и результаты опытно-промышленного производства.

Степень достоверности и апробация результатов работы обеспечивалась использованием современных приборов и оборудованием, заимствованными и разработанными методиками проведения исследований. Теоретические предпосылки полученных результатов исследований основываются на известных достижениях фун-

даментальных и прикладных научных дисциплин, экономическом, статистическом, иерархическом и сравнительном анализах.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2011); - IX Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» МГУПП, (Москва, 2011);- 4 Международной научно-практической конференции «Молодежь, гражданственность, патриотизм: актуальные аспекты просвещения и воспитания, (Брянск. - 2012); - X Юбилейной Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» МГУПП, (Москва, 2012); - 4 Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в общественном питании» МГУПП, (Москва 2012); - Международной (заочной) научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности и общественном питании - основа повышения качества, конкурентоспособности и безопасности товаров» AHO ВПО ЦС РФ «Российский университет кооперации, (Москва, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ. Получено положительное решение от 11.01.2013 г. о выдаче патента на изобретение № 2011132716 от 3.08.2011 «Способ получения гранулированных продуктов для пищевых и кормовых целей из зернобобовых и зерновых культур».

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает следующие разделы: введение, обзор литературы, объекты и методы исследований, схему постановки эксперимента, три главы экспериментальной части, выводы, список литературы и приложения. Текст диссертации изложен на 155 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 62 таблицы и 11 приложений. Библиографический список включает 199 наименований, в том числе 22 зарубежных источника.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, определены основные направления работы, сформулирована цель исследований.

В первой главе «Теоретические и практические аспекты создания продуктов функционального назначения проведен анализ научно-технической и патентной литературы, касающийся темы диссертации. Проанализированы актуальные направления развития производства функциональных, специальных продуктов, в частности с функциональными пищевыми ингредиентами. Обобщены современные сведения о производстве и потреблении мясопродуктов, кулинарных изделий из мяса птицы в РФ, их роль в питании.

Изложены требования к мясным продуктам для здорового питания и к физиологически функциональным ингредиентам для их обогащения и производства специальных продуктов питания. На основании полученных данных сформулированы задачи исследований.

Во второй главе «Объекты, методы и организация экспериментальных исследований» дана характеристика объектам и методам исследований, представлена структурная схема основных этапов исследований (рисунок 1).

Схема проведения эксперимента предусматривала изучение комплекса показателей с использованием методов, позволяющих получить полную информацию о составе и свойствах объектов исследований с использованием стандартных и оригинальных методов.

Рисунок 1 -Структурная схема основных этапов исследований

В работе на разных этапах исследования использовали следующие объемы: зерно и оболочку продовольственного люпина, пищевые волокна из оболочки люпина с размерами измельченных фракций 200, 450, 800 мкм, оболочку гречихи - 200 мкм; порошкообразных овощей (свекла, капуста белокочанная, морковь, яблоки) -100 мкм, пшеничные отруби - 200 мкм, модельные образцы полуфабрикатов из рубленого мяса птицы с пищевыми волокнами из оболочки люпина, порошкообразной капусты, модельные образцы колбасного фарша и вареных колбасных изделий с сухой обезгорченной люпиновой пастой.

Использованы следующие методы: Органолептическую оценку колбас вареных определяли по 9-балльной шкале по ГОСТ 9959-91; полуфабрикатов из мяса птицы по 5-балльной шкале по ГОСТ Р 53104-2008; массовую долю влаги - по ГОСТ Р 51479-99; массовую долю общего белка определяли методом Кьельдаля по ГОСТ 25011-81; массовую долю жира определяли методом Сокслета; массовую долю золы

определяли по ГОСТ 25555.4-91; массовую долю поваренной соли - по ГОСТ 995773.

Массовую долю углеводов определяли расчетным путем по фактическому содержанию в образцах влаги, белка, жира и золы; аминокислотный состав — методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на жидкостном хроматографе; массовую долю общего фосфора в продуктах определяли методом минерализации пробы азотной и серной кислотами, осаждением фосфора и последующим определением массы осадка по ГОСТ 9794-91.

Определение содержания хинолизидиновых алкалоидов в люпине проводилось по приоритетной методике, основанной на способности алкалоидов образовывать окрашенный комплекс с пикриновой кислотой (патентная заявка № 2012102430), методом фотоколориметрии с пределами измерения оптической плотности от 0 до 2 при длине волны 423 нм, допустимой абсолютной погрешности при измерении коэффициентом пропускания 1 % и кварцевыми кюветами рабочей длиной 10 мм.

Составляющие пищевых волокон (ПВ) - растворимых и нерастворимых определялось каскадным ферментативным методом (с предварительной гомогенизацией образца), нерастворимые ПВ по разработанной адаптированной методике, основанной на методе Питера Ван Сиеста. Определялась нейтрально - детергентная клетчатка (НДК) в виде суммы структурных углеводов клеточной ткани, состоящей из геми-целлюлозы, целлюлозы и лигнина и кислотно — детергентной клетчатки (КДК) целлюлозы и лигнина и остатка кислотно - детергентного лигнина.

Исследование микроструктуры образцов полуфабрикатов из мяса птицы проводили в соответствии с ГОСТ Р 51604-2000 «Мясо и мясопродукты. Метод гистологической идентификации состава». Величину предельного напряжения сдвига (ПНС) рассчитывали по среднеарифметическому значению глубины пенетрации, выраженному в метрах, по формуле Ребиндера. Предельное напряжения среза определяли на универсальной испытательной машине «Инстрон-3342». Напряжение прокола определяли с помощью универсальной испытательной машины «Инстрон-3342». Напряжение прокола (сдвига) продукта определяли прокалыванием образцов тупой иглой с диаметром 7 мм с постоянной регистрацией возникающих сопротивлений. Динамическую вязкость коллоидных и фаршевых систем определяли с помощью ротационного вискозиметра Rheotest 2.1. Гистологические исследования оболочки люпина, порошкообразной белокочанной капусты проводили с использованием метода «раздавленной капли». Структурно-морфометрические характеристики люпиновой пасты определяли исследованием метрических характеристик частиц при различных параметрах измельчения. Измерения проводились с помощью программы MetaVision со стандартом измерений, полученные данные обобщались и группировались по принципу планиметрии. Энергетическую ценность продукта рассчитывали по фактическому содержанию в образцах белка, жира и углеводов. Содержание сбалансированного белка — расчетным способом; избыточность содержания незаменимых аминокислот; коэффициент «сопоставимой избыточности», коэффициент утилитарности аминокислотного состава белка - по формулам H.H. Липатова. Сравнительную товароведную комплексную оценку качества и сохранности образцов проводили с помощью усовершенствованного метода квалиметрии применительно к мясным продуктам, используя рекомендации A.M. Бражникова и В.И. Хлебникова. Экспериментальные данные обрабатывали с использованием методов математической статистики с применением компьютера. Повторность опытов - не менее, чем 3-х кратная. Уровень доверительной вероятности равен 0,95.

К третьей главе «Потребительские свойства лишни н обоснование получения функциональных нншевых ищ релнентов» исследовали содержание антн-алиментарных вешсств - алкалоидов в зерне люпина различных сортов по годам 20062012 (рисунок 2. Кристалл • синий. Снежсть - красный) и в различных частях зерна (таблица I).

O.I 0.1

Гчи 200« 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Гнгмнж 2 - Содержание алкалоидок n целом lepue люпина. "Л

Фактическое содержание алкалоидов в зерне люпина различных сортов превысило значение 0.02%. что не соответствует нормам, установленным на продовольственный люпин (ТУ 9716-001- 11951678-2003. гигиеническое заключение 57.01.01.000.Т.000094.09.03 от 16.09.2003). При тгом максимальное количество алкалоидов содержится в ядре зерна (семядолях), а в оболочке алкалоиды практически отсутствуют.

