автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Получение пищевых добавок и биополимеров из вторичного сырья птицеперерабатывающей промышленности

На правах рукописи

РГ Б ОМ 1 5 ДЕК' 1Мо

Полянских Светлана Владимировна

ПОЛУЧЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК И БИОПОЛИМЕРОВ ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ ПТИЦЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ' ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и

рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1996

Работа выполнена на кафедре технологии мяса и мясных продуктов Воронежской государственной технологической академии ^

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ доктор технических наук, профессор

Антипова Л.В.

ОМЩИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук» профессор

Хлебников В.И.

Защита состоится " 25 " декабря 1996 года в 14°° часов на заседании диссертационного совета К 063.90.01 при Воронежской государственной технологической академии по адресу: 394017, г. Воронеж, проспект Революции, 19

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ВГТА

Автореферат разослан " 22 " ноября 1996 года. Ученый секретарь Диссертационного совета

к.т.н., доцент Крылова

кандидат технических наук, директор АООТ комбинат мясной "Калачеевский" Астанин Н.И.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Ассоциация ТОО "Воронежптицепром".

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Дефицит потребления мяса птицы - одного из важнейших пищевых продуктов - выдвигает в число актуальных проблему рационального использования псех имеющихся ресурсов, разработки и внедрения научно-обоснованных совершенных технологии переработки.

Спектр мало- или совсем невостребованного вторичного сырья птицеперерабатывающей промышленности включает: головы, ноги, желудки, сердце, печень, шкурку, трахеи и т.д. На предприятиях птицеперерабатывающей промышленности на каждые 1000 т мяса потрошеной птицы приходится 138,5 т, а при более рациональном использовании -273,5 т малоценных продуктов переработки.

Высокая доля белков (18-24 X), основную массу которых представляет коллаген, позволяет по-новому оценить возможности вторичных продуктов убоя птицы для использования в качестве пищевого сырья и источника биопрепаратов. В то же время, в существующих традиционных технологиях переработки мяса птицы объемы использования вторичных ресурсов ограничены в виду низкой технологической и биологической функциональности. Обоснование и разработка путей рационального использования вторичного сырья, обеспечивающие рост производственного потенциала отрасли, рк:ширение ассортимента продуктов и повышение выхода на единицу перерабатываемого сырья представляет особый научно-практический интерес.

Наиболее перспективны прикладные аспекты, связанные с получением пищевых продуктов, специальных ингредиентов, главным образом биополимеров. Последние тесно связаны с получением нетрадиционных продуктов лечебного назначения.

Тема диссертационной работы соответствует плану НИР кафедры технологии мяса и мясных продуктов Воронежской государственной технологической академии (ВГТА) на 1991-2000 гг. "Разработка технологии и оборудования биологически полноценных экологически чистых мясных продуктов на основе рационального использования ресурсов". Работа является составной частью научных исследований кафедры технологии мяса и мясных продуктов по теме федерального гранта "Теория и практика продуктов лечебно-профилактического и специального назначения на основе рационального использования вторичного сырья мясной и птицеперерабатывающей промышленности" по разделу "Сельскохозяйственное машиностроение" (1996-1997 гг.); в рамках региональной научно-технической программы "Черноземье", раздел "Рациональное использование коллагенсодержащих ресурсов мясной промышленности на основе комплексного использования сырья" (1992-1995 гг.).

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в разработке эффективных технологий получения пищевых добавок и биополимеров на основе изучения комплекса свойств вторичных продуктов убоя птицы.

В рамках поставленной цели решались задачи:

- исследование химического состава, особенностей микроструктуры, реологических, функциональных свойств и безвредности вторичного малоценного сырья птицеперерабатывающей промышленности, применительно к получению пищевых добавок и биопрепаратов;

- обоснование оптимального состава, исследование свойств и определение рациональных режимов получения пищевых добавок (белко-во-жировых);

- обоснование и разработка рецептур мясных фаршевых изделий с использованием пищевых добавок на основе принципов рациональной разделки тушек птицы;

- разработка условий получения биополимеров с элементами безотходной технологии;

- технико-экономическая оценка результатов исследований.

Научная новизна. На основании результатов изучения гистомор-

фологических, химических, биохимических, прочностных свойств, безвредности теоретически обоснованы пути рационального использования вторичного сырья птицеперерабатывающей промышленности на пищевые цели и для выделения ингредиентов - биополимеров лечебного действия.

Показана целесообразность использования голов, ног, шкурки сухопутной птицы для получения пищевых белково-жировых добавок в производстве мясных изделий. В ходе экспериментальных исследований подобран компонентный состав пищевых добавок с помощью методов математической статистики, обеспечивающий высокую биологическую ценность и необходимые функционально-технологические свойства.

