автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии полукопченых колбас из мяса птицы с использованием коллагенового геля

На правах рукописи

0050191*4

АБДРАХМАНОВ РОБЕРТ НАЗЫМОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУКОПЧЕНЫХ КОЛБАС ИЗ МЯСА ПТИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОЛЛАГЕНОВОГО ГЕЛЯ

Специальность: 05.18.04. - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

2 6 АПР 2012

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово-2012

005019140

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровски"

технологический институт пищевой промышленности» *

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Гуринович Галина Васильевна

Данилов Михаил Борисович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедро «Технология мясных и консервированных продуктов», ФГБОУ ВПО ВосточноСибирский государственный университет технологий и управления

Машенцева Наталья Геннадьевна - доктор технических наук, профессор кафедры «Хими пищи и пищевая биотехнология», ФГБОУ ВПО Московский государственный университет пищевых производств Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии (ГНУ СибНИИП)

Защита диссертации состоится «24» мая 2012 г. в 11:00 часов на заседани диссертационного совета Д 212.089.01 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технолс гический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, Кемеров« бульвар Строителей, 47,4-я лекц. ауд., тел/факс (8-384-2) 39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технолс гического института пищевой промышленности. С авторефератом можно ознакс миться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки Р< (http://vak.ed.gov.ru/announcements/tehn/) и КемТИПП www.kemtipp.ru.

Автореферат разослан «24» апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

Н.Н. Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важной задачей в сфере науки и инновационной деятельности является обеспечение продовольственной безопасности государства за счет повышения производства отечественных продуктов питания. Особое место в этом занимает решение проблемы дефицита мяса как одного из наиболее дорогостоящих видов продовольственного сырья, что, ввиду особенностей его воспроизводства, является достаточно отдаленной перспективой.

В этой связи современная концепция создания устойчивой продовольственной базы страны ориентирована на рост производства мяса от скота с более высокими воспроизводительными и откормочными свойствами и рациональное использование имеющихся резервов мясного сырья, технология переработки которых должна обеспечивать изготовление продуктов высокой пищевой, биологической ценности и потребительского качества, доступных всем слоям населения.

Большие возможности в этом направлении открывает переработка мяса птицы, производство которого неуклонно растет. С 1990 по 2011 гг. количество мяса птицы в общем объеме возросло с 17 % до 59 %. Концепция развития отрасли птицеводства РФ на период до 2020 г. ориентирована на обеспечение дальнейшего роста производства отечественного мяса птицы и подъем уровня самообеспечения мясными продуктами до показателя, предусмотренного Доктриной продовольственной безопасности России.

Структура мясного рынка определяет и направления формирования ассортимента мясных продуктов, в котором увеличивается доля изделий с использованием птицепродуктов, включая субпродукты, предназначенных как для общего, так и специализированного питания. Это позволит расширить ассортимент мясных продуктов, увеличить уровень потребления необходимого для организма животного белка, дефицит которого в питании составляет (20-30)%.

Значительный вклад в развитие теоретических и практических аспектов технологии получения и переработки птицы, сопутствующих переработке продуктов внесли российские и зарубежные ученые Гоноцкий В.А., Гущин В.В., Митрофанов Н.С., Махонина В.Н., Волик В.Г., Антипова JI.B., Froning G.W., Ahn D.U., Ang C.Y.W., Essary E.O., Field R.A., MacNeil J.H. и др.

Существенным потенциалом животного белка обладает коллагенсодержа-щее сырье от разделки птицы. Свойства основного белка сырья коллагена обуславливают возможности использования его в различном качестве в зависимости от способа и глубины предварительной обработки. При этом продукты переработки коллагенсодержащего сырья следует рассматривать как полифункциональные, позволяющие расширить возможности использования других видов сырья, в том числе для изготовления продукции повышенного спроса, в частности полукопченых колбас, при стабилизации ее качества.

Цель и задачи исследований

Целью настоящих исследований является разработка технологии новых видов полукопченых колбас с использованием коллагенового геля в сочетании с мясом птицы ручной и механической обвалки на основе изучения их состава и свойств.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- обосновать способ подготовки коллагенсодержащего сырья (субпродукта мясокостного - ноги куриные) для механической обвалки на основе изучения его состава и структурно-механических свойств;

- изучить состав, пищевую ценность и свойства геля, полученного путем механической обвалки предварительно подготовленного коллагенсодержащего сырья;

- изучить влияние уровня введения коллагенового геля на состав и функционально-технологические свойства фаршевых систем на основе мяса птицы механической обвалки;

- исследовать и дать оценку окислительным изменениям пигментов и липи-дов мяса птицы механической обвалки при холодильном хранении;

- изучить ингибирующую активность дигидрокверцетина в окислительном процессе, инициируемом гемовым и негемовым железом;

- по результатам исследований с использованием метода компьютерного проектирования разработать рецептуры полукопченых колбас с коллагеновым гелем и выполнить комплексную оценку качества;

- разработать технологию и техническую документацию на новые виды полукопченых колбас.

Научная новизна Обоснована актуальность и целесообразность использования коллагенсодержащего сырья от разделки птицы при изготовлении полукопченых колбас.

Установлены химический состав коллагенового геля, фракционный состав белков, влияние продолжительности тепловой обработки на массовую долю растворимого коллагена.

Установлены зависимости функционально-технологических свойств систем на основе мяса птицы механической обвалки в зависимости от уровня введения коллагенового геля.

Расширены представления об окислительных изменениях пигментов и липидной фракции мяса механической обвалки в зависимости от условий низкотемпературного холодильного хранения.

Охарактеризован химический состав, физико-химические, структурно-механические, микробиологические и органолептические показатели новых видов полукопченых колбас с использованием коллагенового геля.

Практическая ценность работы Определен оптимальный уровень введения коллагенового геля в полукопченые колбасы, разработаны рецептура и технология производства колбас. На новые виды полукопченых колбас с использованием коллагенового геля, разработана и утверждена техническая документация (ТУ 9213-027-02068315-12).

Предложенная технология апробирована в производственных условиях. Расчеты доказывают экономическую целесообразность и эффективность предложенных решений.

Результаты научных исследований внедрены в учебный процесс.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских научных конференциях: «Пищевые

продукты и здоровье человека: III Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых» (Кемерово, 2010 г.), «Пища. Экология. Качество. VII международная научно-практическая конференция» (Новосибирск, 2010г.), «Управление инновациями в торговле и общественном питании: Международная конференция с элементами научной школы для молодежи» (Кемерово, 2010 г.), «Инновационные аспекты переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания: 13-я Международная научная конференция, посвященная памяти В.М.Горбатова и 80-летию ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии» (Москва, 2010г.), «Инновационные процессы в АПК: III Международная научно-практическая конференция преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50-летию образования аграрного факультета РУДН» (Москва, 2011 г.), «Пищевые продукты и здоровье человека: IV Всероссийская конференция с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых» (Кемерово, 2011 г.), «Инновационные технологии переработки продовольственного сырья» (Владивосток, 2011 г.).

Публикации Основные положения диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, организации эксперимента и методов исследований, экспериментальной части, изложенной в 3 главах, выводов, списка используемой литературы, состоящего из 187 работ отечественных и зарубежных учёных, и приложений. Основное содержание работы изложено на 126 страницах машинописного текста, включает 31 рисунок и 26 таблиц.