Таблица I- Содержание алкалоидов в раипчни> частя* 1ер- Невозможность ИСПОЛЬЗО-на люпина вания зерна люпина, со-

держащего более 0.02 % алкалоидов, привела к необходимости разработки I И1Ю1СДЫ И 1С.\МОЛи| ни

удаления алкалоидов или обезгорчнвания люпина. Из гипотезы биотехнологического удаления алкалоидов следует, что сстесшснным способом снижения содержания алкалоидов является проращивание зерна люпина, когда содержание алкалоидов снижается до 30% за счет биологических процессов. Установлено, что для наиболее полного извлечения алкалоидов необходимо создание среды с определенными параметрами, в том числе использование ультразвуковых колебаний, усиливающих воздействие ферментов мультизнзимной композиции за счет более глубокого проникновения в зерно.

Ранее биотсхнолотчсский процесс удаления алкалоидов из люнииа осуществлялся с Использованием питьевой воды, подкисленной пищевыми кислотами В настоящей работе поставлена задача исследования использования молочной сыворотки, содержащей молочную кислоту и функциональные ингредиенты в качестве среды для обезгорчнвания люпина.

Сорт семян Зерно Ядро Оболочка

Снежсть 0.041 ±0,005 0.055*0.005 0.014*0.005

Козслецкий 0,047*0.01 0.058*0.01 0,14*0.01 Следы

1>рянский-6 0.12*0.01 Следы

Надежда 0.032*0.015 0.053*0.001 0,009*0.005

Смесь сортов 0.1*0.01 0.1*0.01 •

В целях определения оптимальной среды для обезгорчивания люпина проведен сравнительный анализ биохимических и физико-химических показателей различных видов молочной сыворотки. В результате проведенных исследований установлено, что при биохимическом процессе обезгорчивания оптимальной средой для замачивания зерна люпина является творожная сыворотка. Это позволяет улучшить биологическую ценность обезгорченного люпина и обогатить его необходимыми для человека минеральными веществами и витаминами.

Проведенные исследования показывают, что после удаления алкалоидов массовая доля общего белка увеличилась на 19%, жира на 26%, а аминокислотный состав обезгорченного люпина улучшился (таблица 2), содержание метионина увеличилось на 34,5%, цистина на 19,4%. Использование обезгорченного люпина при производстве пищевых продуктов будет способствовать улучшению потребительских свойств и повышению пищевой ценности функциональных продуктов.

В целях определения пищевой безопасности проводили

исследования токсического действия обезгорченной люпино-вой муки на экспериментальной базе ФГУ ВГНКИ (Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств животных и кормов). Основные параметры острой токсичности обезгорченного люпина определяли методом Кербера на подопытных животных. Под острой токсичностью понималось вредное действие обезгорченной люпи-новой муки при ее однократном или повторном, но не более чем через 6 ч., кормлении в течение суток. Количество люпиновой муки, вводимой белым мышам, варьировалась от 5,0 г/кг до максимально возможного количества 10,0 г/кг. Изучение острой и субхронической токсичности обезгорченной люпиновой муки проводили на трех видах лабораторных животных: 150 белых мышах живой массой 18-22 г, 20 белых крысах живой массой 90-100 г и 30 цыплят двухмесячного возраста. Осуществлялся физиологический контроль животных в острых и субхронических опытах. Определяли лейкоциты, гемоглобин, общий белок. В конце опыта была выведена лейкоцитарная формула для опытных и контрольных животных, которая мало отличалась по группам и не указывала на какие-либо патологические изменения. Все животные в течение опыта были клинически здоровы.

Для определения возможности использования продовольственного люпина в качестве сырья для производства функциональных пищевых ингредиентов изучен химический состав зерна (таблица 3).

Таблица 2 - Аминокислотный состав обыкновенного и обезгорченного люпина

Наименование амино- Люпин Люпин обез-

кислот обыкновенный, % горченный, %

Незаменимые аминокислоты

Лизин 1,43±0,02 1,43±0,02

Метионин 0,29±0,001 0,39±0,01

Цистин 0,36±0,01 0,43±0,01

Валин 0,94±0,01 1,14±0,01

Изолейцин 0,90±0,01 1,10±0,01

Лейцин 1,84±0,015 2,18±0,015

Фенил ал анин 0,96±0,01 1,2±0,015

Заменимые аминокислоты

Гистидин 0,83±0,02 0,97±0,02

Аргинин 2,78±0,025 2,98±0,025

Треонин 0,93±0,012 1,11±0,012

Серин 1,33±0,015 1,58±0,015

Пролин 1,31±0,012 1,38±0,012

Глицин 1,1±0,01 1,25±0,01

Алании 0,89±0,01 1,06±0,01

Тирозин 0,95±0,01 1,13±0,015

Глутаминовая кислота 5,78±0,03 6,57±0,03

Аспаргиновая кислота 2,70±0,03 3,12±0,03

Гяб.ТИИЯ 3 - Химический соси в 1ерня рятличны* сорю» .иомння

Сорт Белки.% Жир, % Клетчатка. Сахар. % Крахмал. Каротмноиды.

люпина Ч % МГ'| кг

Кристалл 31,5*2,5 4,74+0,04 12.88» 1.9 4.5*0.1 2.15*0.7 3.7*0.1

Сисжетъ 31,5.2,1 5,2.0,04 12,74.2.7 3,310.2 2,1*0,8 4.1±0.|

Белоакримй 32.68*2.4 5.4410.04 13,54*3.1 4,1*0.5 2,5*0,5 3.8*0.1

Из таблицы 3 видно, чю в продовольственном люпине содержится в среднем до 32% белка. 13% клетчатки и незначительное количество сахара и крахмала. Исследования но определению массовой доли семядолей и оболочки в различных сортах узколистного люпина показывают, что среднее значение массовой доли оболочки составляет 21.0%. т.е. пятая часть от массы зерна.

Проведены сравнительные исследования по определению содержания лиг нина в различных частях люпина и сои. являющеюся веществом, скрепляющим волокна целлюлозы и гемнцеллюлозы (рисунок 3)._

Рмгуипь- 1 - ми ним* и имом крт. «белочке люпппя и сои

Установлено, что содержание лигнина в различных частях зерна узколистного люпина и сои неодинаково, наибольшее количество лигнина содержится в их оболочках. Химический состав оболочек бобовых продуктов представлен в таблице 4. Таблица 4 - Химический состав оболочек зернобобовых про лук-тон (* - м< литературных источииков)_ _

Пиижяыс вещества растительных оболочек. Ч Люпин Соа Пшеничные отруби Гречиха

Велим 2,06*0.2 12,35*0,05 15,5*0.06 4.0910,01

Жиры 0.9*0.05 1.8*0.01 3,2*0.05 1,6* .0,1

Углеяолы. я том числе 8,6*0,1 11,6* 20,7« 13,44»

Крахмал 3.50*0.01 5,5* 16,6* 8,6

Сахарой 2.4*0,02 3.5* 0.41« 4,84

Гимсом 2,7*0,01 2.6« .

Пншсвые волокна 74,5410,08 57.45*0.08 46.0* 61,77*0.5

Целлюлоза 48,78*0,08 36,0*0.08 10,0* 25,42+0,1

1 смиисллюлота 6.03 *0.05 14,610,1 30.0» 12.85*0.05

Лигами 1.07*0,05 1,05*0,1 1,5210,5 16.1*0.1

Растворимые пищевые волокна 19.46 5.8 2,415+0,1 7,4*

Зола 3,9*0,05 4.3» 5,0+0,05 6.1*0.02

Алкалонлы 0.005 . .

