автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка экспресс-метода оценки функционально-технологических свойств мясного сырья на основе изучения удельной электропроводности

На правах рукописи

Сусь Егор Борисович

РАЗРАБОТКА ЭКСПРЕСС-МЕТОДА ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЯСНОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

Москва-2013

005542077

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институте мясной промышленности им. В.М. Горбатова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии)

Научный руководитель: Кандидат технических наук, старший

научный сотрудник Захаров Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

Никитченко Владимир Ефимович, доктор ветеринарных наук, профессор кафедры морфологии животных и ветеринарно-санитарной экспертизы Аграрного факультета РУДН

Горбатов Алексей Альфредович, кандидат технических наук, журнал «Мясная индустрия», главный редактор

Ведущая организация:

ГНУ Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится « 19 » декабря 2013 г. в 13-00 ч. на заседании диссертационного совета ДМ 006.021.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии.

Ваш отзыв (в двух экземплярах), заверенный печатью, просим направлять в адрес института: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26, Ученому секретарю

Автореферат разослан « /У» ЖФ* 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Н. Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Мясо - ценный вид сырья, являющийся источником полноценного белка. Мясо, как биосистема, поликомпонентно по составу, неоднородно по морфологическому строению и функционально-технологическим свойствам, и под действием внешних факторов лабильно изменяет свои характеристики и качество.

Под понятием качества мяса подразумевают широкую совокупность свойств, характеризующих пищевую и биологическую ценность, органолептические, структурно-механические, функционально-технологические, санитарно-гигиенические и прочие признаки продукта, а также степень их выраженности.

Качество мяса связано с соблюдением предписанных измеряемых величин. Для объективной оценки качества привлекают соответствующие масштабы сравнения (нормативы, предельно допустимые значения, интервалы значений), которые установлены по результатам научно-исследовательских работ, выполненные на основании измеримых свойств.

Значительные различия численных значений показателей качества мяса обусловлены чрезвычайной сложностью его строения и состава, а также их вариабельностью вследствие биологического происхождения (порода, пол животного, условия его выращивания и транспортирования, степень автолиза и т.д.)

Для оценки качества мяса и мясных продуктов применяют органолептические, физико-химические, цветовые, реологические, гистологические, микробиологические, сенсорные, электрические, спектральные методы.

Одной из важных задач контроля качества продуктов является внедрение в практику экспресс-методов анализа, позволяющих выявить начальную стадию снижения их качества или фальсификацию.

Одним из методов оценки качества мясного сырья является диэлектрический метод. Pliquett U., Ghatass Z.F., Van Laack и др. связывали электрические параметры с химическими или биологическими свойствами. В России диэлектрические свойства крови, фаршей и термически обработанных продуктов изучали В.М. Горбатов, И.А. Рогов, JT.C. Кудряшов, А.Ф. Алейников, Ю.В. Чугуй и др. Однако ими не изучалась удельная электропроводность и ее зависимость от качества мяса.

В этой связи разработка экспресс-метода, основанного на измерении удельной электропроводности, позволяющего оценить свежесть, термическое состояние и качество мяса является перспективной и актуальной.

Целью настоящей работы является разработка экспресс-метода оценки функционально-технологических свойств мясного сырья на основе изучения удельной электропроводности.

Для реализации поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

• изучить удельную электропроводность длиннейшей мышцы свинины и говядины и научно обосновать сортировку мяса по группам качества, основанную на измерении удельной электропроводности;

• изучить динамику изменения удельной электропроводности в процессе хранения охлажденного мяса;

• обосновать возможность установления фальсификации термического состояния мяса по измерению удельной электропроводности;

• разработать метод и прототип прибора для определения удельной электропроводности мясного сырья, провести апробацию метода в производственных условиях;

• определить экономическую эффективность использования метода оценки мяса по его удельной электропроводности.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:

- научно обоснована и экспериментально доказана возможность оценки качества и термического состояния мяса по величине удельной электропроводности;

- установлены объективные корреляционные зависимости и получены уравнения регрессии, взаимоувязывающие величину удельной электропроводности с величиной рН и влагосвязывающей способностью мяса.

Научно обоснована и экспериментально доказана высокая эффективность применения разработанного экспресс-метода оценки мясного сырья по удельной электропроводности для сортировки мяса на группы качества по функционально-технологическим и потребительским характеристикам.

Практическая значимость. На основе выполненных комплексных исследований и установленных зависимостей разработан и апробирован в производственных условиях метод оценки мясного сырья по удельной электропроводности, отличающийся высокой

степенью корреляции с показателями, характеризующими качество мяса. К преимуществам данного метода относятся его применение в реальном времени, универсальность для любого вида мяса и высокая чувствительность.

Для идентификации размороженного мяса разработанный метод не имеет аналогов среди методов, применяемых в мясной промышленности.

Разработана «Методика оценки качества мясного сырья по удельной электропроводности» и создан прототип прибора для измерения удельной электропроводности мяса.