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

В первой главе проведен анализ научно-технической литературы по теме диссертационной работы. Проанализированы состав и свойства коллагенсодер-жащего сырья, дана сравнительная оценка методов предварительной обработки коллагенсодержащего сырья, направления использования модифицированного сырья и целевых продуктов обработки.

Приведены данные о химическом составе, свойствах мяса птицы механической обвалки, факторов, влияющих на процессы окислительного изменения пигментов и прогоркания липидной фракции мяса птицы механической обвалки. В результате аналитического обзора литературных источников сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе представлена схема организации эксперимента (рис. 1), дана краткая характеристика объектов исследования, условий проведения и методов исследований. В соответствии с целью и задачами работы объектами исследования на отдельных этапах являлись: коллагенсодержащее сырье (субпродукты -ноги цыплят-бройлеров), коллагеновый гель, модельные фаршевые системы с использованием коллагенового геля и МПМО, рецептуры новых видов полукопченых колбас. Для решения поставленных задач в работе использованы арбитраж-

ные методы, а также известные и новые инструментальные и аналитические методы, позволяющие получить достоверную информацию об объектах исследований.

Объекты исследования Этапы исследования -► Контролируем ые показатели

Коллагенсодержащее сырье от переработки птицы (субпродукты -ноги цыплят-бройлеров) Исследование влияния способа предварительной обработки сырья на состав и свойства 1-5,12,19,23, 27,28

Коллагеновый гель (КГ) Определение состава, пищевой ценности и свойств коллагенового геля 1-7,11-13,19,23 25-27,28,30,33

Модельные фаршевые системы Изучение влияния уровня введения коллагенового геля на состав и функционально-технологические свойства фар-шевых систем на основе мяса птицы механической обвалки 1-7,12,19,20 27-29,32,39

Мясо птицы механической обвалки (МПМО) Исследование процессов окисления ли-пидов и пигментов мяса птицы механической обвалки в зависимости от способа и условий низкотемпературного хранения 1-7,11,13-16, 19-24,26,27, 29-32,34-36,38

Полукопченые колбасы с использованием колла-генового геля Разработка рецептуры полукопченых колбас с коллагеновым гелем и мясом птицы и комплексная оценка качества 1-12,17,18,27 28,32,33,35,36 38,40-44

1 ' г

Практическая реализация результатов исследований

1

Разработка технологии и технической документации _на новые виды полукопченых колбас _

массовая доля белка (1), влаги (2), небелковых веществ (3), жира (4), золы (5), кальция (6), костных включений (7), хлорида натрия (8), остаточного нитрита натрия (9), фенольных соединений (10), фосфора (11), выход готового продукта (12); массовая доля железа (13), гемовое железо (14); количество форм пигментов (15); негемовое железо (16); нитрозопигменты (17); количество общих пигментов (18); рН (19), ВСС (20), массовая доля полипептидного азота (21), аминоаммиачный азот (22), фракционный состав белков (23), растворимость белков мышечной ткани (24); количество растворимого коллагена (25), количество общего коллагена (26), переваримость (27) in vitro, величина ПНС (28), функциональные свойства фарша (29); количество L-гидроксипролина (30), антиокислительная активность (31); цветовые характеристики в системе Lab (32), органолептическая оценка (33), определение общей растворимости белков (34), пере-кисное число (35), кислотное число (36), анизидиновое число (37), тиобарбитуровое число (38), синеретическая активность (39), энергетическая ценность продуктов (43), показатели биологической ценности (40) - (42), (44).

Рис. 1 - Схема проведения исследований

Экспериментальные исследования проводились в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности на кафедре технологии мяса и мяс-

100

ных продуктов. Экспериментальные данные с кратностью опытов п > 3 обрабатывали методами математической статистики.

В третьей главе приведены результаты исследований, направленных на разработку технологии получения коллагенового геля, изучения его состава, влияния уровня введения на свойства мясных фаршей.

Исследуемая технология обработки исходного коллагенсодер-жащего сырья (мясокостного субпродукта ног цыплят-бройлеров) включает две стадии: размягчение структуры исходного сырья и его механическую обвалку.

В качестве способа размягчения структуры изучалась обработка неизмельченного сырья растворами молочной или лимонной кислот (концентрация 0,2%, 0,6%, 0,8%, 1,2%, 1,6%; продолжительность выдержки 48 час, температура 2°С±2°С, жидкостной коэффициент 1:1, варка в воде или в 0,2% -ном растворе гидрокарбоната натрия (температура 98°С±1°С, жидкостной коэффициент 1:1, длительность обработки - 20,40,60,80 и 1 ООмин).

Эффективность обработки оценивали на основании определения потерь сухих веществ, количества легко отделяемых мякотных тканей, их ПНС, рН, и химического состава.

Установлено, что с увеличением концентрации растворов кислот степень набухания сырья непрерывно возрастает (до 130 %), максимальные потери сухих веществ равны (1,20±0,09) %, количество мякотных частей, отделяемых от сырья, выдержанного в растворах молочной кислоты повышается от 58,2 % до 90,5 %, лимонной кислоты - от 62,9% до 85,3%.

Для сырья, подвергаемого гидротермической обработке, количество сухих веществ, переходящих в бульон, изменяется от 2,47 % до 6,32 % с увеличением потерь при длительности обработки свыше 60 мин (рис.2).

40 60 80

Продолжительность варки» мяя

♦ при варке в боле, 'Л ■в том числе жир. %

А при варке в 0 2 ?о пироырбонате натрия, %

• в том числе жнр, "А

Рис. 2 - Влияние условий н продолжительности варки на потери сухих веществ

Таблица 1 Органолептическая характеристика коллагенового геля

Показатель Характеристика

Внешний вид Непрозрачная однородная масса, сохраняющая исходную форму

Консистенция Эластичная, плотная, упругая, не разрушается при надавливании, легко нарезается

Запах и вкус Свойственный мясному сырью, без посторонних привкуса и запаха, вкус нейтральный.

Цвет От кремового до бежевого или светло-коричневого без серых пятен

Количество мякотных тканей, отделяемых от сырья, развариваемого в воде, изменяется от 58,7 % до 61,6 %, в воде и 0,2 % растворе гидрокарбоната натрия -от 62,0 % до 67,1 %.

Из результатов определения прочностных свойств следует, что более эффективное влияние на размягчение структуры коллагенсодержащего сырья оказывает гидротермическая обработка.

Так предельное напряжение сдвига (ПНС) мякотных тканей, отделенных от сырья после выдержки в растворах молочной и лимонной кислот, при повышении концентрации реагента увеличивается от исходного 2,61 кПа и 2,77 кПа в 1,12; 3,57; 7,97; 8,33 раза и в 0,12; 2,59; 6,99; 7,22 раза, соответственно. При измерении ПНС для сырья, развариваемого в воде или в растворе гидрокарбоната натрия, аналогичное снижение прочностных свойств достигается уже через 20 мин. Последующая обработка приводит к непрерывному снижению предельного напряжения сдвига на 38,38 % и 48,14 %, соответственно.

Установлен химический состав тканей, отделяемых при ручной обвалке от сырья разных способов предварительной обработки. Полученные данные позволяют утверждать, что выдержка в растворах пищевых органических кислот сопровождается интенсивным возрастанием в них доли влаги (от 68,67% до 76,89%) и снижением количества белка (от 20,65% до 13,35%).