Проведена идентификация пищевых веществ, аминокислот и жирных кислот в составе белково-жировых добавок из шкурки, голов и ног сухопутной птицы. Установлен характер и закономерности превращения пищевых добавок под действием пищеварительных ферментов, термических, микробиологических и механических воздействий. Показано, что полученные пищевые добавки термически стабильны, характерны высокими показателями водосвязывающей (ВСС) и водоудерживаю-щей (ВУС) способности. По реологическим и функционально-технологическим свойствам совместимы с компонентами колбасного фарша.

Установленные особенности гистоструктуры, химического и белкового состава позволили выделить петушиные гребни как источник для получения биополимера - гиалуроновой кислоты (ГУК). Исследованы условия экстракции целевого продукта различными растворителями. Показаны преимущества использования водно-спиртовой экстракции при предварительной обработке сырья ультразвуком. Обоснованы параметры экстракции ГУК, обеспечивающие максимальный выход и чистоту готового препарата. Исследование химических и биологических свойств твердого остатка тканей позволило обосновать целесообразность его использования на кормовые цели и рекомендовать безотходную технологию производства ГУК,

На основании теоретических исследований предложены: новый способ получения белково-жировой добавки для производства мясных фаршевых и пастообразных продуктов (заявка на патент РФ N 96111048/20(017222); новая технология получения гиалуроновой кислоты (заявка на патент РФ N 96111091(016879)).

Практическая значимость. На основании результатов экспериментальных исследований показана целесообразность и реальная возможность использования вторичных продуктов птицеперерабатывающей промышленности для получения: пищевых добавок, лечебных биопрепаратов (ГУК), кормовых продуктов. Для организации целенаправленного сбора сырья предложено условное деление на основные группы и сформирован перечень по предпочтительному прикладному значению.

Определены рациональные параметры получения белково-жировых добавок из шкурки, ..голов и ног птицы, обеспечивающие приближение качественных показателей к аналогичным для мяса птицы и свинины полужирной. На основании полученных данных разработаны модифицированные технологические схемы производства фаршированных колбас, мясных хлебов и паштетов.

Предложена рациональная схема разделки и переработки птицы, позволяющая съэкономить основное сырье на 10-15 7., значительно расширить ассортимент изделий из мяса птицы, улучшить качество,, и товарный вид, увеличить выход на 1-2 %, повысить экономическую эффективность производства.

Определены режимы и предложена усовершенствованная технология получения ГУК из петушиных гребней при сокращении производственного цикла в 2-3 раза, изысканы возможности приблизить производство к источнику сырья, сделать его экологически чистым и безотходным.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены в период 1993-1995 гг. на отчет-

ных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии; международной научной конференции "Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности (Краснодар, 1994); международной конференции "Научно-технический прогресс в перерабатывающих отраслях АПК" (Москва, 1995); Первой конференции Северо-Кавказского региона "Современные достижения биотехнологии" (Ставрополь, 1995); IV международном симпозиуме "Экология человека: пищевые технологии и продукты" (Москва-Видное, 1995); III межреспубликанской научно-технической конференции "Процессы и оборудование экологических производств" (Волгоград, 1995); международной научной конференции "Пища. Экология. Человек" (Москва, 1995); межрегиональной научно-практической конференции "Пищевая промышленность - 2000" (Казань, 1996); 35-м конгрессе IUPAC (Стамбул, Турция, 1995); 41-м ежегодном международном конгрессе "Наука и технология мяса (Сан-Антонио, Техас, США, 1995); 12-м Европейском . симпозиуме "Качество мяса птицы" (Саратова, Испания, 1995); Third International Symposium TOCOEN'96 (Luhacovice, Czech Republic, 1996); международном экологическом конгрессе "Экологическая инициатива" (Воронеж, 1996).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 17 работ, имеются приоритеты по заявкам на патенты РФ N 96111048/20(017222) и N 96111091(016879).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, четырех глав экспериментальной части, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 263 страницы машинописного текста, 37 таблиц, 32 рисунков. Библиография включает 164 наименования.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Объектом исследований служили вторичные продукты переработки сухопутной птицы (кур, цыплят-бройлеров), полученные в условиях АООТ птицекомбината "Воронежский", птицефабрики "Рамонская" периода 1993-1996 гг. К ним относятся: шкурка с шеи птицы, куриный жир с желудков, мышечный желудок, головы, ноги и др.

Пищевые добавки готовили по разработанным режимам в лабораторных условиях. При этом использовали шкурю,' с шеи птицы по ГОСТ 25931-82, жир с желудков по ГОСТ 8285-91 и бульон от варки шкурки, а также головы и ноги, соответствующие ГОСТ 25931-82.

Крупные гребни здоровых петухов в возрасте 6 месяцев до 1 года отделяли от голов вручную и использовали в качестве сырья для

изучения возможности получения биополимера - ГУК. Гребни срезали у основания и промывали водой.