Апробация работы. Основные результаты исследований апробированы в условиях ООО «Пушкинский мясной двор».

Результаты выполненных исследований были представлены на 14-ой международной научной конференции памяти В.М. Горбатова (Москва, 2011 г.), IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых (Москва, 2011 г.). В 2012 году присуждена премия имени В.М. Горбатова за разработку метода оценки качества мясного сырья по удельной электропроводности

Публикации: по результатам исследований было опубликовано 5 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК - 2.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, схемы организации эксперимента с описанием объектов и методов исследований, результатов экспериментальных исследований, заключения, списка использованной литературы, приложения.

Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц, 26 рисунков. Список литературы содержит 122 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе дан обзор отечественной и зарубежной научно-технической литературы, который содержит анализ состояния и тенденций в области оценки качества мяса, рассмотрены вопросы биохимических изменений в мясе, изучены физико-химические и функционально-технологические методы оценки мясного сырья.

По результатам аналитического обзора сформулирована цель работы и поставлены задачи исследований, решение которых необходимо для ее достижения.

Во второй главе представлена схема выполнения работы, дана характеристика объектов и методов исследований, анализ результа-

тов исследований физико-химических, функционально-технологических, микробиологических и микроструктурных свойств мяса.

В третьей главе описан метод оценки качества мяса по электропроводности, представлена электрическая схема прибора, произведен расчет экономической эффективности применения разработанного метода.

Заключение содержит анализ проведенных исследований и выводы.

В приложении представлена разработанная «Методика оценки качества мясного сырья по удельной электропроводности».

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Диссертационная работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте мясной промышленности (ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии). Экспериментальные исследования сравнительной комплексной оценки качества мяса проводились в условиях «Клинского мясокомбината», ОАО «Раменский мясокомбинат», ООО «Пушкинский мясной двор», мясокомбината «Кросс» Московской области и Племзавода «Юбилейный» Тюменской области с 2011 по 2013 годы.

В качестве объектов исследования использовали сырье, наиболее типичное для мясокомбинатов России:

- длиннейшую мышцу спины, полученную после убоя свиней в возрасте 7-8 месяцев, породосочетания крупная белая х ландрас х дюрок (пьетрен),И категории упитанности, убойная масса-95-110 кг;

- длиннейшую мышцу спины, полученную после убоя молодняка крупного рогатого скота в возрасте 16-18 месяцев, пород герефорд (мясное направление продуктивности) и симментал (комбинированное направление продуктивности), категории «хорошая»;

- свинину и говядину в парном (температура в толще мышц 36±1°С), охлажденном (температура в любой точке продукта 2±1°С) и размороженном (температура в любой точке продукта 2±1°С) состоянии в виде полутуш и отдельных мышц.

Работу проводили в соответствии со схемой эксперимента, представленной на рисунке 1.

Производственная проверка метода и прибора

Расчет экономической эффективности применения метода оценки качества мяса по электропроводности

1. Удельная электропроводность, мС/см

2. Величина рН

3. Цветовые характеристики

4. Потери влаги, %

5. Напряжение сдвига, кПа

6. Содержание влаги и жира, %

7. Влагосвязывающая способность, %

8. Потери мясного сока при размораживании, %

9. Органолептическая оценка

10. Микробиологические исследования

11. Микроструктурные исследования

Рисунок 1-Схема проведения исследований

Сравнительную оценку качества мяса проводили на длиннейшей мышце спины (ш. Longissimus dorsi), так как она обладает средней величиной pH по туше, однородной структурой, расположена таким образом, что ее можно выделить без разделки туши.

Удельную электропроводность (мС/см) измеряли прибором PQM-I компании Intek (Германия) следующим образом: в образец мясного сырья вводили две иглы (электроды) на фиксированном расстоянии (1 см) друг от друга, через электроды подавали электрический ток и определяли удельную электропроводность мяса.

Величину pH измеряли с помощью рН-метра модель 2696 потен-циометрическим методом в соответствии с ГОСТ Р 51478.

Определение влагосвязывающей способности мышечной ткани проводили пресс-методом Грау и Хамма в модификации ВНИИМП.

Потери влаги и мясного сока определяли по формуле:

П = (Mo - М|) х 100/Mi,

где Мо - масса продукта начальная, кг Mi - масса продукта конечная, кг.

Органолептическую оценку - по ГОСТ 7269.

Оценку цветовых, структурно-механических, гистологических и микробиологических характеристик мяса проводили совместно со специалистами соответствующих лабораторий ВНИИМП.

Определение цветовых характеристик осуществляли с помощью спектроколориметра «Спектротон».

Оценку структурно-механических характеристик мяса по величине напряжения сдвига проводили с помощью прибора «Instron 1140».

Содержание влаги в мясе определяли по ГОСТ 9793, жира - по ГОСТ 23042.