В мясных тканях, отделенных от сырья, подвергнутого термообработке, массовая доля белка остается выше, чем в сырье, обработанном кислотами, в среднем, на 22,72% при общей тенденции к снижению его количества с увеличением продолжительности обработки.

По совокупности полученных результатов с учетом рН и органолептических показателей для размягчения исследуемого коллагенсодержащего сырья рекомендована гидротермическая обработка в воде, продолжительность которой в целях предупреждения чрезмерных потерь сухих веществ и белка, составляет 60 мин, жидкостной коэффициент 1:1.

При установленных режимах в производственных условиях выполнена варка сырья и его механическая обвалка в горячем состоянии, выход целевого продукта, коллагенового геля, составил 70%, органолептическая характеристика приведена в табл.1. Активная реакция среды геля (7,05±0,05) ед.рН.

Установлен химический состав коллагенового геля (табл.2). Содержание белка составляет (16,53 ± 0,09)%, соотношение белок:жир равно 1:0,8. Большую часть белков составляет коллаген, в том числе высоко-функциональный растворимый. Установлено количество костных включений в геле, равное 1,57%, определено количество кальция, фосфора и железа в составе минеральной части.

Нагрев коллагенового геля во влажных условиях способствует повышению количества функционального ингредиента. Согласно данным, приведенным на рис.За, нагрев геля при температуре (81±1)°С через каждый час обработки приводит к увеличению растворимой фракции коллагена относительно исходного количества соответственно на 20,87 %, 29,39 %, 52,77 %, 64,16 %.

Углубление процессов гидролиза коллагена, сопровождаемое аккумулированием растворимой фракции, оказывает влияние на прочностные характеристики геля рис. (3 б).

Таблица 2

Химический состав коллагенового геля

Показатель Значение

Массовая доля белка, % 16,53 ±0,09

Массовая доля общего коллагена, % 9,47 ± 0,07

Массовая доля растворимого коллагена, % 3,92 ± 0,04

Массовая доля небелковых веществ, % 0,27 ± 0.05

Массовая доля жира, % 13,00 ±0,08

Массовая доля влаги, % 66,98 ± 0,07

Массовая доля минеральных веществ, %, в том числе 3,45 ± 0,04

кальция, % 0,112 ±0,001

железа, мг% 3,95 ± 0,03

фосфора (в пересчете на Р2О5), % 0,259 ± 0,003

Массовая доля костных включений, % 1,57 ±0,04

Структуры, которые формируются из геля, нагреваемого в течение 120 мин с последующим охлаждением, характеризуются высокой плотностью, значение ПНС увеличивается от исходного значения 7,16 кПа до 26,46 кПа. Для белковых структур, образующихся из геля, развариваемого в течение 180 мин и 240 мин, напротив, установлено снижение прочностных характеристик. Результаты параллельного определения небелкового азота позволяют объяснить эту зависимость увеличением доли глютоз.

а) растворимый коллаген б) ПНС

Рис.3 Изменение растворимого коллагена (а) и ПНС (б) коллагенового геля в зависимости от продолжительности термообработки

Последовательная обработка исходного коллагенсодержащего сырья приводит к повышению степени доступности коллагена действию пищеварительных ферментов. Степень переваримости белка сырья составляет 13,65 %, мясных тканей после гидротермической обработки - 25,48 %, коллагенового геля - 26,55 %, геля, подвергнутого вторичной обработке в течение 1 час, 2 час, 3 час и 4 час -43,41 %, 45,11 %, 47,17 %, 58,18 %, соответственно.

Полученный гель исследован как основное сырье для полукопченых колбас с мясом птицы механической обвалки, которое характеризуется высокой степенью деструкции, с целью стабилизации технологических свойств сырья и регулирования консистенции изделий.

В этой связи изучено влияние КГ при уровне его введения от 0% (контроль) до 30% на состав, функциональные и структурно-механические характеристики модельных фаршей на основе МГТМО. При каждом из уровней введения КГ исследованы модельные системы, отличающиеся способом подготовки мяса птицы механической обвалки: система А - мясо птицы механической обвалки; Б -мясо, структурированное «Колендрой» (соотношение МПМО :вода:«Колендра» -25:69:6); В - мясо, структурированное «Колендрой» и КГ (соотношение МПМО: КГ: во да: «Ко лен дра» - 22:11:62:5). В предварительном эксперименте выявлена устойчивость структурированного МПМО к нагреву и синерезису при холодильном хранении, установлена большая стабильность структуры, в формировании которой использованы оба стабилизатора.

На рис. (4а, б, в) представлены результаты исследования влияния уровня введения КГ на водоудерживающую (ВУС), жироудерживающую способность (ЖУС) и устойчивость исследуемых модельных фаршевых систем (УФС).

Согласно полученным данным, замена 10% мяса птицы механической обвалки на КГ (система А) приводит к увеличению ВУС и ЖУС от 72,13 % и 66,23% до максимально возможного уровня (100%).

В системе с МПМО, структурированном «Колендрой» и КГ, максимально значения показателей, равные (100%) выявлены исходно, они остаются без изменений при любом из уровней введения КГ.

В модельном фарше с МПМО, структурированном «Колендрой», с увеличением уровня введения КГ от 10% до 30% водоудерживающая способность изменяется от 70,23% в контрольной системе до 73,73%, 75,38% и 76,98%, соответственно. Значение показателя УФС, при котором система считается стабильной, достигается при уровне введения КГ 30%.

100

о 10 20 30 Уровень введения КГ, %

«А ■Б "В

0 10 20 30 Уровень введения КГ, %

®А

■ Б "В

0 10 20 Уровень введения 1

«А "Б "В

а) б) В)

Рис.4 Влияние уровня введения КГ на функциональные свойства фаршей основе мяса птицы механической обвалки

на

Повышение уровня введения КГ от 0 % до 30% в фарш на основе МПМО не вызывает существенного уплотнения его структуры, о чем свидетельствует незначительное увеличение показателя ПНС относительно исходного (рис.5). Однако, нагрев фарша до температуры кулинарной готовности приводит к выраженному

эффекту, ПНС с увеличением уровня введения КГ от 10% до 30% повышается на 35,57%, 55,30 %, 65,29 %, соответственно.

0 10 20 30 0 '0 20 30

Уровень введения КГ, % Уровень введения КГ, %

а) до термообработки б) после термообработки

Рис.5 Влияние уровня введения коллагенового геля на показатель ПНС

Максимальное уплотнение структуры установлено для системы с МПМО, структурированного «Колендрой» и КГ как до, так и после термообработки.

О выраженном укрепляющем влиянии КГ на структуру модельных фаршей из МПМО, структурированного «Колендрой», можно говорить при уровне его введения 30%, вместе с тем ПНС остается меньшим, чем других систем при аналогичном уровне введения КГ.

Изучен химический состав модельных систем с различным уровнем введения КГ (табл. 3), установлено содержание костных включений и общего кальция, которые для всех исследуемых фаршей соответствуют нормативным значениям.