Сухие вещества 90*0,1 87,5*0.1 90,4*0,02 87.0*0.02

Анализ данных показывает, что оболочки люпина и сои являются хорошими источниками пишевых волокон. При зтом оболочка люпина содержит пишевых волокон (клетчатки и лигнина) на 30% больше, чем оболочка сои и в 1.6 раза больше, чем пшеничные огрубн. Установлено, что оболочка пролояольст пешки о люпина со-

держит клетчатки в 5 раз больше чем семядоли, а алкалоидов в 10 раз меньше, что подтверждает необходимость отделения оболочки для получения пищевых волокон из люпина

Кроме зернобобовых, крупяных культур хорошим источником пищевых волокон служат овощи, фрукты, ягоды и другие растения. С целью определения рационального количества пищевых волокон для производства специальных рубленых изделий из мяса птицы провели сравнительный анализ химического состава пищевых волокон (без пектина) отдельных порошков овощей, полученных из выжимок на установке активационной сушильно-дробильной «ЮВЭТ» (таблица 5).

Таблица 5 - Химический состав порошкообразных овощей (*- из литературных источников)

Наименование пищевых веществ, % Капуста Морковь Свекла Яблоко

Белки 13,37±0,02 8,37±0,05 11,3±0,05 3,13±0,2

Жиры 0,7±0,05 0,94±0,04 1,0±0,07 2,6±0,1

Углеводы, в том числе: 45,6 47,2 56,6 48,0

Крахмал 1,0* 0,8* 0,6* 3,4*

Моно и дисахариды 44,6* 46,4* 56,0* 44,6*

Пищевые волокна, в том числе: 28,53 32,29 19,8 34,97

Целлюлоза 7, 14±0,02 21,0±0,05 10,35±0,5 10,27±0,5

Гемицеллюлоза 14,6±0,05 4,27±0,05 5,15±0,4 3,27±0,3

Лигнин 1,71 ±0,01 2,21 ±0,02 0,7±0,1 10,34±0,5

Растворимые пищевые волокна 5,08 4,81 3,7 11,09

Зола 3,8±0,015 3,2+0,015 3,4±0,016 3,3±0,016

Сухие вещества 92,0 92,0 92,4 92,0

Данные таблицы показывают, что большее количество белка (13,37%) содержится в ПВ из белокочанной капусты, углеводов (56,6%) в порошкообразной свекле. При определении возможности использования различных видов пищевых волокон для производства рубленых мясных полуфабрикатов кроме физико-химических и технологических показателей учитывались органолептические показатели и вкусовая совместимость компонентов.

Экспериментально установлено, что оптимальным вариантом для специальных рубленых изделий из мяса птицы являются оболочка продовольственного люпина и порошок из белокочанной капусты. Полученные результаты подтверждены ГНУ ВНИИПП, где так же были изготовлены аналогичные полуфабрикаты из мяса птицы с различными видами ПВ, дана органолептическая оценка потребительских свойств и рекомендации по их практическому применению (протокол №1 от 18.01.2013г).

На следующем этапе были проведены исследования по определению минерального состава (таблица 6), физико-химических показателей пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообразной капусты и дан сравнительный анализ с мясом птицы механической обвалки (МПМО).

Таблица 6 - Минеральный состав пищевых волокон и мяса птицы (*-из литературных источников)

Наименование продукта Фосфор, % Кальций, % Железо, мг/кг

ПВ из белокочанной капусты 0,3+0,1 0,42+0,1 40,1+0,1

ПВ из оболочки люпина 0,05+0,1 0,79+0,1 56,4+0,1

Мясо птицы МПМО 1,65* 0,92* 31,0*

Анализ минерального состава показывает, что пищевые волокна из оболочки люпина и белокочанной капусты богаты железом их содержание в ПВ люпина в 1,5

выше, чем в МПМО. Однако по содержанию кальция и фосфора ПВ уступают МПМО.

В целях более глубокого анализа свойств ингредиентов, выбранных для изготовления рубленых мясных изделий, разработке методологических основ обнаружения фальсификации данных продуктов, проводились гистологические исследования образцов пищевых волокон. Данные количественных исследований по определению размеров частиц исследуемых образцов пищевых волокон приведены в таблице 7. Таблица 7 - Размеры частиц пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообраз-

Показатель Капуста Люпин (450) Люпин (200)

Min, мкм 15,98 157,67 14,72

Мах, мкм 799,22 627,19 378,46

Среднее значение, мкм, М±ш 407,60± 10,04 399,94±16,94 196,18±9,95

ш- стандартная

Установлено, что размеры частиц во всех образцах варьируют в широком диапазоне значений у пищевых волокон из капусты белокочанной от 15,98 до 799,22 мкм, при среднем значении 407,6± 10,04 мкм. Микроструктура частиц в образцах также различна. Форма частиц неправильная, у крупных частиц внутри различима более сложная структурная организация (напоминающая «соты», «стопки монет» - фрагменты растительных тканей), мелкие частицы разнообразной неправильной формы фрагменты разрушенных растительных клеток. Границы отдельных частиц устанавливаются без затруднений.

На основании проведенных исследований сформулированы требования и впервые разработаны технические условия на пищевые волокна из оболочки люпина и белокочанной капусты.

Разработана технология получения люпиновой пасты и продуктов в виде гранул для пищевых и кормовых целей с учетом научных рекомендаций акад. А.Г. Храмцова, И.А. Евдокимова по практическому использованию молочной сыворотки (получено решение от 13.01.2013 г. о выдаче патента на изобретение по заявке № 2011132716).

Технологический процесс производства люпиновой пасты осуществляли с использованием зерна люпина разных кондиций: с нормальной всхожестью и некондиционным, так как для удаления алкалоидов необходимы разные условия. Стабилизация консистенции люпиновой пасты производится её диспергацией и гомогенизацией. Установлена прямая зависимость технологических показателей (влаго - и жиро-удерживающей способности) люпиновой пасты от размеров частиц. Чем тоньше измельчение, однороднее и эластичнее паста, тем выше водо - и- жиросвязывающая способности (максимальные показатели ВУС и ЖУС составляли 120 % и 145% соответственно).

Таким образом, комплексное исследование качества люпиновой пасты при различной степени измельчения показало, что по общему химическому составу образцы не имели существенных различий, однако отличались по функционально-технологическим и органолептическим показателям.

Глава 4. «Разработка рецептур и оценка потребительских свойств специальных мясопродуктов с функциональными пищевыми ингредиентами». В задачу работы входило исследование возможности использования ингредиентов, полученных из продовольственного люпина и белокочанной капусты, при производстве мясопродуктов.

Исследована возможность использования сухой обезгорченной люпиновой пасты в качестве ингредиента при производстве вареной колбасы. При проведении расчетов в качестве базовой рецептуры (контроль) выбрана рецептура вареной колбасы «Столовой».

В начале, провели компьютерное моделирование и расчет рецептуры вареной колбасы. Считались известными: состав и количество ингредиентов в рецептурах, химический состав ингредиентов, потери при термообработке, выход продукта, соотношение массовых долей химического состава, амино - и жирно-кислотный состав колбасного фарша и готового продукта.

Модельными рецептурами являлись рецептуры с использованием сухой обезгорченной люпиновой пасты с содержанием белка 34,2±0,2 % и повышенным содержанием клетчатки 18,23±1,0 в количествах 5, 10, 15 и 20 кг, которые сравнивались с показателями рецептуры с включением 20кг соевой муки (содержание белка 46,0 %) гидратированной в соотношении 1: 3.

Уровень гидратации 1:3, выбран исходя из того, что исследования функционально-технологических свойств (ВСС, ЖСС и т.д.) показали: 1 г сухой обезгорченной люпиновой пасты связывает 3,0-3,5 мл (г) воды, а соевая мука 2,7-3,0 мл воды.

Потери массы вареной колбасы при термообработке для всех рецептур: контрольной, с сухой обезгорченной люпиновой пастой и соевой мукой оценивали по нормативному выходу колбасы «Столовой» и принимали равным 118%.