Экспериментальные исследования (рис. 1 ) проводили в условиях НИЛ кафедр технологии мяса и мясных продуктов, аналитической химии, органической химии ВГТА, лаборатории гистохимии и лекарственной экологии, лаборатории фармакологии и токсикологии Всероссийского НИВИ патологии, фармакологии и терапии г.Воронежа, Югославского института технологии и гигиены мяса (Белград, Сербия) и Ново- Садского университета (Новый Сад, Сербия) в соответствии с договором о международном научно-техническом сотрудничестве между ВГТА, Ново-Садским университетом и Югославским институтом технологии и гигиены мяса. Выражаем искреннюю благодарность за консультации и помощь при выполнении диссертационной работы.

Производственную апробацию технологий проводили на базе колбасных цехов хладокомбината ОПС г.Воронежа.

На рис. 1 цифрами обозначены объекты исследования и определяемые показатели. Сырье: I - шкурка сухопутной птицы; II - гребень; III - голова; IV - ноги; V - желудок; VI - сережки; VII -кишки, VIII - куриный жир.

Общие методы исследований: 1 - массовая доля влаги - по ГОСТ 9793-74; 2 - жира методом Сокслета и рефрактометрически (Н.К.Жу-равская, 1985); 3 - золы по ГОСТ 15113.8-77; 4 - общего белка фотометрически (Н.К.Журавская, 1985); 5 - фракционный состав белков - последовательным экстрагированием белковых фракций специфическими растворителями и количественным определением по методу Биурета (Н.Е.Кучеренко и др., 1988); б - гистоморфологические характеристики - прямым микроскопированием парафиновых срезов тканей (Меркулов, 1969); 7 - специфическая окраска срезов - гематоксилин-эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону; 8 - экстракцию липидов - по методике J.M.Folch (1971); 9,10 - жирнокислотный состав липидов, содержание холестерола, остаточные количества хлорорганических пестицидов - методом газожидкостной хроматографии на хроматографе "Varian-3400"; 11 - аминокислотный состав сырья и полуфабриката -методом ионообменной хроматографии на автоматическом аминокислотном анализаторе марки ААА-Т339 (Чехия); 12 - атакуемость белков сырья и полуфабриката пищеварительными ферментами по методу Покровского и Ертанова (А.А.Покровский, 1965); 13 - уровень нитратов и нитритов на иономере И-130 согласно инструкции к прибору; 14 -содержание ионов тяжелых металлов - на атомно-абсорбционном спектрофотометре С-115М; 15 - эмульгирующую способность по методу Инк-

Рис. 1. Схема проведения экспериментальных исследований

лара и Фортюана; 16 - стабильность эмульсии (весовым методом); 17 - свободную и связанную влагу по методу Грау и Хамма в модификации В.П. Воловинской и Б.И.Кельман, 1985; 18, 19, 20 - влагоу-держивающую (ВУС), влагосвязывающую (ВСС), жироудерживающую (ЖУС)(Салаватулина P.M., 1983); 21 - рН водной вытяжки - потенцио-метрически по стандартным методикам; 22 - прочностные свойства -на лабораторной установке согласно инструкции к прибору; 23 - липкость - на универсальной машине "INSTR0N-1122" в соответствии с инструкциями к прибору, 24 - реологические свойства - на приборе RHE0TEST (Германия); 25 - термогравиметрические характеристики -на термоустановке "Derivatograhp" (Чехия); 26 - массовую долю хлорида натрия в готовых изделиях по методу Мора (Коган М.Б., 1971); 27 - нитрита натрия в мясопродуктах по ГОСТ 29299-92; 28 - микробиологические свойства по ГОСТ 9959-74; 29 - органолептические показатели по ГОСТ 7702.0-74, 30 - определение токсичности сырья -на биологических объектах (белых крысах) (Кондрахин, 1985); 31 -математическое планирование и статистическая обработка результатов (Айвазян, 1986); 32 - технико-экономическая оценка по методикам определения экономической эффективности в мясной и птицеперерабатывающей промышленности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Комплексное исследование состава и свойств вторичных продуктов убоя птицы. Совокупность оценок содержания суммарных белков, их качественного и количественного состава, соотношения белок:жир, реологических и прочностных свойств, показателей пищевой и энергетической ценности с учетом особенностей структуры и массовой доли коллагеновых волокон позволила сформировать три группы отходов по перспективам предпочтительного применения (табл. 1).

Вторичные продукты, объединенные в состав I группы, имеют общие признаки: значительное массовое содержание неколлагеновых белков, тонкие слаборазвитые коллагеновые нити, достаточно высокое содержание жира (с преобладанием ПНЖК). Это обуславливает целесообразность использования исследуемых объектов на пищевые цели, в частности для получения натуральных пищевых белково-жировых добавок - заменителей основного сырья в составе мясных фаршевых изделий. Сюда входят вторичные продукты убоя птицы: шкурка, желудок, специально обработанные ноги и головы.