Таблица 3

Влияние уровня КГ на химический состав модельных систем на основе МПМО

Способ подготовки МПМО Уровень введения КГ, % Массовая доля, %

белка жира влаги золы

Система А 0 15,43±0,06 10,31±0,08 73,00±0,14 1.26±0,05

10 15,54±0,05 10,66±0,04 72,22±0,12 1,58±0,02

20 15,66±0,07 13,30±0,04 ц 69,29±0,13

30 15,77±0,03 13.70±0,04 68,66±0,14 1,87±0,06

Система Б 0 3,86±0,04 3,06±0,04 92,11±0,09 0,97±0,02

10 5,12±0,07 4,05±0,06 89,83±0,05 1,00±0,04

20 6,38±0,08 5,04±0,02 87,14±0,11 1,44±0,05

30 7,65±0,05 6.54±0,08 83,82±0,17 1,99±0,07

Система В 0 4,01±0,06 4,00±0,05 90,85±0,08 1,14±0,02

10 5,2б±0,10 4,67±0,07 88,05±0,09 2,02±0,03

20 6,51±0,07 5,43±0,03 85,98±0,13 2,08±0,04

30 7,76±0,05 7,18±0,09 81,82±0,11 2,25±0,02

0 12 3 4 5 6 Продолжительность хранения, мес

На основании анализа совокупности экспериментальных данных для дальнейших исследований рекомендован уровень введения КГ в рецептуры колбас от 10% до 20%. При этом МПМО целесообразно использовать без предварительной

подготовки.

В четвёртой главе Приведены результаты изучения состояния пигментов МПМО, так как их изменения оказывают значительное влияние на интенсивность и устойчивость окраски колбас с КГ, и положительно коррелируют с окислением липидов. Стабилизация пигментов позволит улучшить потребительские свойства и безопасность изделий с использованием МПМО. В качестве стабилизирующих факторов изучены способ упаковки (в аэробных условиях, в вакууме) и температура хранения (минус 18°С и минус 25°С). Продолжительность хранения мяса птицы механической обвалки 6 мес.

Установлено, что содержание хромопротеинов в исследуемом мясе, взятом непосредственно после механической обвалки, равно (25,42±0,77) мг/кг, при этом количество восстановленных и окисленных форм пигментов составляет - миог-лобин (19,0±1,0) %; оксимиоглобин (32,0±1,0) %; метмиоглобин (50,0±1,0) %. Эти данные свидетельствуют о том, что значительная часть пигментов МПМО исходно представлена необратимо окисленной формой, которая не участвует в реакции цветообразования, являясь в то же время одним из наиболее активных проактиваторов окисления липидов.

Глубину и интенсивность последующих превращений пигментов МПМО оценивали по результатам определения соотношения форм пигментов, гемового и негемового

0 1 2 3 4 5 6 Продолжительность хранения, мес

б)

80

£ 75 -1

S S 70 -

ю 65

Ч

Ы>

S ? 55 -

1-

50 i

45 -

i 5

VT'L^

"—гт- т

0 1 2 3 4 5 6 Продолжительность хранения, мес

♦ Минус 18°С в вакууме ■ Минус 18°С без вакуума А Минус 25°С без вакуума

в)

Рис. 6 - Влияние условий и продолжительности холодильной обработки МПМО на соотношение форм пигментов

железа, показателей окраски.

Как следует из данных, приведенных на рис.6, в сырье, упакованном под вакуумом (температура хранения минус 18°С) количество метпигмента остается стабильным, при этом в первые 2 мес хранения выявлено даже некоторое повышение количества восстановленного пигмента, что может быть объяснено действием собственной антиокислительной системы, а также низким содержанием продуктов окисления, деактивирующих системы восстановления метмиоглобина. Для сырья, упакованного в аэробных условиях (температура хранения минус 18°С), количество метпигмента через 2, 4 и 6 мес хранения оказывается большим в 1,22 раза, 1,35 раза и 1,5 раза. Понижение температуры хранения сырья (температура хранения минус 25°С) при условии упаковки его в аэробных условиях приводит к ингибированию необратимого окисления пигментов, но интенсивность изменений оказывается выше, чем в сырье, упакованном под вакуумом.

Выявленные зависимости подтверждаются результатами инструментальной оценки, которые свидетельствуют о стабильности интенсивности и качества окраски МПМО, упакованного под вакуумом. Показатель светлоты в течение всего исследованного периода хранения изменяется в пределах ошибки метода при общей тенденции к повышению (рис.7а), при этом «индекс красноты» оказывается выше, чем для сырья других условий хранения, в течение всего периода, в том числе на поздних стадиях (рис.76).

1 2 3 4 5 Продолжительность хранения, мес

а)

_ 2,5 ^

3.2,2 S

ё 1.9 s

и

g.1,6 g 1,3

Г i '—1

----J

ц i I

--»

-♦—Ми i г\ iyc 18°С в вакуумеч

'И Ми -ж^Ми iyc без вакуума*

12 3 4 5 6 Продолжительность хранения, мес

б)

Рис.7 Влияние условий хранения на показатели окраски мяса птицы механической обвалки

Различия в соотношении пигментов и значениях «индекса красноты», выявленные между образцами, могут быть объяснены, в том числе большим снижением pH в образцах, упакованных в аэробных условиях, что влияет на конформаци-онные изменения гема и устойчивость его к окислению.

Мясо птицы механической обвалки, упакованное под вакуумом, характеризуется меньшим содержанием не только метпигмента, но и другого компонента, активного участвующего в окислении липидов - негемового железа (рис.86).

Так к окончанию исследуемого срока хранения количество гемового железа в нем уменьшается на 10,94%, в сырье, упакованном в аэробных условиях и хранившемся при минус 18°С - на 23,33 %, минус 25°С - на 19,55 %. Количество не-

гемового железа в сырье за этот период увеличилось на 35,74 %, 59,29% и 43,43%, соответственно.

Результаты изучения изменения количества и качества пигментов согласуются с данными, полученными при исследовании состоянии липидной фракции. Показатели, характеризующие интенсивность окислительных изменений жировой части мяса, приведены на рис. (9а, б, в).

2

27

25

23

21

19

т"1

~*Мш[ус 18° г ^ в вакууме >>

■ Мияус 1»" А Мивус 25° -г- _Г ^ Оез вакуума 2 без в^куумг

¡1

17,5 16,5 15,5 ^ 14,5 2 13,5 12,5 11,5 10,5

----------- П" " 1 —

щ

г- V ( !

0 12 3 4 5 Продолжительность хранения, мес

а)

0 12 3 4 5 Продолжительность хранения, мес

б)

Рис.8 Влияние условий хранения на изменение состояния железа в мясе птицы

механической обвалки

Представленные данные позволяют утверждать, что упаковка МПМО под вакуумом приводит к ингибированию процесса образования первичных продуктов окисления, хотя и не исключает его развитие под действием адсорбированного кислорода. По результатам анализа кинетической кривой окисления индукционный период заканчивается через 3 мес хранения, а через 6 мес хранения начинается необратимое ухудшение качества жировой фракции.

Ч 0.9

1 »

Щ 0,7 0,6

Л

/'...