Для решения сформулированной задачи с помощью математической модели применялся метод, основанный на материальном балансе. Для расчета состава смеси использовали уравнение элементного химического состава смеси, которое имеет вид:

г-.= 1Ьа,0*х] .¡ = 1,2,..Л (1)

где: Ъ , - содержание ¡-го элемента в рецептуре, единицы массы (г., кг. и т.д.); Ь(р) - содержание ¡-го элемента в .¡-м ингредиенте, доли единицы или %; Xj -содержание ]-го ингредиента в рецептуре, единицы массы 1 - число ингредиентов в рецептуре. По уравнению (1) проводили расчеты для определения массы ингредиентов в рецептурной смеси (фарше) и определяли содержание всех ингредиентов химического состава в рецептурной смеси (фарше). При выработке выбранного мясного продукта при термообработке может теряться только влага, то расчеты содержания элементов химического состава в продукте проводили с применением формул: В„ = к *[М„ — Мф (1 - Вф)] / М„ (2)

гпа)=к*2(0*Мф/Мп (3)

где: Вп, Вф - содержание влаги в продукте и фарше соответственно, доли; Мп, Мф - массы фарша (рецептурной смеси) и продукта, единицы массы; гп(1), г(1) - содержание ¡-го элемента (кроме влаги) в продукте и фарше, доли или %.

Содержание незаменимых аминокислот НАК определяли в 100 г белка с использованием следующего выражения:

Аб(к)=100*Ап(к)/Бп (4)

где: Ап(к), Аб(к) - содержание незаменимой аминокислоты в продукте и в 100 г его белка; Бп - содержание белка в продукте, г. 100 г продукта.

Проводили расчет коэффициента сбалансированности белка (КСБ) и величину условной избыточности незаменимых аминокислот (УИ (нак)) с применением формул:

КСБ = СКт|„ * £Аб(к) / £фб(к); 0<КСБ< (5)

УИ(ЯЯ1С) = (1- СКт1П)* X Ап(к) (6)

Оценивали содержание сбалансированного белка по формуле:

Бсб= Б„ - УИ (иак) (7)

Результаты расчетов приведены в таблице 8,9, 10 и на рисунке 4. Таблица 8 - Химический состав ингредиентов, используемых в модельных рецептурах вареной колбасы «Столовой»

Наименование ингредиента Влага, % Жиры, % Белки, % Углеводы, % в т.ч пищвые волокна, % Зола, %

Говядина 1 сорта 73,2 7,40 18,20 0 - 1,20

Свинина полужирная 54,0 33,00 11,4 0 - 1,60

Паста люпиновая сухая обезгорченная 9,76 5,03 34,2 48,9 15,6 2,11

Соевая мука 8,0 1,9 46,0 38,1 6,2 6,0

Молоко сухое цельное 4,0 26,0 25,0 39,0 - 6,0

Для оценки уровня введения гидратированной сухой люпиновой пасты были разработаны рецептуры (таблица 9) и выработаны опытные образцы вареных колбас. Таблица 9 - Рецептура опытных образцов вареной колбасы с добавлением сухой обезгорченной люпиновой пасты (масса указана в г)

Наименование показателей Контрольный образец Образцы с добавлением гидратированной (1:3) пасты люпиновой обезгорченной сухой, % Образцы с добавлением 20% гидратированной (1:3) муки из сои

5 10 15 20

Говядина жилованная первого сорта 40.0 37.5 35.0 32.5 30.0 30.0

Свинина жилованная полужирная 59.0 56.5 54.0 51.5 49.0 49.0

Паста люпиновая обезгорченная сухая гидратированная(1:3) 0 5.0 10.0 15.0 20.0 -

Мука сои гидратированная (1:3) 0 0 0 0 0 20.0

Молоко сухое цельное 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

Соль поваренная 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3

Вода 30.0 30.0 30.0 300 30.0 30.0

Масса фарша 132.51 132.51 132.51 132.51 132.51 132.51

Таблица 10 - Аминокислотный состав фарша и готового продукта вареной колбасы с сухой обезгорченной люпиновой пастой

Наименование аминокислот Контрольный образец Образцы с добавлением гидратированной (1:3) муки из люпина или люпиновой пасты, % Образцы с добавлением 20% гидратированной (1:3) муки из сои

5 10 15 20

1 2 3 4 5 6 7

Содержание незаменимых аминокислот (НАК) в сыром фарше, %

Валин 0.575 0.559 0.535 0.515 0.495 0.539

Изолейцин 0.491 0.483 0.466 0.453 0.440 0.471

Лейцин 0.898 0.890 0.862 0.843 0.825 0.839

Лизин 0.990 0.959 0.916 0.879 0.842 0.886

Метионин + цистин 0.491 0.478 0.458 0.442 0.426 0.437

Треонин 0.482 0.460 0.436 0.412 0.389 0.448

Фенилаланин + тирозин 0.594 0.603 0.590 0.588 0.586 0.616

1 2 3 4 S 6 7

Триптофан 0157 0 153 0 146 0 141 0 135 0 146

Содержание незаменимых аминокислот в готом»! продукте, %

Велим 0 645 0 62« 0601 0 578 0556 0605

И юлейиии OSSI 0 542 0S23 OSO» 0 494 0589

Лейцин 1 OOS 1 000 0 %s 0 946 0 926 0 942

Литии 1 112 1 077 1 028 0987 0 945 0 995

Мспюнип + «истин OSSI 0537 0 514 0 496 0478 0491

Треонин 0 $41 0 517 0489 0462 0 437 0 503

Триптофан 0.176 0 172 0 164 0 158 0 151 0 164

Феимлаланин + тирозин 0667 0 677 0 662 0660 0658 0 696

Содержание а 100 г бели, г

Вал и и 5 339 5 321 5 281 S 236 5 201 S 252

Июлейиин 4 561 4 585 4 596 4 601 4 621 S 113

Лейцин 8 344 8460 8 506 8 569 8 662 8 177

Лшии 9 205 9 112 9 033 8940 8 840 8 637

Метионин * цистии 4 561 4 543 4 SI7 4493 4 471 4 262

Треонина 4 478 4 374 4 297 4 185 4 088 4 366

Триптофан 1 457 1 45S 1 441 I 431 1 413 1 424

Фенил аллнин + тирозин 5 $22 5 72S 5 817 S 978 6 ISS 6 042

Сумма HAK* 43 47 43 S» 43 49 43 43 43 45 43 27

•HAK • незаменимые шитишш

Одним из условий технологических рисков при модификации рецептурного состава пищевых продуктов, который необходимо учитывать при проектировании функциональных продуктов питания, является ухудшение органолсптических свойств. Поэтому нами уделено особое внимание сохранению органолсптических показателей качества об-Рисунок 4 - К» »ффинисш аминокислотном сбалаисиро- рашов колбасных ИЗДСЛИЙ ■аиности вареной колбасы при замене МЯСНОГО сырья

на обеэгорченную люпино-

в\то пасту.

Разработана также рецешура. исследованы органолеотические. физико-химические. технологические, структурно-механические показатели специальных рубленых полуфабрикатов из мяса птицы с Г1В из оболочки люпина и порошкообразной капустой (Таблицы 11,12). Оптимальное содержание пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты принято 4% от массы готовых котлет.