Во II группу отнесены: гребень и сережки. Они характерны высокой долей коллагеновых фракций с развитой фибриллярной структу-

рой, относительно низким содержанием неколлагеновых белков и жира. Эти продукты представляют интерес, на наш взгляд, для получения ингредиентов, в частности природного биополимера - ГУК.

К третьей группе отнесены кишки и перо, традиционно используемые при выработке кормовых добавок, концентратов и муки.

Очевидно, обеспечение эффективности технологических процессов использования вторичных ресурсов для каких-либо целей предполагает предварительную обработку, которая связана либо с модификацией структуры белков для обеспечения высокой степени перевариваемости пищеварительным трактом организма и технологической функциональности в составе пищевых и кормовых смесей (I и III группа), либо с очисткой целевых фракций от сопутствующих компонентов (II группа).

Таблица 1

Группы вторичных ресурсов переработки птицы по прикладному значению

Наименование сырья

Массовая доля компонентов, X к массе сырья

Белок

всего (Б)

водо-раствор.

соле-раствор.

щелоче-раствор.

Вода Жир Зола

(К)

Соотношение Ж:Б

Группа I

Желудок

Шкура с шеи

Головы

Ноги птицы

Группа II

Гребень

Сережки

Группа III

Кишки

Перо

Изучение

21,03 7,40

18,30 3,10

15,43 4,18

17,90 2,16

19,77 2,56

19,14 2,98

9,56 4,65 3,37 5,02

4,93 3,37

4,07 10,59 8.12 10,79

69,20 66,55 74,65 63,19

14,44 68,20 12,79 69,45

5,40 3,56 0,25

10,96 4,70 0,59

5,66 5,35 0,33

8,06 5,69 0.44

7,03 5,00 0,31

6,68 4,73 0,35

13,70 3,10 5,08 5,13 79,90 4,56 2,20 0,32 24,60 3,28 4,37 16,89 70,70 2,10 1,60 0,09

свойств пищевых добавок и применение их в технологии

мясных продуктов. Разработана технология получения пищевой белко-во-жировой' добавки как заменителя основного сырья при производстве мясных фаршевых изделий (мясных хлебов, сортовых и фаршированных колбас, паштетов и т.д.). Из шкурки сухопутной птицы рекомендуется получать пищевую добавку при использовании жира куриного и курино-•го бульона, полученного от.варки шкурки. Добавление куриного бульона в белково-жировую добавку улучшает ее реологические свойства и обеспечивает надежные формующие показатели. Охлажденный продукт монолитный, хорошо сохраняет форму. В бульоне содержатся водорастворимые вещества, ценные белки (полипептиды, свободные аминокисло-

ты, водорастворимые витамины), повышающие пищевую ценность продукта.

Использование куриного бульона и жира куриного топленого способствует сбалансированности белок-жирового соотношения (1:1) в полуфабрикате.

Оптимальный состав компонентов в пищевой белково-жировой добавке определен на основе методов математической статистики (регрессионный анализ й метод штрафных функций).

В качестве факторов планирования эксперимента использовали три входных параметра:, массовая доля белка (Х1), жира (Хг). воды (Хз). Эти факторы подчиняются корреляции согласно уравнению

XI + Х2 + Хэ = 100

Критерием оценки влияния факторов служило среднее значение стабильности эмульсии.

В результате обработки результатов экспериментальных данных с применением статистических критериев Кохрена, Стьюдента, Фишера получено уравнение регрессии, которое без учета незначимых коэффициентов при уровне значимости коэффициентов регрессии «=0,05 имеет следующий вид

у = - 8,87073X1 + 3,81597X2 + 3,б2655хэ + 0,09620X1X3 - 0,06100х2Х3 + 0,12423X1X2 - 0,03559х22 - 0,02970х23 . Расчеты позволили учесть межфакторные взаимодействия и определить оптимальное соотношение в системе белок:жир:вода равное 18,20:65,95:16,80 при максимальном значении стабильности эмульсии 98,72 X.

Уравнение адекватно экспериментально полученным данным. В пересчете на составные ингредиенты рекомендуемое соотношение компо-' нентов шкурки, жира, бульона в добавке составит 2:1:1. При этом формируются функциональные свойства, позволяющие максимально использовать полуфабрикат в составе колбасного фарша.

Для сохранения нативних свойств химических компонентов сырья при эффекте ослабления структуры прочных белков проводится предварительная термовлагообработка при температуре 85-90 °С в течение 30-35 мин. Функционально-технологический эффект достигается при гомогенизировании измельченной шкурки в течение 5-7 мин с добавлением бульона и жира куриного топленого. Оценка свойств добавки указывает на совместимость с компонентами колбасного фарша.

В результате предварительной термовлагообработки шкурки массовая доля белка уменьшилась незначительно (на 0,10 %), приближаясь к мышечной ткани по их количеству и фракционному составу.