/

/О

(/

/

4

11,8 10,8

% 1

|0,8

/ *

/

// /

? </ )

1

1

1 /

11 мл -¿-Мм ■уе.1 туе I «ус 2 ЙС-ж. 1-С б. 1°С & ьыЗД ■э вах ш_ уума ТУЧа

[р одолжи! е льно с ть храаепиж,

храаеаоц мм

1^одояш«»ш«п храияв!, нес

б) в)

Рис. 9 Зависимости показателей окислительной порчи мяса птицы механической обвалки от условий холодильного хранения

Для сырья, упакованного в аэробных условиях и хранившегося при той же температуре, значения ПЧ, при котором липидная фракция считается испорченной, достигнуто через 4 мес хранения. Понижение температуры хранения при со-

четании с упаковкой в аэробных условиях не приводит к существенному замедлению процесса накопления первичных продуктов окисления. Через каждый месяц хранения значения ПЧ составляют (1,654±0,001), (2,205±0,001), (4,567±0,001), (67,795±0,001), (94,213±0,001), (120,630±0,001) ммоль активного 02/кг, то есть необратимое ухудшение качества липидной части МПМО установлено к 4 мес хранения.

Образующиеся перекиси участвуют в реакциях разветвления цепи окислительного процесса с образованием вторичных продуктов окисления, причем более интенсивно в сырье аэробных условий упаковки, о чем свидетельствуют результаты определения количества малонового альдегида (показатель ТБЧ).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что вакуумная упаковка оказывает решающее влияние на стабилизацию пигментов мяса птицы механической обвалки и связанных с ним изменением липидов.

Поэтому при производстве колбасных изделий на основе продуктов переработки птицы, без использования других видов сырья с повышенным содержанием пигментов, МПМО следует использовать непосредственно после механической обвалки, в случае консервирования сырья замораживанием его следует упаковать в условиях вакуума. Это позволит стабилизировать качество цветоформирующих белков и, как следствие, окраски, а также липидной фракции в течение более 3 мес.

Эти рекомендации подтверждены результатами определения показателей эффективности реакции цветообразования с использованием МПМО, взятого после обвалки и после 4 мес хранения в анаэробных условиях при минус 18°С (табл.4).

Таблица 4

Показатели эффективности реакции цветообразования модельных систем

с использованием мяса птицы механической обвалки

Соотношение МПМО: МПРО Показатели реакции цветообразования с использованием МПМО

после мехобвалки после хранения (4 мес)

пигменты Ме1МЬ, АбЗоМ.580 пигменты Ме1МЬ, АбЗ(/А.580

общие, ед.опт.пл нитрозо,% общие, ед.опт.пл нитрозо,%

0:100 0,085±0,002 76,47 0,34±0,01 0,085±0,002 72,94 0,35±0,01

20:80 0,100±0,002 78,00 0,37±0,01 0,090±0,002 73,03 0,38±0,01

40:60 0,120±0,002 81,33 0,40±0,01 0,011±0,002 74,17 0,41±0,01

60:40 0,170±0,002 82,85 0,43±0,01 0,150±0,002 75,36 0,44±0,01

80:20 0,190±0,002 83,90 0,47±0,01 0,170±0,002 75,54 0,48±0,01

100:0 0,210=Ь0,002 85,71 0,51±0,01 0,190±0,002 76,19 0,51±0,01

Принимая во внимание известные исследования дигидрокверцетина (ДКВ) в качестве антиокислителя для МПМО, изучена его эффективность в процессе окисления, инициируемого гемовым и негемовым железом.

Исследования выполнены на модельной системе - курином топленом жире. Согласно полученным данным, введение ДКВ в количестве 0,02% и 0,04% к массе жира обеспечивает удлинение периода индукции в 2,17 и 2,83 раза, соответственно. В системах с гемовым и негемовым железом в концентрациях, соответствую-

щих МПМО, он проявляет ингибирующую активность, хотя эффективность его уменьшается (табл.5).

Таблица 5

Показатели эффективности ДКВ в процессе окисления, инициируемом гемовым и негемовым железом

Модельная система НГЖ гж дкв,% Индукционный период, мин Эффективность ингибитора

1 - - - 60 1,00

2 - - 0,02 130 2,17

3 - - 0,04 170 2,83

4 - + - 52 -

5 - + 0,02 116 1,93

6 - + 0,04 144 2,40

7 + - - 50 -

8 + - 0,02 104 1,73

9 + - 0,04 133 2,22

10 + + - 41 -

11 + + 0,02 99 1,65

12 + + 0,04 66 1,10

Показатели качества топленого жира: ПЧ - 1,889 ммоль активного С^/кг; анизидиновое число - 0,22 ед/г; общее число окисления - 0,818 ед/г; КЧ - 0,125 мг КОН

Эти данные свидетельствуют о целесообразности введения ДКВ в количестве 0,02% в МПМО на ранних стадиях или непосредственно в охлажденное сырье для ингибирования процесса окисления. В противном случае в результате развития окисления и деструкции пигментов с образованием наиболее активного активатора процесса, такого как негемовое железо может существенно уменьшить эффективность действия ДКВ.

В пятой главе приведены результаты исследований, направленных на разработку рецептур новых видов полукопченых колбас и комплексную оценку качества. Оптимизация рецептур выполнена с учетом полученных экспериментальных данных на основании компьютерного проектирования, критерий оптимизации - показатель эффективности использования белка (РЕИ). На основании орга-нолептического анализа выполнен подбор вспомогательных материалов, установлены физико-химические показатели для новых видов колбас (табл.7).

При оценке качества продукции изучены показатели интенсивности окраски и устойчивости ее при воздействии света, консистенции, степени усвояемости (табл.8).

Показатели окислительной порчи по истечении 15 суток хранения составляют (4,567±0,003) ммоль активного кислорода/кг для «Ароматной» и (5,197±0,003) ммоль активного кислорода/кг для «Пикантной».

На основании результатов микробиологических показателей полукопченых колбас с продуктами переработки птицы установлено соответствие их требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 в течение срока годности.

Таблица 6

Показатели биологической ценности оптимизированных рецептур __полукопченых колбас__

Показатель Значения для рецептур

№1 | №2

Основное сырье, кг на 100 кг основного сырья

Филе бедра 40 40

МПМО 40 30

КГ 20 20

Шпик - 10

Итого 100 100

Показатели биологической ценности

Показатель PER, ед 2,25 1,96

Коэффициент утилитарности, доли ед. 0,82 0,82

Коэффициент сопоставимой избыточности (ас), г/100 г белка 8,16 8,13

Сумма 10 АК, г/100 г белка 40,17 35,85

Сумма НАК г/100 г белка 35,40 31,53

Таблица 7

Физико-химические показатели колбас полукопченых

Показатель Значение показателя

«Ароматная» «Пикантная»

Массовая доля влаги, % 66,43±0,49 60,15±0,76

Массовая доля белка, % 17,15±0,31 14,83±0,34

Массовая доля жира, % 14,38±0,05 22,97±0,07

Массовая доля золы, % 2,04±0,05 2,05±0,01

Массовая доля нитрита натрия, % 0,002±0,001 0,004±0,001

Массовая доля хлорида натрия, % 2,68±0,05 2,59±0,01

Массовая доля общего кальция, % 0,152±0,002 0,121±0,001

Массовая доля фосфора, % Р2О5 0,289±0,034 0,210±0,009

Массовая доля костных фрагментов, % 0,328±0,017 0,204±0,002

Энергетическая ценность, ккал/100 г 198 266

Таблица 8

Показатели качества полукопченых колбас

Наименование показателя Значения да колбас

«Ароматная» «Пикантная»

CoдepжaниeNO-пигмeнтoв, % от общего количества пигментов 90,63 93,80

Устойчивость окраски, % от общего количества пигментов 62,87 60,93

Устойчивость, % светлоты Ь красноты а синевы Ь цвета 96,44 93,79 83,90 91,37 96,81 92,88 91,60 93,76

Величина ПНС, кПа 11,43±0,09 10,00±0,04

Степень усвояемости, % 64,42±0ДЗ 68,85±0,15

Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг 0,629±0,001 1,102±0,001

Разработана технология производства новых видов полукопченых колбас, апробированная в производственных условиях. Выход продукции составляет 87%. Полная себестоимость производства 1 тонны полукопченых колбас «Ароматной» и «Пикантной» составила 110,9 и 111,4 тыс. руб.