Таблица 11 - Рсиепзуры рубленых полуфабрика гон М1 мяса шмим г пишсвммн Волокнами

Массовая доля, %

Контроль- Опытные образцы

Наименование сырья ный образец Образец 1 Образец 2 Образен 3 Образец 4

Мясо птицы (МИМО) 74.0 74.0 74.0 70.0 70.0

Хлеб пшеничный 18.0 10,0 9,0 9.0 9.0

Вода 26.0 16.0 14 14 15

Внутренний жир куриный 3.0 3.0 3,0 3.0 3.0

IIВ люпина450 - 3

ПВ люпина 800 - 3 4

ПВ капусты 4

Вола для гилратаиии 9 12.0 16.0 12.0

Пера) черный молотый 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03

Соль | 1 1 1 1 1

Сухари панировочные 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0

Масса полуфабриката 125.0 125.0 125,0 125.0 125.0

Жир кулинарный 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0

Выход гошвыч котлет 100 100 100 100 100

Внешний вил

Результаты орпиюлептической оценки котлет изображены в виде профпрограммы (рисунок 5) на осях «Внешний вид», «Цвет», «Вкус», «Запах». «Консистенция».

Опытные образцы котлет с пищевыми волокнами характеризовались хорошими ор|-ано-лсптичсскими свойствами, более высокими потребительскими характеристиками и не уступали полуфабрикатам, приготовленным но традиционной рецептуре. Однако, котлеты «Студенческие» имели легкий запах капусты.

. Ряд 1 «*Ряд2 "•»РялЗ ряд 1- контроль,

ряд 2-котлеты "Люпинка",

ряд 3-котлеты "Студенческие"

Рису иок 5 - Органолснтичсгкая оигнка котлет рубленых Н1 мяса птицы (МИМО) с 1111 люпина и порошкообразной белокочанной капута

Исследования готовою продукта были дополнены показателями химического состава таблицы 12

Таблица 12 - Фимко-хнчнчсскпс показатели и шсртетическаи ценность обратиов котлет с пищевыми волокнами

Наименование показателей Котрольный образец Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4

Массовая до;« белка. % 13.6-0.1 12.93+0,1 12.91+0,1 12,34+0,1 12,64+0,1

Массовая доля жира. % 10.82+0.1 10.77+0.1 10.78+0.1 10,48+0,1 10.56+0,1

Массовая доля углеводов. % 10.0+0.1 8,07+0,1 8.10+0.1 8.15+0.1 8.25+0.1

Массовая доля влаги % 66,354). 18 68,23+0,19 69,0+0.18 70.00+0.17 71,20+0,18

Зола. % 0,9 0,45 0.98 0.96 0.92

Иыхол готовых изделий, г 100.00 106.00 107.00 105.60 106.0

Энергетическая ценность, шал 193.0 179,0 181,0 175.0 185,0

В опытных образцах в результате замены части мясного сырья пищевыми волокнами наблюдается незначительное уменьшение массовой доли белка на 0.09 % н уменьшение доли жира на 0.26 % По содержанию массовой доли золы и углеводов образцы практически не отличались. Введение пищевых волокон снижает энергетическую ценность образцов котлет на 5-7%.

При тгом. по содержанию белка в 100 г котлет с ПВ из оболочки люпина в среднем на 25,0% удовлетворяет суточную физиологическую норму потребления белка животного происхождения для мужчин и на 30% для женщин, т.е. котлеты из мяса тпицы имеют хорошие показатели по пищевой ценности.

Введение в качестве структурообразующего компонента пищевых волокон, (по сравнению с контрольным образцом) приводило к улучшению технологических характеристик за счет повышения ВУС (водоудерживающей способности).

Таблица 13 • Технологические с вой с та р\блсни\ полуфабрикатов

Наименование показателя Знамение показателя

контроль №1 J*2 №3 №4

РН 6.31 ±0.02 6,30*0.02 6.30i0,04 6.39i 0.02 6,2610,03

Активность возы 0,9778 0,9807 0,9782 0,9840 0.9816

ВУС.Ч 88,8iO,7 88.2 ±0.9 90,6±0,6 87.0*1.1 83.910.9

Согласно данным, представленным в таблице 13 введение оболочки люпина со Таблица 14 - Результаты определенна степенью измельчения 800 мкм с уровнем гид-■еличиим напряжении ерей ратаиии 1:3 не оказало влияние на значение рН

и активности воды по сравнению с контролем.

Оценка цветовых характеристик жареных полуфабрикатов показала, что существенных различий значения светлоты контрольный образец и опытные не имели. Наиболее близкими цветовыми характеристиками к контролю обладал образец, изготовленный с оболочкой люпина (800 мкм) с уровнем гидратации 1:4. Наилучшими цветовыми характеристиками (максимальный показатель красноты, минимальный показатель желтизны) обладал образец, изготовленный с порошком капусты, что вероятно обусловлено наличием нитрата натрия в порошке капусты, последующим его распадом до нитрита натрия

Наименование обрата Напряжение среза, (Н/м1)

Контроль 34.47

МПМО » Люпин 450 3% 26,93

МИМО + Люпин 800 3% 30.09

МПМО * Люпин 800 4% 30.13

МПМО + Катета 44 18.09

Из представленных в таблице 14 данных наибольшее значение напряжения среза показал контрольный образец, опытные образцы с добавлением оболочки люпина со степенью измельчения 800 мкм практически не уступали контрольному образцу.

Опытный образец с добавлением оболочки люпина со степенью измельчения 450 мкм характеризовался величиной напряжения среза уступавшей контрольному образцу на 21%. Напряжение среза опытного образца с добавлением порошка капусты равнялось 18.09 Н/м2, что на 47 % ниже контрольного образца.

Результаты исследований максимального напряжения сдвига показывают, что структурно-механические свойсгва рубленых изделий зависят от состава и степени измельчения пищевых волокон (рисунок 6).

4S0J4 »0014 воо 44 44

Рисунок 6 - Результаты исследований максимального напряжения С1ИИ11

Введение гидратированных ПВ повышает вязкость мясного фарша, что обусловлено высоким содержанием в них целлюлозы. При этом вязкость зависит также от температуры и по служит для структурированных систем исчерпывающей хлрамс-ристикой. Эта системы характеризуются комплексом структурно-механических свойств, в частности наиболее значимым для фарша рубленых полуфабрикатов свойством является пластичность

Анализ показывает, что структурно - механические свойства полуфабрикатов из мяса птицы зависят не только от вида IIB, степени измельчения, но и от и их концентрации. Наилучший cipyKпрообразующий эффект наблюдается в образцах, содержащих ИВ из оболочки люнииа 800 в количестве 4%.

Сдвиговые свойства в отличие от поверхностных характеризуют консистенцию по всему объему продукта и в большей степени характеризуют качество пластично-вязких фаршевых систем. Пищевые волокна позволяют направленно регулировать вязкость, пластичность, предельное напряжение сдвига и другие реологические свойства мясного фарша, влияют на качество готовых мясных изделий и улучшают opia-нолсптнчсскис показатели.

Результаты определения динамической вязкости представлены на рисунке 7,

Рисунок 7 - Изменение показателя динамической вяжосш массы посп фабрики а

Наибольшее значение динамической вязкости показал контрольный образец н образец с внесением 11В из оболочки люпина 800 в количестве 4%. Образцы с добавлением оболочки люпина 450 в количестве 3% н 4% обладали наименьшим значением динамической вязкости (снижение на 22%).

При гистологическом ахание этих образцов установлено, «по образец представляет собой фаршевую массу, состоящую преимущественно из фрагментов мышечной ткани, также присутствуют соединительная и жировая ткани, сохранившие свою структурную организацию. В фарше выявлены части мышечных пучков, отдельные мышечные волокна и их короткие фрагменты (рисунок 8).

1 2

Рисунок Я - Микроструктура образца, содержащею пншевыс подокна ит порошкообразной капусты- 1. из оболочки люпина - 2 (об.Юх)

Клеточные ядра в мышечных волокнах н клетках соединительной ткани достаточно четко дифференцированы и имеют типичную структуру. В мышечных волокнах ядра располагаются по всему объему волокна что характерно для мышечной ткани птицы. В составе фарша выявляются частицы пищевых волокон порошкообразной капусты, которые имеют неправильную форму, сложную внутреннюю структуру и не окрашены гистологическими красителями (рисунок 8).