Идентификация аминокислотного состава пищевой добавки показало, что он характерен наличием всех за исключением триптофана, незаменимых аминокислот. Аминокислотный скор составляет от 80 до 89 7. (изолейцин, треонин и фенилаланин). Из заменимых преобладают предшественники вкуса - глутаминовая и аспарагиновая кислоты (8,63 и 5,75 Z массы сухого остатка соответственно). Соотношение незаменимых и заменимых аминокислот составляет 1:2, что приближается к соотношению в мясе птицы.

В составе липидных фракций добавки преобладают полиненасыщенные и мононенасыщенные кислоты. Большая доля приходится на олеиновую кислоту (Cíe1-) ~ До 35 X от суммы; из полиненасыщенных преобладает линолевая (Cie2-) - до 21 Z (табл. 2).

Уровень накопления тирозина при гидролизе белков пищевой добавки пищеварительными ферментами составляет 57 мкг/.см3, что коли-

Таблица 2

Жирнокислотный состав

Наименование кислоты

Формула

Массовая доля кислот, 7. к сум.

Белково-жировая добавка

Мясо птицы

СНз-(CH2)i2-C00H СНз-(СН2)14-С00Н

Миристиновая Пальмитиновая Палмитоолеиновая СНз-(СН2)5-СН=СН-(СН2)7-С00Н

Стеариновая Олеиновая

Линолевая

Линоленовая

1,15 25,96

9,42 6,06

0,10 26,00

)

34,89 21,12 0,65 3,17

к показателю- перевариваемости

6,00

24,00

21,00

. 0,84

9,30 у свинины

СН3-(СН2)16-С00Н СНЭ-(СН2)7-СН=СН-(СН2Ь-С00Н СНз-(СН2)з-(СН2-СН=СН)2-(СН2)7-С00Н СНз-(СН2-СН=СН)з-(СН2)7-С00Н

Другие жирные кислоты в сумме

чественно приближается

мясной.

Пищевай белково-жировая добавка обладает высокими показателями стабильности эмульсии, эмульгирующей, жироудерживающей способности по сравнению с исходным сырьем, что способствует высокой термической стабильности добавки. По остальным функциональным показателям пищевая добавка приближается к колбасному фаршу.

Изучение закономерностей изменения реологических характеристик пищевой добавки и мясного фарша показывает идентичность и возможность замены части основного сырья при производстве мясных изделий (рис. 2) новыми пищевыми добавками из вторичного сырья пти-

цеперерабатывающей промышленности.

Рис. 2. Реограммы пищевой белково-жировой добавки в зависимости от температуры и предельного напряжения: ч -эффективная вязкость, Па-с; 0 - предельное напряжение, Па; Т - температура; 1 - кривая т)-С) = 20 °С; 2 - кривая Т)-<3 при нагрузке 150x2; 3 - кривая = 20 °С для мясного фарша, 4 - кривая-Т1-<3 = 40 °С; 5 - кривая ц-<3 = 65 °С

400 800 2(^0^1600 Результаты термогравиметрических исследований пищевых добавок выявили незначительную величину потерь массы (1,7 7. от первоначальной) в интересующей области температур - 85-95 °С, что предполагает увеличение выхода готовых изделий (рис. 3).

Рис. 3. Термогравиметрические характеристики белково-жировой добавки: 1 -кривая потери массы (Тв); 2 - дифференциальная кривая потери массы (ОТО); 3 - дифференциальная кривая нагревателя (СТА); 4 - кривая температуры (Т); т - время, мин; Т - температура °С; ДМ - изменение массы, мг

10 20 > 40 50 с, мин

Исследованные микробиологические и качественные показатели пищевой добавки при температуре 0-20 °С в течение 5 суток позволили рекомендовать условия хранения: температура 0-4 °С в течение 3 суток.

При замене основного сырья пищевая белково-жировая добавка в колбасном фарше выполняет роль эмульгатора, водосвязывающего и структурообразующего компонента. Повышение доли белково-жировой добавки в составе модельного фарша от 0 до 15 % приводит к увели-

0 ,мг Г00

200

300 100

>00

чению ВУС, ЖУС, ВСС и липкости. При 15 7.-ой замене основного сырья увеличивается выход готового продукта на 1-2 7..

По результатам проведенных исследований белково-жировую добавку из шкурки сухопутной птицы рекомендуется использовать в технологии фаршированных колбас. Разработаны модифицированные рецеп-. туры фаршированных колбас высшего сорта "Усманской", "Куриной", "Донской фаршированной", "Аппетитной" в соответствии с принципами предложенной схемы рациональной разделки и переработки птицы (выделение "белого" и "красного" кускового мяса и максимальное' использование малоценных частей'тушки).