На продукцию разработана и утверждена техническая документация.

ВЫВОДЫ

1. На основании теоретического анализа и результатов собственных экспериментальных исследований предложено и обосновано использование коллагеново-го геля в технологии полукопченых колбас

2. На основании результатов исследования совокупности показателей, характеризующих степень и интенсивность изменений коллагенсодержащего сырья, для его предварительного размягчения перед механической обвалкой рекомендована гидротермическая обработка в течение 60 мин при жидкостном коэффициенте 1:1

3. Установлен химический состав и пищевая ценность коллагенового геля, полученного путем механической обвалки предварительно подготовленного коллагенсодержащего сырья

4. На основании изучения совокупности функциональных и структурно-механических свойств фаршей установлен уровень введения его в рецептуру полукопченых колбас, составляющий от 10% до 20%

5. Изучение зависимостей окислительных изменений пигментов и липидной фракции в процессе холодильного хранения дает основание утверждать, что мясо птицы механической обвалки, предназначенное для использования в рецептурах на основе продуктов переработки птицы с низким содержанием цветоформирую-щих белков, в том числе коллагенового геля, целесообразно перед замораживанием упаковывать под вакуумом. Это позволит минимизировать окислительные и деструктивные изменения пигментов, коррелирующие с изменениями липидов, и стабилизировать тем самым, потребительские свойства продукции

6. Дигидрокверцетин проявляет ингибирующие свойства в окислительном процессе, инициируемом гемовым и негемовым железом, однако для обеспечения высокой эффективности должен быть введен в мясо птицы механической обвалки на ранних стадиях хранения в количестве 0,02%

7. Методом компьютерного проектирования с учетом показателей биологической ценности разработаны рецептуры полукопченых колбас с использованием коллагенового геля и мяса птицы механической обвалки, установлены значения показателей, характеризующих потребительские свойства колбас, пищевую ценность, стабильность при хранении

8. Разработана технология производства полукопченых колбас с использованием коллагенового геля и мяса птицы механической обвалки, техническая документация на новые виды продукции. Проведена оценка экономической эффективности новых рецептур.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

в журналах перечня ВАК РФ

1. Гуринович, Г. В. Изучение состава и свойств белкового сырья от переработки птицы / Г. В. Гуринович, Р. Н. Абдрахманов // Техника и технология пищевых производств. - 2011. - № 1.- С.22-27.

2. Абдрахманов, Р. Н. Изменение качества мяса птицы механической обвалки при холодильном хранении / Р. Н. Абдрахманов, Г. В. Гуринович, JI. С. Кудряшов // Мясная индустрия. - 2011.- № 9 - С.42^45.

3. Гуринович, Г. В. Изучение влияния гемового и негемового железа на антиокислительную активность дигидрокверцетина / Г. В. Гуринович, Р. Н. Абдрахманов // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 1.- С.30-35.

статьи в других журналах и сборниках материалов конференций

4. Абдрахманов, Р. Н. Исследования с целью разработки способа подготовки сопутствующего коллагенсодержащего сырья от переработки птицы [Текст] / Р. Н. Абдрахманов // Пищевые продукты и здоровье человека: материалы III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Кем-ТИПП- Кемерово, 2010г. - С.86-87.

5. Abdrakhmanov, R. N. The complex approach to processing of meat raw materials [Текст] / R. N. Abdrakhmanov // Пищевые продукты и здоровье человека: материалы III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / КемТИПП - Кемерово, 2010 г. - С.496-497

6. Абдрахманов, Р. Н. Фракционный состав белков мяса птицы механической обвалки [Текст] / Р. Н. Абдрахманов, Г. В. Гуринович // Пища. Экология. Качество. Труды VII международной научно-практической конференции / Новосибирск, 2010.-С.10-11.

7. Гуринович, Г. В. Исследование технологического потенциала сопутствующего сырья от переработки мяса птицы [Текст] / Г. В. Гуринович, Р. Н. Абдрахманов // Управление инновациями в торговле и общественном питании: материалы международной конференции с элементами научной школы для молодежи / Кемерово, 2010. - С. 143-146.

8. Гуринович, Г. В. Метод ускоренного окисления жиров [Текст] / Г. В. Гуринович, Р. Н. Абдрахманов // Инновационные аспекты переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания: 13-я Международная научная конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова и 80-летию ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии / Москва, 2010. -С.221-222.

9. Гуринович, Г. В. Исследование гемовых пигментов в мясных системах на основе мяса птицы механической обвалки [Текст] / Г. В. Гуринович, Р. Н. Абдрахманов // Инновационные процессы в АПК: Сборник статей III Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50-летию образования аграрного факультета РУДН / РУДН - Москва, 2011г. - С.97-98.

10. Abdrakhmanov, R. N. The development of colour generation in model systems on the basis of mechanically deboned poultry meat [Текст] / R. N. Abdrakhmanov // Пищевые продукты и здоровье человека: материалы IV Всероссийской

конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых / КемТИПП - Кемерово, 2011г. - С.198-199.

11. Abdrakhmanov, R. N. The influence of lipid oxidation products on the rate of protein solubility of mechanically deboned poultry meat during freezing storage [Текст] / R. N. Abdrakhmanov // Пищевые продукты и здоровье человека: материалы IV Всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых / КемТИПП - Кемерово, 2011г. - С.200-202.

12. Абдрахианов, Р. Н. Исследование влияния термической обработки на белковую фракцию коллагенового геля [Текст] / Р. Н. Абдрахманов, Г. В. Гури-нович// Инновационные технологии переработки продовольственного сырья: материалы Междунар. науч.-техн. конф / Дальрыбвтуз - Владивосток, 2011 г. - С.24-26.

ЛР № 020524 от 02.06.97 Подписано в печать 13.04.2012. Формат 60х841Л6 Бумага типографская. Гарнитура Типев Уч.-тад. л. 1,25. Тираж 80 экз. Заказ № 58

ПЛД№ 44-09 от 10.10.99 Отпечатано в редакционно-издательском центре Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52

61 12-5/3252

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

На правах рукописи

АБДРАХМАНОВ РОБЕРТ НАЗЫМОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУКОПЧЕНЫХ КОЛБАС ИЗ МЯСА ПТИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОЛЛАГЕНОВОГО ГЕЛЯ

Специальность:

05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гуринович Г.В.