Данные частицы располагаются по всему объему образца и в большей степенн ассоциированы с сильно измельченными фрагментами мясной системы (с мелкозер-

нистой белковой массой). Гистологическими исследованиями образцов полуфабрикатов установлено, что вводимые растительные компоненты существенно не нарушали компактность фарша и взаимосвязанность его элементов.

Во всех опытных образцах структура фарша соответствовала контролю, а частицы добавок ассоциировались с мелкозернистой белковой массой.

Результаты микробиологических исследований показали, что качество и потребительские характеристики контрольного, и опытных образцов котлет по микробиологическим показателям соответствуют требованиям нормативной документации и не содержат возбудителей острых кишечных инфекций, токсикоинфекций и пищевых токсинов.

Проведенные исследования позволяют заключить, что использование ПВ в качестве частичной замены хлеба пшеничного и мясного сырья при приготовлении рубленых изделий из мяса птицы МПМО уменьшает потери при жарке, способствует более полному связыванию влаги и жира, что повышает сочность продукта и способствует улучшению качества выпускаемой продукции. Включение в котлеты растительных пищевых волокон, в том числе клетчатки, придает функциональную направленность, способствующую улучшению функции пищеварения. В 100 г продукта содержится до 3,0 г клетчатки, что составляет 15% от суточной потребности в пищевых волокнах для взрослого населения и до 30% для детей. За счет ПВ люпина котлеты обогащаются биодоступным фосфором, кальцием, железом.

На основании результатов проведенных исследований разработан проект комплекта нормативно-технической и технологической документации рубленых кулинарных изделий из мяса птицы функционального назначения для производства на предприятиях общественного питания и пищевой промышленности (проекты ТУ и ТИ) «Полуфабрикаты специальные рубленые из мяса птицы с пищевыми волокнами, панированные».

Проведена опытно-промышленная апробация и оценка экономической эффективности разработанной технологии в КСП «Брянский студент».

На предприятиях общественного питания и мясоперерабатывающих предприятиях, выпускающих рубленые полуфабрикаты, где проводились испытания технологии, неоднократно осуществлялась органолептическая оценка изготовленных полуфабрикатов и готовых мясопродуктов (Акт отработки от 2.08.2012г.).

ВЫВОДЫ

1. Проведено комплексное исследование морфологии зерна высокобелковой бобовой культуры — люпина и научно обоснована возможность получения комплекса пищевых функциональных ингредиентов на основе продуктов его переработки. Установлено, что до 25 % массы зерна, приходится на оболочку, которую можно использовать в качестве сырья для получения пищевых волокон. Семядоли зерна люпина являются сырьем для получения люпиновой пасты.

2. Разработана адаптированная методика определения состава нерастворимых пищевых волокон в оболочках люпина, гречихи, порошкообразных овощах и яблоках. Проведен сравнительный анализ физико-химических показателей, функционально-технологических свойств различных видов пищевых волокон. Проведены гистологические исследования образцов пищевых волокон.

3. Разработана методика определения содержания антиалиментарных веществ - алкалоидов люпина, основанная на их извлечении комплексом пикриновой ки-

слоты с хлороформом и имеющая приоритет (патентная заявка № 2012102430 «Способ определения алкалоидов в люпине»).

4. Разработаны гипотеза, способ и технология удаления алкалоидов люпина биотехнологическим методом с использованием молочной сыворотки, оптимальный поли компонентный состав ферментов. Данная технология защищена решением от 11.01.2013 о выдаче патента по заявке № 2011132716 (Способ получения гранулированных продуктов из зернобобовых культур для пищевых и кормовых целей). Проведенные исследования острой и субхронической токсичности при скармливании белым мышам муки из обезгорченного люпина доказали его пищевую безопасность.

5. Научно обоснована комплексная оценка и выбор вида пищевых волокон для производства специальных рубленых полуфабрикатов из мяса птицы, в том числе МПМО. Изучены свойства и влияние ПВ из оболочки люпина с разной степенью измельчения (450, 800мкм) и порошка белокочанной капусты на физико-химические и структурно-механические показатели рубленых полуфабрикатов из мяса птицы механической обвалки. Установлена оптимальная (4%) концентрация пищевых волокон, обеспечивающая структурообразующий эффект фаршевой системы. Установлены математические зависимости изменения динамической вязкости, сдвиговых напряжений фаршевых систем от вида и количества вводимых пищевых волокон.

6. Разработана рецептура котлет рубленых из мяса птицы МПМО с пищевыми волокнами из оболочки люпина и белокочанной капусты с учетом сбалансированности пищевой ценности и оптимизации структурно-механических и потребительских свойств продукта.

7. Определены пищевая ценность, физико-химические показатели люпина, потребительские характеристики продуктов из люпина, формирующие функциональную направленность специальных продуктов питания для широких масс населения;

8. Проведена опытно-производственная выработка кулинарных изделий. Произведена сравнительная комплексная оценка потребительских качеств котлет, выработанных по традиционной рецептуре и опытных образцов котлет «Люпинка» и «Студенческие». Установлено, что содержание пищевых волокон в жареных котлетах «Люпинка» составило 3,0 г. на порцию, что обеспечивает удовлетворение суточной потребности на 15% для взрослого населения и до 30% для детей.

9. На основании компьютерного моделирования проведена оптимизация рецептуры вареной колбасы при замене соевого белка пастой люпиновой сухой обезгорче-ной, исследованы изменения показателей пищевой ценности. С увеличением дозы внесения гидратированной люпиновой пасты обезгорченной сухой на 1% наблюдается увеличение содержания влаги (на 0,117 %), углеводов (0,120 %) и КСБ (на 0,004 ед.) при снижении содержания белка (на 0,07 %) и жира (на 0,162%). Это позволяет заключить, что сухая люпиновая паста по комплексу потребительских свойств является конкурентоспособным аналогом соевой муки.

10. Разработана техническая документация на пищевые волокна из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты. Разработаны проекты технической документации на полуфабрикаты специальные рубленые из мяса птицы с пищевыми волокнами, панированные.

11. Экономический эффект использования пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты при производстве рубленых полуфабрикатов из мяса птицы составил 1340 рублей на тонну продукции.

Список работ, опубликованных по теме диссертации: Статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Король, В.Ф. Люпиновый сывороточный продукт [Текст] / В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткипа // Молочная промышленность. - 2011.- №10. - с. 60-61.

2. Лахмоткипа, Г.Н. Пищевые волокна люпина как ингредиент продуктов функционального питания // Пищевая промышленность .- 2011.- №11. - с. 29-31.

3. Лахмоткина, Г.Н. Использование пищевых волокон продовольственного люпина для обогащения продуктов из рубленого мяса / Г.Н. Лахмоткина, В.И. Криштафович //Товаровед продовольственных товаров. - 2012,- №12. - с.18-23.

4. Криштафович, В.И. Использование муки продовольственного люпина при производстве мясных продуктов / В.И. Криштафович, Г.Н. Г.Н. Лахмоткина, С.А. Горбатов/Мясная индустрия. - 2012. - №12. - с. 24-28.

Публикации в других изданиях и материалах конференций:

5. Король, В.Ф. Люпин - неисчерпаемый источник белка в питании человека / В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина // Питание и общество. - 2011.-.№3. - с.14-15. №-4,- с. 12.

6. Король, В.Ф. Люпин - комплекс ингредиентов для продуктов функционального питания /В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина// Питание и общество. - 2011. - №8,- с. 8-9.

7. Король, В.Ф. Обезгорченный люпин и пищевая безопасность мяса птицы /В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина// Птицепром. - 2011.- спецвыпуск. -54-56.