Предложенная модифицированная технология предусматривает внесение на этапе куттерования белково-жировой добавки массовой долей 15 7. к основному сырью;'формирование рисунка на разрезе из кусочков "белого" и "красного" мяса птицы; ручную формовку в слой шпика толщиной не более 5 мм и затем - в оболочку.

Анализ химического состава, микробиологических'и органолепти-ческих показателей (табл. 3) подтвердил, что опытные образцы фаршированной колбасы с заменой основного сырья не уступают по качеству приготовленным по традиционной технологии. Выход опытной колбасы "Донская" увеличивается на 2 7. по сравнению с контрольной.

Таблица 3

Химический состав фаршированной колбасы "Донская"

Показатели

Фаршированные колбасы .

"Экстра"

"Донская"

Массовая доля влаги, X 48,0 50,0

Массовая доля белка, X 18,0 18,4

Массовая доля жира, X 21,2 21,3

Массовая доля соли, 7. 2,2 2,2

Массовая доля нитрита

натрия, мг 7. 5,0 4,5

Выход, X • 96,0 98,0

Совокупность результатов аналогично проведенных исследований позволила рекомендовать: пищевую добавку из голов и ног птицы в рецептурах мясных хлебов и вареных колбас 2 сорта массовой долей 15 7. взамен основного сырья; субпродукты птицы в комбинации с бел-ково-жировой добавкой - в рецептурах мясных паштетов.

По результатам исследований разработаны проекты технических условий (ТУ) и технологических инструкций (ТИ) по производству пищевой белково-жировой добавга из шкурки сухопутной птицы, фарширо-

занной колбасы "Донская" высшего сорта.

Совершенствование технологии получения гиалуроновой кислоты (ГУК) на основе комплексного использования сырья. Широко известно «¡пользование ГУК при изготовлении лекарственных препаратов и косметических средств благодаря ее уникальным биологическим свойствам. Высокая цена на мировом рынке, ограниченность по доступности ;ырьевых источников, постоянно расширяющаяся область применения препарата способствуют развитию научно-обоснованных направлений по совершенствованию технологии ГУК.

Существующие способы выделения ГУК из петушиных гребней характеризуются длительностью процесса экстракции, значительным расходом органического растворителя, токсичностью всего производства, высокими требованиями к очистным сооружениям, и, как следствие этого, ограниченностью применения. Такие способы несовместимы с условиями переработки пищевого сырья.

В то же время, реальные объемы сырья (выход петушиных гребней - 20 кг с 1000 кг сырья), высокая массовая доля коллагеновых волокон в структуре ткани в сочетании с низкой массовой долей жира предполагает разработку усовершенствованной технологии получения ГУК.

В качестве альтернативного способа предложена и апробирована ультразвуковая обработка на стадии водной экстракции. Применение ультразвука способствует разрыву связи ГУК с белком, увеличивает выход биополимера и его чистоту. Исследование влияния физико-химических факторов на . экстракцию ГУК позволили исключить применение токсичных органических веществ, сократить производственный цикл в 2-3 раза, создать условия для размещения технологии в условиях птицеперерабатывающего производства.

На основании результатов исследования влияния различных физико-химических факторов на выход целевого продукта (рис. 4) рекомендуется технологическая схема, включающая: промывку водой и обескровливание этиловым спиртом (в соотношении 1:2); измельчение на дезинтеграторе (2-3 мм); обработку ультразвуком с частотой 16-20 кГц в течение 5-10 мин; водную экстракцию при температуре 45-50 °С в течение 20-25 мин, вакуумное фильтрование, Р=50 кПа, осаждение 96 7. этиловым спиртом (в соотношение 1:3), фильтрование, вакуумную сушку при температуре насыщенных паров 30 °С и давлении 620 Па. В зависимости от назначения ГУК хранят в высушенном виде при температуре 0-4 °С или растворяют в физиологическом буферном растворе, упаковывают в удобную тару.

Конечный продукт белого цвета, хорошо растворяется в воде. Выход биополимера составляет 11 % сухой массы гребня, что на 5 7. выше, чем в известных способах, доля белка не превышает 1 7..

Ч

о

а

BQ

6 4 2

д— / -4 ч

-U \з

f/r у V -2

// ^ N..

7/ Ч1

О

40

80т °с120

Рис. 4. Влияние температуры и объема осадителя на выход гиалуроновой кислоты: —0-- влияние температуры; —Д—

- влияние объема осадителя 1, 2 - метод водной экстракции 3, 4 - метод водной экстракции с УЗ-обработкой

0 2 4

8

10 I?. У,ед

Разработанный способ предусматривает регенерацию этанола.

Полное исключение токсичных растворителей обеспечивает эколо-гичность технологии и позволяет рационально использовать твердый остаток животной ткани после извлечения ГУК.