Кемерово 2012

Оглавление

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

Глава 1. Обзор литературы.......................................................... 7

1.1 Характеристика коллагенсодержащего сырья и способы его предварительной модификации с целью повышения пищевой ценности и функциональных свойств7

1.2 Мясо птицы механической обвалки, состав и изменение пигментов в процессе хранения......................................................................................................................................................................................................I у

1.3 Влияние пигментов и продуктов их превращений на окисление липидов мяса птицы механической обвалки........................................................................................................................................22

Глава 2. Организация работ, объекты и методы исследований........................31

2.1 Организация эксперимента............................................................................. 3 \

2.2 Методы исследований................................................................................... 34

Глава 3. Обоснование способа предварительной обработки сырья для приготовления коллагенового геля, изучение его состава и свойств..............45

3.1 Исследование химического состава сырья...........................................................45

3.2 Изучение влияния способа размягчения на состав и свойства коллагенсодержащего сырья от переработки птицы.................................................46

3.2.1 Влияние способа размягчения на физико-химические показатели сырья47

3.2.2 Влияние способа размягчения на прочностные свойства сырья...............52

3.3 Исследование состава и свойств коллагенового геля..........................................57

3.4 Структурирование мяса птицы механической обвалки коллагеновым гелем.. 61

3.5 Влияние коллагенового геля на функционально-технологические свойства и химический состав фаршей на основе МПМО...........................................................64

Глава 4. Исследование окислительных изменений пигментов и липидов мяса птицы механической обвалки.............................................................. 72

4.1 Химический состав мяса птицы механической обвалки.....................................73

4.2 Исследование гемовых пигментов мяса птицы механической обвалки в процессе холодильного хранения...................................................................... 76

4.3 Изучение эффективности реакции цветообразования с использованием мяса птицы в зависимости от продолжительности его хранения.....................................85

4.4 Изучение изменений белковой и липидной фракций мяса птицы механической обвалки в зависимости от условий холодильного хранения....................................87

4.5 Исследование активности дигидрокверцетина в процессе окисления, инициируемого гемовым и негемовым железом................................................... 98

Глава 5. Проектирование рецептуры и комплексная оценка качества полукопченых колбас с использованием коллагенового геля в сочетании с

МЯСОМ ПТИЦЫ..................................................................................................................103

5.1 Проектирование и оптимизация рецептур полукопченых колбас...................ЮЗ

5.2 Оценка потребительских свойств полукопченых колбас органолептическими и инструментальными методами..............................................................................................................................108

5.3 Физико-химические показатели полукопченых колбас....................................112

5.4 Исследование качества полукопченых колбас при хранении..........................113

5.5 Технологическая схема производства полукопченых колбас с коллагеновым гелем, мясом птицы механической и ручной обвалки.............................115

Выводы.........................................................................................................................120

Список использованной литературы.........................................................................122

Приложения.................................................................................................................140

Перечень сокращений

АС - аминокислотный скор

ВСС - влагосвязывающая способность

ВУС - водоудерживающая способность

ГЖ - гемовое железо

ДКВ - дигидрокверцетин

ЖУС - жироудерживающая способность

КГ - коллагеновый гель

КСС - коллагенсодержащее сырье

МПМО - мясо птицы механической обвалки

МИРО - мясо птицы ручной обвалки

МФС - модельные фаршевые системы

НАК - незаменимая аминокислота

НГЖ - негемовое железо

ПНС - предельное напряжение сдвига

СШ - свиная шкурка

ФТС - функционально-технологические свойства

Введение

Важной задачей в сфере науки и инновационной деятельности является обеспечение продовольственной безопасности государства за счет повышения производства отечественных продуктов питания. Особое место в этом занимает решение проблемы дефицита мяса как одного из наиболее дорогостоящих видов продовольственного сырья, которое, ввиду особенностей воспроизводства, является достаточно отдаленной перспективой.

В этой связи современная концепция создания устойчивой продовольственной базы страны ориентирована на рост производства мяса с более высокими воспроизводительными и откормочными свойствами и рациональное использование имеющихся резервов мясного сырья, технология переработки которых должна обеспечивать изготовление продуктов высокой пищевой, биологической ценности и потребительского качества, доступных всем слоям населения.

Большие возможности в этом направлении открывает использование продуктов переработки мяса птицы, объемы производства которого неуклонно растут. С 1990 по 2011 гг. доля мяса птицы в общем объеме производства возросла с 17 % до 59 %. Основной задачей концепции развития отрасли птицеводства РФ на период до 2020 г. является обеспечение дальнейшего роста производства отечественного мяса птицы и подъем уровня самообеспечения мясными продуктами до показателя, предусмотренного Доктриной продовольственной безопасности России.

Особенности мясного рынка определяют и направления формирования ассортимента мясных продуктов, с увеличением в его структуре изделий с использованием продуктов переработки мяса птицы, включая субпродукты, предназначенных как для общего, так и специализированного питания. Это позволит расширить рынок мясных продуктов, увеличить уровень потребления необходимого для организма животного белка.

Значительный вклад в развитие теоретических и практических аспектов в изучении состава и свойств мяса птицы, сопутствующих продуктов, технологий

их переработки внесли российские и зарубежные ученые Гоноцкий В.А., Гущин В.В., Митрофанов Н.С., Махонина В.Н., Волик В.Г., Антипова J1.B., Froning G.W., Ahn D.U., Ang C.Y., Essary E.O., Field R.A., MacNeil J.H. и др.

Существенным потенциалом животного белка обладает коллагенсодержа-щее сырье, в том числе, от разделки мяса птицы. Свойства коллагена, основного белка этого сырья, обуславливают возможности использования его в различном качестве в зависимости от способа и глубины предварительной обработки, в том числе для повышения функционально-технологических свойств мяса птицы механической обвалки, которое является одним из основных цветоформирующих компонентов в рецептурах изделий на основе мяса птицы. Коллагенсодержащее сырье следует рассматривать как полифункциональное, позволяющее расширить возможности использования других видов сырья, в том числе при изготовлении продукции повышенного спроса, в частности полукопченых колбас, при стабилизации ее качества.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Характеристика коллагенсодержащего сырья и способы его предварительной модификации с целью повышения пищевой ценности и функциональных свойств

В последнее десятилетие, как в России, так и во всем мире наблюдается рост производства всех видов мясных ресурсов, среди которых лидирующая позиция принадлежит мясу птицы, Г 10,3.0,481, занимающему около 60% рынка мяса [30], что обусловлено, прежде всего, влиянием экономического фактора. Среди всех видов сельскохозяйственных животных птица имеет ряд преимуществ, включая быстрое достижение убойного веса, высокую конверсию кормов в мышечную массу, отсутствие религиозных запретов на потребление.

Увеличение объемов производства в мясной и птицеперерабатывающей промышленности приводит к значительному возрастанию объемов малоценного сырья с высокой долей коллагена, выход которого достигает до 12 % от массы обрабатываемого сырья [6], для сравнения - выход субпродуктов 2 категории составляет от массы говядины и свинины (12-13)% [5].

Анализ литературных данных, позволяет утверждать, что субпродукты 2 категории характеризуются значительной долей белка в своем составе. Так в рубце и легких его содержание изменяется от 14,8% до 17,1%, в свиной шкурке (16,7-35,7)%, при этом доля коллагена и эластина составляет (45,0-62,3)% и (4,0-10,0)% для рубца говяжьего, (26,6-32,2)% и (6,7-6,9)% для легких говяжьих, (86-88)% и (1,2-2,0)% для свиной шкурки [ |

Коллагеновое волокно (фибрилла) представляет собой высокоорганизованную систему составными элементами которого, выступают молекулы тропоколла-гена, при этом последние, благодаря строго определенному типу расположения, характеризуются наличием поперечной исчерченности, как правило, 64 нм [137]. Пространственное расположение фибрилл зависит от биологической функции соединительной ткани.