8. Король, В.Ф. Оболочка люпина как источник пищевых волокон / В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина // Мясная сфера. - 2011. - №11. с. 76-79.

9. Король, В.Ф. Молочная сыворотка как среда для обезгорчивания люпина / В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина // Материалы Международной научно-технической конференции «Современные достижения биотехнологии». - Ставрополь. 2011. с. 57-60.

10. Король В.Ф. Перспективы использования продовольственного люпина для производства продуктов функционального питания / В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина// Материалы IX Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты. - Москва. - 2011

11. Король В.Ф. Технико-экономическое обоснование производства обезгорченного люпина в условиях малого предприятия / В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина // Материалы 4 Международной научно-практической конференции «Молодежь, патриотизм: актуальные аспекты просвещения и воспитания». - Брянск. - 2012. с. 95-98.

12. Лахмоткина, Г.Н., Использование пищевых волокон для обогащения функциональными ингредиентами рубленых кулинарных изделий из мяса птицы на предприятиях общественного питания» Г.Н. Лахмоткина, В.И. Криштафович. // Материалы X юбилейной Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты. - Москва. - 2012. с.

13. Криштафович, В.И. Пищевая безопасность люпина при производстве продуктов питания / В.И. Криштафович, В.Ф. Король, Г.Н. Лахмоткина.// Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности и общественном питании - основа повышения качества, конкурентоспособности и безопасности товаров» АНО ВПО ЦС РФ «Российский университет кооперации. - Москва,- 2012. - С. 230-234.

Подписано в печать 10.10.13. Формат 60x90 Vie. Печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Изд. № 40. Заказ 129. Издательский комплекс МГУПП 125080, Москва, Волоколамское ш., 11

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Л / Я 1 / 1 А 1 Г

ичси 1^04140

На правах рукописи

Лахмоткина Галина Николаевна

Формирование и оценка потребительских свойств специальных мясных изделий, выработанных с использованием функциональных ингредиентов продовольственного люпина

Специальность 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых

продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Криштафович В.И.

Москва-2013

%

Содержание

Введение................................................................................5

Глава 1. Теоретические и практические аспекты создания продуктов функционального назначения.............................................11

1.1 Функциональные продукты питания с ингредиентами из растительного сырья........................................................................11

1.2 Использование люпина для производства функциональных пищевых ингредиентов...................................................................16

1.3 Растительно-белковые пасты (концентраты)...............................25

1.4 Характеристика различных видов пищевых волокон.................28

1.5 Мясо птицы как перспективное сырье для производства функциональных и обогащенных продуктов питания.............................34

1.6 Анализ современного состояния производства и потребления продуктов функционального питания................................................38

1.7 Заключение по обзору литературы......................................41

Глава 2. Объекты, методы и организация экспериментальных

исследований.................................................................................42

2.1 Объекты исследований.........................................................42

2.2 Организация исследований.................................................43

2.3 Методы исследований..........................................................46

Глава 3. Потребительские свойства люпина и обоснование получения

функциональных пищевых ингредиентов...............................................61

3.1 Содержание антиалиментарных (антипитательных) веществ

в зернобобовых и зерновых культурах................................................61

3.2 Гипотеза удаления алкалоидов люпина биотехнологическим методом.......................................................................................64

3.3 Технология удаления алкалоидов из зерна люпина....................66

3.3.1 Влияние проращивания на содержание алкалоидов в люпине......66

3.3.2 Извлечение алкалоидов на основе ферментативных процессов ....61

3.3.3 Использование молочной сыворотки для удаления алкалоидов

из люпина.....................................................................................72

3.4 Исследование токсического действия обезгорченной люпиновой муки............................................................................................78

3.5 Состав компонентов зерна продовольственного люпина и получение функциональных пищевых ингредиентов...............................82

3.5.1 Использование оболочки люпина для получения пищевых волокон.......................................................................................82

3.5.2 Исследование качественных характеристик пищевых волокон

из оболочки люпина и белокочанной капусты.......................................89

3.6 Производство и исследование свойств люпиновой пасты ..........91

3.6.1 Обоснование технологических параметров производства люпиновой пасты ..........................................................................91

3.6.2 Функционально-технологические характеристики обезгорченной люпиновой пасты .....................................................98

Глава 4. Разработка рецептур и оценка потребительских свойств специальных мясопродуктов с функциональными пищевыми ингредиентами .............................................................................101

4.1 Потребительские свойства вареных колбас, выработанных

с люпиновой пастой.......................................................................101

4.1.1 Расчет рецептуры вареной колбасы с использованием люпиновой пасты обезгорченной......................................................101

4.2 Исследования модельных образцов специальных рубленых изделий из мяса птицы с пищевыми волокнами из оболочки

люпина и белокочанной капусты........................................................110

4.3 Товароведная оценка и формирование потребительских свойств специальных рубленых изделий из мяса птицы с функциональными пищевыми ингредиентами...............................................................125

4.4 Разработка нормативно-технической и технологической документации рубленых кулинарных изделий из мяса птицы

функционального назначения для производства в предприятиях

общественного питания и пищевой промышленности ..........................131

Выводы...............................................................................134

Список использованной литературы.........................................137

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................156

Приложение А Решение о выдаче патента на изобретение

от 11.01.2013г.по патентной заявке №2011132716/13(048253)..............157

Приложение Б Рисунок 1 - Соотношение НДК и КДК

нерастворимых пищевых волокон порошкообразных овощей..................160

Приложение В Рисунок 2 - Содержание пищевых волокон в

оболочках зернобобовых и порошкообразных овощах..........................161

Приложение Г Проект Технические условия «Пищевые волокна

из оболочки люпина и белокочанной капусты»..................................162

Приложение Д Проект Технологическая инструкция «Пищевые волокна

из оболочки люпина и белокочанной капусты».....................................163

Приложение Е Протокол №1 органолептической оценки продуктов на основе мяса птицы с использованием овощных сушеных

компонентов от 18.01.2013г............................................................164

Приложение Ж Проект Технические условия «Полуфабрикаты специальные рубленые из мяса птицы с пищевыми волокнами,

панированные» ...........................................................................165

Приложение 3 Технологическая инструкция «Полуфабрикаты специальные рубленые из мяса птицы с пищевыми волокнами,

панированные»............................................................................166

Приложение И Акт о выработке опытно-производственной партии

полуфабрикатов из мяса птицы рубленых (котлеты «Студенческие»).........167

Приложение К Акт о выработке опытно-производственной партии полуфабрикатов из мяса птицы рубленых (котлеты «Люпинка»)... 168

Приложение Л Протокол органолептической оценки кулинарных изделий ...................................................................169

Введение

В современных социально-экономических условиях здоровье человека в значительной степени определяется характером и структурой питания, которые имеют ряд серьезных нарушений. Для поддержания здоровья, работоспособности и долголетия населения необходимо полноценное регулярное потребление человеком всех необходимых компонентов пищи -белков, жиров, углеводов. Установлено - отсутствие в рационе питания человека грубоволокнистой растительной пищи, содержащей пищевые волокна (ПВ), приводит к различным заболеваниям.

Актуальность темы. Наиболее эффективным путем коррекции структуры питания населения является разработка технологий производства функциональных и специальных продуктов питания.

По данным ученых - гигиенистов установлено, что продукты, содержащие в своем составе белок только животного или только растительного происхождения, обладают меньшей биологической ценностью, чем при их совмещении.

Комбинирование традиционных изделий из мяса с продуктами переработки люпина и овощей с целью увеличения содержания пищевых волокон, микро- и макроэлементов, витаминов, пребиотиков является актуальной задачей.