Сравнительная характеристика химического, амино- и жирнокис-лотного состава твердого остатка тканей выявило снижение массовой доли белка и жира (14,7 и 6,8 7. массы сырья), изменение соотношения заменимых и незаменимых аминокислот, насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в сравнении с гребнем.

Накопление тирозина белков при их гидролизе пищеварительными ферментами составил 26 мкг/смэ. Экспериментальные исследования токсичности остатка ткани и перевариваемости in vivo на биологических объектах показали, что при скармливании в течение 14 дней не было отмечено изменение клинического и поведенческого статуса. Прирост массы тела в сравнении с контрольной составил 23 7.. Совокупность результатов проведенных исследований позволили классифицировать твердый остаток животной ткани как кормовой продукт и рекомендовать его для производства кормовой муки смешанного типа.

На кормовую муку из малоценных продуктов переработки птицы с использованием отходов производства ГУК разработан проект ТУ.

На основании проведенных экспериментальных исследований и анализа известных вариантов использования вторичного сырья предложена рациональная схема использования ресурсов птицеперерабатываю-

[ей промышленности (рис. 5) при расширении ассортимента продуктов. : том числе организации выпуска нетрадиционных, экономии основного ¡ырья за счет реализации рациональной разделки, повышении произ юдственного потенциала отрасли.

Рис. 5. Схема рационального использования ресурсов птицеперерабатывающей промышленности

Реализация рекомендуемой схемы позволит получить дополнитель-*ую прибыль в размере 870 тыс. р. на 1 т вырабатываемой продукции.

ВЫВОДЫ

1. На основе комплексных исследований состава и свойств (химических, гистоморфологических, биохимических, структурно-механи-4еских) обоснованы группы приоритетного направления использования вторичного сырья птицеперерабатывающей промышленности для получения пищевых добавок и биополимеров.

2. Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность использования шкурки, голов и ног птицы на пищевые цели в виде белково-жировых добавок при условиях: термовлагообработка -35-90 °С в течение 30-35 мин, гомогенизация при соотношении шкур-

ка, жир, бульон 2:1:1 в течение 5-7 мин (белково-жировая добавка из шкурки птицы); термообработка - 85-90 °С в течение 25-30 мин, гомогенизация с бульоном 1:1 (гомогенат из голов и ног).

3. Совокупность химических, биохимических, реологических, термогравиметрических свойств позволила оценить целесообразность использования белково-жировых добавок в качестве заменителя 10-15 % основного сырья при производстве мясных фаршевых изделий без ухудшения качественных показателей и с повышением выхода на 1-2 7. готового продукта.

4. Модифицированные технологии фаршированных колбас, мясных хлебов, фаршевых консервов и паштетов предусматривают введение готовых добавок на этапе куттерования при продолжительности обработки - 6-10 мин. При производстве фаршированных колбас дополнительно составляют рисунок на разрезе из кусочков "белого" и "красного" мяса и формуют вручную в слой шпика и оболочку.

5. Предложена схема глубокой переработки птицы, которая предусматривает выделение наиболее ценных частей: "белого" и "красного" кускового мяса, и менее ценных: шкурку, головы, ноги и другие субпродукты, что позволяет значительно расширить ассортимент изделий из мяса птицы. Схема также не исключает выпуск традиционных полуфабрикатов, и является рациональной.

6. Разработана и предложена усовершенствованная безотходная технология получения биополимера - гиалуроновой кислоты из соединительнотканной основы гребня. Способ характеризуется отсутствием токсичных растворителей, применением ультразвуковой обработки с частотой вибрации 16-20 кГц в течение 5-10 мин для улучшения качества и увеличения выхода препарата на 5 %, сокращения продолжительности процесса в 2-3 раза по сравнению с известными методами.

7. Результаты экспериментов положены в основу схемы рационального использования ресурсов птицеперерабатывающей промышленности с выпуском кормовых, пищевых и лечебных продуктов. Расчетная суммарная прибыль на 1 т вырабатываемой продукции при практической реализации такой схемы с учетом принципов рациональной разделки тушки составляет 870 тыс. р.

.Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Антипова Л.В., Полянских C.B. Проблема использования вторичного сырья птицеперерабатывающей промышленности на пищевые цели// Материалы XXXIII отчетной науч. конф. за 1993 год, Воронежский .технологический институт. Воронеж, 1994. - С. 93.

2. Полянских С.В., Салахов Р.Я., Данилов В.Н. Белковые кормовые добавки из кератинсодержащих отходов мясоперерабатывающей промышленности// Материалы XXXIII отчетной науч. конф. за 1993 год, Воронежский технологический институт. Воронеж, 1994. - С. 131.

3. Антипова Л.В.. Глотова И.А., Полянских С.В. Технологии экологически чистых пищевых добавок, оболочек и покрытий на основе вторичного коллагенсодержащего сырья мясной и птицеперерабатывающей промышленности// Межд. науч. конф. Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности, Россия, Краснодар, 19-21 сентября 1994 г. - Краснодар. 1994. - С. 229-230.