Уникальность коллагена обусловлена, во-первых отличием от соответствующих параметров а-спирали, во-вторых специфическим аминокислотным набором, в-третьих особой последовательностью аминокислот, в-четвертых наличием нестандартных аминокислот - гидроксилизина и гидроксипролина. Основными аминокислотами, обнаруженными в коллагенах разных типов, являются аланин (11%), глицин (35%), пролин и гидроксипролин (21%). Три полипептидные цепи стабилизированы водородными связями, Я-группы всех аминокислот в тропокол-лагене располагаются на внешней стороне молекулы и принимают участие в межмолекулярном взаимодействий при формировании фибрилл и волокон

[5,ЖШ].

Вследствие плотной скрученности тройных спиралей и наличия поперечных связей в тропоколлагене, а также ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями между аминокислотными остатками разных цепей, волокно коллагена характеризуется слабой растяжимостью. Следует отметить, что повышение прочности коллагено-вого волокна обусловлено также образованием межмолекулярных поперечных сшивок между двумя остатками лизина соседних цепей.

Наличие коллагена в составе белковых веществ определяет органолептиче-ские и функционально-технологические свойства коллагенсодержащего сырья (КСС) - повышенные прочностные характеристики, низкие водо- и жиросвязы-вающую способность, а также более низкую биологическую и пищевую ценность. Для повышения технологического потенциала этого сырья и повышения пищевой ценности его подвергают различным способам предварительной обработки.

Основными способами направленного изменения свойств КСС являются физические, химические и биотехнологические.

Физические методы тендеризации КСС включают: гидротермическую [45], механическую [33], ультразвуковую обработку [ , , |, СВЧ-обработку [38], многократное замораживание-размораживание [31], криолиз [31,60].

Наиболее распространенным способом модификации является гидротермическая обработка. Преимуществами этого способа является снижение прочностных и повышение функционально-технологических свойств и пищевой ценности

сырья. Данный вид обработки применяют при изготовлении белковых стабилизаторов, гидролизатов, в производстве ливерных и кровяных колбас, а также паштетов, зельцев, студней. Вместе с тем, недостатками способа следует считать потери сухих веществ с бульоном, сырье подвергается двукратной термической обработке, выход стабилизатора ниже 100 %, необходимость дополнительных энергозатрат из-за длительной обработки, которая составляет от 1,5 часов до 8 часов.

Механические методы позволяют получить однородную структуру КСС на машинах тонкого измельчения. Однако, такой эффект сопряжен с высокими энергозатратами, поскольку длительность процесса может составлять от 0,5 до 1 часа.

Другие методы физического воздействия, такие как ультразвуковая и СВЧ обработка не получили широкого распространения, по причине отсутствия на большей части предприятий установок данного типа.

Химические методы размягчения КСС включают обработку щелочную [34], щелочно-солевую [3,64], кислотную [ч ч, , в том числе с применением технологических добавок.

Щелочной способ обработки (золение) КСС характеризуется высокой длительностью процесса от 30 до 100 суток, многостадийностью, т.е. последующей промывкой сырья, необходимостью обеззоливания и дополнительной промывке с целью удаления избытка кислоты на фоне повышенных потерь, обусловленных растворением мукоидов и балластных протеинов межклеточного вещества, гидролизом коллагена [31]. Данный вид обработки применяют в основном для модификации такого вида сырья как говяжьи шкуры в технологиях глубокой переработки КСС.

Щелочно-солевой способ считается более интенсивным, поскольку воздействие щелочи осуществляется в присутствии нейтральной соли [3,31]. Наибольшее распространение этот способ получил при обработке особо прочного сырья -жилы, сухожилия, хрящи, свиные уши и другие, применяется при производстве белковых препаратов на основе КСС и колбасных оболочек [5]. Длительность обработки от нескольких часов до нескольких суток.

Разработан способ обработки свиных шкур раствором гидроокиси натрия и хлорида натрия в течение 24 часов, для получения белкового стабилизатора [57]. Преимуществами щелочной и щелочно-солевой обработки является эффективное воздействие на структуру коллагена и, как следствие, снижение прочностных характеристик сырья, при этом недостатками являются длительность, многоопера-ционность, деструкция коллагена, потеря части аминокислот.

Выдержка КСС в растворах кислот, считается простым, эффективным и доступным способом обработки, она позволяет существенно интенсифицировать процесс разрыхления структуры коллагена, сократить длительность процесса.

Для модификации сырья применяются различные виды кислот, в том числе в комбинации с их солями. Так проводилось исследование по изучению развари-ваемости коллагена грубой соединительной ткани, обработанной в растворах кислот в зависимости от их вида (уксусная, лимонная, молочная, винная), продолжительности воздействия и ионной силы раствора [32]. Патшина М.В. исследовала воздействие молочной, лимонной, соляной кислот на свиную шкурку с целью получения коллагенового полуфабриката для производства продукта на его основе. В ходе исследования установлены оптимальные параметры обработки: соотношение сырье: соляная кислота - 1:3, длительность обработки 24 часа, температура (2±2)°С, последующая промывка в воде в течение 10 минут [59].

Согласно результатам Козиной З.А. и Кузнецовой Т.Г, позитивное влияние на коллагеновые волокна соединительно-тканной фракции говядины оказывает обработка ее растворами цитрата калия и смесью на основе кислых фосфатов [40].

Имеются сведения об эффективной модификации говядины с высокой долей коллагена, предназначенной для изготовления реструктурированной говядины органическими кислотами уксусной, молочной и лимонной [76].

Биотехнологические методы обработки связаны с обработкой коллагена сырья ферментами. Антиповой Л.В. представлен систематизированный перечень ферментов животного (пепсин, трипсин, химотрипсин, панкреатин, коллагеназа, эластаза), растительного (бромелаин, папаин, фицин) и микробного происхождения, а также специальными штаммами микроорганизмов, продуцирующих колла-

генолитические ферменты. К таким микроорганизмам относятся Clostridium histo-liticum, Bacillus (subtilis, mesentericus, licheniformis, cereus), Streptomyces (bradia, grisens, fradiospiralis), грибы Aspergillus и Rhizopus), Actinomyces rimosus, Actinomyces fradiae 119, Streptomyces griceus [5]. Используются также энзимы гидро-бионтов, полученных в результате обработки вторичного сырья рыбы и крабов [43], комплексные ферментные препараты и их смеси с молочнокислыми бактериями [11,41,68].

Достоинствами биотехнологической обработки, в сравнении с другими способами, является селективность действия, оптимальные температурные параметры, высокая каталитическая активность, сокращение длительности технологического процесса [5,11,41,45,68]. При этом к недостаткам, следует относить, низкую активность протеолитических ферментов при температурах и рН обрабатываемого сырья в технологии изготовления мясных продуктов, однократное использование, необходимость предварительного измельчения сырья для обеспечения большей поверхности для взаимодействия сырья с ферментом.

Анализ научно-те