В этом направлении существенный вклад внесли исследования отечественных и зарубежных ученых Антиповой Л.В., Гущина В.В., Гоноцкого В.А., Криштафович В.И., Родионовой Н.С., Устиновой A.B., Стефановой И.Л., Тимошенко Н.В., Lin K.-W., Н.Е. Pedersena, J. Quist и др., по разработке комплексного использования сырья растительного и животного происхождения, которые способствуют улучшению пищеварения, адсорбируют и выводят из организма вредные вещества, снижают усвоение жиров, поддерживают уровень общего холестерина и т.д. Исследования, направленные на создание качественно новых специальных продуктов питания

с высокими потребительскими свойствами и пищевой ценностью, ориентированные на потребление различными категориями населения являются актуальными.

Степень разработанности темы исследований. В производстве мясных продуктов в XXI веке большое место занимают вопросы, связанные с комбинированием их с ингредиентами, как животного, так и растительного происхождения, обладающими новыми функциональными свойствами и высокой пищевой и биологической ценностью. Академиком В.А. Тутельяном, И.А. Роговым, Э.С. Титовым, А.А. Кочетковой, А. П. Нечаевым, Т.Б. Цыгановой, Л.Г. Елисеевой определены приоритетные направления в использовании функциональных ингредиентов в мясопродуктах, в том числе пищевых волокон.

Одним из направлений улучшения функциональных свойств, традиционных мясных изделий является использование функциональных пищевых ингредиентов из люпина. Большинство исследований посвящено проблемам применения белковой добавки из люпина, а морфологический состав зерна люпина с целью научного обоснования и использования комплекса, формирующих функциональную направленность пищевых ингредиентов не исследовался. Недостаточно полно изучены вопросы, связанные с использованием оболочки люпина, как источника пищевых волокон (ПВ). Использование ПВ из оболочки люпина и порошкообразных овощей, улучшающие технологические свойства, товароведные качества и функциональную направленность специальных мясных продуктов остаются малоизученными.

Цели и задачи работы. Целью работы является научное обоснование, разработка рецептур, технологий их производства, товароведная оценка специальных мясных продуктов с использованием ингредиентов, полученных при переработке продовольственного люпина (пищевых волокон из оболочки, люпиновой пасты) и порошкообразной белокочанной капусты и их промышленное внедрение. В соответствии с поставленной целью и на

основании изученных литературных данных экспериментальные исследования были направлены на решение следующих задач:

- изучить пищевую ценность, физико-химические показатели люпина, потребительские характеристики продуктов из люпина, формирующие функциональную направленность специальных продуктов питания для широких масс населения;

- исследовать содержание антиалиментарных веществ (алкалоидов) в люпине, разработать методы и технологии их удаления с целью улучшения потребительских свойств ингредиентов;

- разработать адаптированную методику по определению компонентного состава нерастворимых пищевых волокон оболочек бобовых культур и порошкообразных овощей, технологию производства пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты, исследовать их физико-химические показатели и технологические свойства;

- обосновать методом компьютерного моделирования рецептуры, ингредиентный состав и технологический процесс производства специальных мясных продуктов с использованием люпиновой пасты, пищевых волокон из люпина и порошкообразной капусты;

- исследовать структурно-механические свойства, гистологические показатели фаршевых систем и котлет рубленых из мяса птицы механической обвалки (МПМО) с ПВ из оболочки продовольственного люпина и белокочанной капусты;

- провести опытно-промышленную апробацию и оценку потребительских свойств, качества и безопасности специальных мясных продуктов с люпиновой пастой и ПВ из оболочки люпина и белокочанной капусты;

- разработать техническую документацию на новые виды специальных мясных изделий, в том числе продукцию общественного питания с указанными ингредиентами, дать товароведную оценку и определить экономическую эффективность новых технологических решений.

Научная новизна работы:

Диссертационная работа содержит элементы научной новизны в рамках пунктов 4,5 и 6 паспорта специальности 05.18.15.

Установлены критерии и показатели оценки морфологического состава зерна люпина для его использования в качестве функциональных пищевых ингредиентов.

Разработана адаптированная методика, позволяющая определять состав нерастворимых пищевых волокон оболочек люпина и порошкообразных овощей, проведен их сравнительный анализ, определен вид ПВ, повышающий потребительские свойства мясных изделий.

Впервые предложена гипотеза удаления алкалоидов из целого зерна люпина биотехнологическим методом с использованием молочной сыворотки, поликомпонентных ферментов (целлюлолитических, амилолитических и протеалитических), ультразвуковых процессов (решение от 11.01.2013г. о выдаче патента на изобретение по заявке № 2011132716).

Теоретически и экспериментально обоснована эффективность применения и установлены оптимальные соотношения функциональных ингредиентов (обезгорченной люпиновой пасты, пищевых волокон из оболочек люпина) при производстве мясных продуктов.

Методами математического моделирования обоснованы рецептурно-компонентные решения, обеспечивающие сбалансированность и высокие потребительские свойства вареной колбасы с обезгорченной сухой люпиновой пастой.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в разработке гипотезы удаления алкалоидов из люпина биотехнологическим методом, методики определения составляющих нерастворимых пищевых волокон, технологических показателей рубленых полуфабрикатов из мяса птицы с пищевыми волокнами.

Исследования, формирующие функциональную направленность пищевых ингредиентов из люпина, с известными физико-химическими характеристиками

и научно обоснованными полезными для здоровья свойствами, подтверждают возможность их использования при разработке специальных продуктов питания. Экономический эффект использования пищевых волокон из оболочки люпина и порошкообразной белокочанной капусты при производстве рубленых полуфабрикатах из мяса птицы составил 1340 рублей на тонну продукции.

Методология и методы исследования. Методологической основой диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых определивших биотехнологические факторы, влияющие на процессы удаления алкалоидов люпина, посвященные вопросам формирования качества специальных продуктов и ликвидации дефицита макро - и микронутриентов в питании. При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований, в том числе органолептических, физико-химических, биохимических, реологических, гистологических, а также математические методы при разработке рецептур, статистической обработки результатов исследований. Исследования проводились в 3-5-ти кратной повторности. Уровень доверительной вероятности 0,95.

Положения, выносимые на защиту:

результаты исследования морфологического состава зерна высокобелковой бобовой культуры - люпина и обоснование способов получения функциональных ингредиентов при его переработке;

- адаптированную методику определения состава нерастворимых пищевых волокон - оболочки люпина, порошкообразных овощей, результаты физико-химических исследований, технологические показатели;

- гипотезу удаления алкалоидов люпина биотехнологическим методом с использованием молочной сыворотки и ультразвукового генератора; способ и технологию удаления алкалоидов, имеющие техническую новизну и защищенные положительным решением о выдаче патента на изобретение;

- технологию комплексной промышленной переработки люпина,

включающей производство пищевых волокон из оболочки люпина, обезгорченной люпиновой пасты из семядолей (или целого зерна) с последующей сушкой или грануляцией;

- рецептуру и технологию производства специальных полуфабрикатов из мяса птицы с ПВ из оболочки люпина, порошкообразной белокочанной капусты, апробированные в реальных условиях производства;

- результаты экспериментального исследования влияния ПВ из оболочки люпина и порошкообразной капусты на органолептические показатели, физико-химические, функционально-технологические, структурно-механические свойства, гистологические характеристики специальных полуфабрикатов из мяса птицы;

- результаты исследования потребительских свойств специальных мясных полуфабрикатов из мяса птицы с пищевыми волокнами и колбасных изделий при замене говядины и свинины обезгорченной люпиновой пастой;

- теоретические аспекты разработки рецептурного состава вареной колбасы с ингредиентом обезгорченной сухой люпиновой пасты и результаты опытно-промышленного производства.

Степень достоверности и апробация результатов работы обеспечивалась использованием современных приборов и оборудования, заимствованными и разработанными методиками проведения исследований. Теоретические предпосылки полученных результатов исследований основываются на известных достижениях фундаментальных и прикладных научных дисц