4. Антипова Л.В., Глотова И.А., Полянских С.В. Коллагенсодер-жащее сырье - источник создания экологически безопасных мясных продуктов высокой биологической ценности// Межд. конф. Науч.-техн. прогресс в перерабатывающих отраслях АПК: Т-ез. докл., 16-18 мая

• 1995 г. - Москва, Россия, МГАПП. - 1995. - С. 174.

5. Antipova L.I., Glotova I.A., Polyaskikh S.V. Tehnologies of Natural Protein Additions and Edible Converiongs for Original Meat Products// 35 th IUPAC Congress, 14-19 August 1995, Istanbul. - Istanbul, 1995 - P. 128.

6. Antipova L.V., Glotova I.A., Polianskikh S.V., Sidelnlkov V.M. New Approaches to Developing of Processing Technologies of Secondary Collagen - Bearing Sourse Materials of Meat and Poultry Industry// 41 st Annual International Congress of Meat Science and Technology, San Antonio, Texas, U.S.A., August 20-25, 1995, Proceeding Volume II, P. 525-526.

7. Antipova L.V., Polyanskih S.V. Some Aspects of Rational Useage of the Secondary Raws of Poultry Processing Industry// Proceedings of the XII European Symposium on the Quality of Poultry Meat, September 25-29, 1995, Saragoza (Spain). - P. 397-402.

8. Антипова Л.В., Полянских С.В., Калюжная Л.И. Биотехнологические методы в создании новых пищевых продуктов на основе вторичных продуктов убоя птицы// Современные достижения биотехнологии: Материалы Первой конф. Северо-Кавказского региона, Ставрополь, сентябрь 1995 г. - Ставрополь, 1995. - С. 60-61. -

9. АнтипоЕа Л.В., Крылова В.Б., Полянских С.В. Новые пищевые добавки на основе коллагенового вторичного сырья мясной и птицеперерабатывающей промышленности// IV межд. симпозиум Экология человека: пищевые технологии и продукты: Тез. докл., 25-28 октября 1995 г. - Москва-Видное, 1995 г. - Ч. I. - С. 35-36.

10. Антипова Л.В., Глотова И.А., Полянских С.В. Продукты ле-

чебно-профилактического и специального назначения на основе вторичного сырья мясной промышленности// Материалы межд. науч.-техн. конф. Пища. Экология. Человек, 4-6 декабря 1995 г. - М., 1995. -С. 95.

11. Антипова Л.В., Полянских С.В. Вторичное сырья убоя и переработки птицы в организации безотходной технологии и решении экологических проблем// Процессы и оборудование экологических производств: Тез. докл. III межреспубликанской науч.-техн; конф., Волгоград, 5-6 декабря 1995 г. - С. 140.

12. Antipova L.V., Polianski S.V. Studlja о mogucnostl korls-cenja sporednlh proizvoda klanja zivlne za proizvodnju hrane// Tehnologija mesa. - 1995. - N 1. - Str. 31-32.

13. Antipova L.V., Glotova I.A., Pollanskikh S.V., Korenman Ya.I., Spirlc A, Bastlc M. Evaluation of Meat Raw Material Harm-lessness by the Method of Gas Chromatography// Third International Symposium and Satellite Workshops T0C0EN 96, April 28 - May 3, 1996. - Luhacovice, Czech Republic, 1996. - P. 167-170.

14./Антипова Л.В., Полянских С.В. Агаркова Л.В. Разработка новых технологий на основе рационального использования вторичного сырья птицеперерабатывающей промышленности// Межрегиональная науч.-практ. конф. Пищевая промышленность - 2000:. Тез. докл., Россия, Казань, 5-8 июня 1996 г. - Казань, 1996. - С. 18-19.

15. Antipova I..V., Polyanskikh S.Y., Glotova I.A. Protein Additives - Valuable Ingredient in Composition of Meat Products New Generation// International Ecological Congress: Pocedure, Section: Health and Environment, September 22-28, 1996, Voronezh, Russia. -Voronezh, 1996. - P. 37-33.

16. Заявка N 96111048/20(017222), МКИ5 A 23 L 1/312, A 23 J 3/34. Способ получения белково-жировой добавки для производства мясных фаршевых и пастообразных продуктов/ Л.В.Антипова, С.В.Полянских (Россия). - Приоритет от 13.06.96.

17.. Заявка N 96111091(016879), МКИ5 С 08 В 37/08. Способ получения гиалуроновой кислоты/ Л.В.Антипова, С-В.Полянских, М.П.Алексюк (Россия). - Приоритет от 13.06.96.

Подписано в печать 17.11.96 г. Формат бум. 60x90 1/16 Бум. для мн. ап. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100. Заказ^ОО

394017, г. Воронеж, пр. Революции, 19, ВГТА УОП