Отбор и подготовка проб для проведения микробиологических испытаний проводили по ГОСТ Р 51447, ГОСТ ISO 7218, ГОСТ 31904, ГОСТ 26669, ГОСТ 26670, ГОСТ Р 51448.

Определение микробиологических показателей:

- КМАФАнМ - по ГОСТ Р 54354, ГОСТ 10444.15;

- бактерий группы кишечной палочки (БГКП) - по ГОСТ Р 50454, ГОСТ Р 54354, ГОСТ 21237, ГОСТ 31747;

- бактерий рода Salmonella - по ГОСТ Р 50455, ГОСТ Р 54354, ГОСТ 21237, ГОСТ 31659.

- Изучение микроструктурных характеристик проводили по ГОСТ Р 51604.

Все измерения проводили с трехкратной повторностью.

Полученные в результате исследований данные были обработа-

ны с использованием методов математической статистики.

Вероятность распространения полученных данных на генеральную совокупность определяли с доверительной вероятностью по первому порогу надежности при а = 0,05 или ß = 0,95.

Для обработки данных использовали компьютерную технику.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Физико-химические и функционально-технологические показатели охлажденного мяса Учеными В.М. Горбатовым, И.А. Роговым, Р.З. Мехтиевой, О. Sipahioglu, S.A. Barringer, I. Taub, А.Р.Р. Yang установлено влияние температуры на диэлектрические свойства мяса. Поэтому, чтобы исключить это влияние все измерения охлажденного и размороженного мяса проводили при одной температуре сырья 2±1 °С.

В таблице 1 приведены результаты измерения удельной электропроводности длиннейшей мышцы охлажденной (3-е суток хранения) и размороженной свинины и говядины разных групп качества. Говядины группы качества PSE в результате органолептической оценки и измерения величины pH обнаружено не было.

Таблица 1- Удельная электропроводность длиннейшей мышцы свинины и говядины п=140

Показатели Удельная электропроводность, мС/см

свинина говядина

Группа качества NOR

охлажденное 6,14±0,16 5,73±0,17

размороженное 14,52±0,19 14,23±0,21

Группа качества PSE

охлажденное 8,15±0,21 -

размороженное 16,39*0,26 -

Группа качества DFD

охлажденное 4,87±0,22 3,32±0,18

размороженное 14,36±0,24 14,15±0,20

Проведенный анализ показал, что удельная электропроводность изменяется в зависимости от группы качества, термического состояния и вида мяса. При этом величина удельной электропроводности свинины незначительно выше (в среднем на 0,48 мС/см), чем говядины.

При производстве цельномышечных мясных продуктов целесообразно использовать охлажденное мясо после трех суток созрева-

ния, в течение которых изменяются такие важные функционально-технологические характеристики мяса, как влагосвязывающая, эмульгирующая и адгезионная способности, нежность, цвет, вкус и аромат.

С целью установления зависимостей удельной электропроводности от качества мяса изучали физико-химические, функционально-технологические, структурно-механические, цветовые характеристики и потери естественной влаги в длиннейшей мышце охлажденных (3-е суток) свинины и говядины, полученных от животных из разных хозяйств (таблицы 2 и 3).

Таблица 2 - Физико-химические и функционально-технологические показатели длиннейшей мышцы охлажденной говядины

п=40

Показатель Порода герефордская Порода симментальская Коэффициент корреляции

телки бычки телки бычки

Удельная электропроводность, (мС/см) 5,80±0,83 5,23±0,65 5,74±0,81 5,42±0,77 -

рН 5,73±0,08 5,99±0,08 5,69±0,08 5,86*0,07 -0,916

Цвет (CIEL):

L 38,94±0,40 38,17±0,49 38,54±0,80 3837±0,41 0,955

а* 20,24±0,26 18,72i0,48 19,99±0,75 18,72±0,46 0,949

Ь* 3,21 ±0,20 1,83±030 2,57±0,47 2.25±0.33 0,970

Массовая доля влага, % 71,39£1,42 69,56±0,98 67,98±1,13 66,91±1,08 0,391

Массовая доля жира,% 8,87*0,25 8,62±0,18 11,50±ОД1 10,46±0Д4 0,347

Потери влага (за 3-е суток), % 2,02±032 1,36±0,41 1,86*0,37 1,54±0,37 0,998

Напряжение сдвига, кПа 5,64±0,37 4,78±0,59 6,36±0,66 5,37±0,52 0,766

Характеризуя электрофизические свойства, необходимо учитывать следующие факторы: биоткани являются композиционными средами со сложной структурой (как в смысле строения, так и электрофизических свойств); хорошо проводящие среды организма -биожидкости, плохо проводящие — мембраны и границы раздела разных по строению и свойствам тканей (костная ткань и др.). Приближенно мясо можно рассматривать как двухфазную систему. Одна из фаз — межклеточная ткань, являющаяся полупроводником с преобладанием диэлектрических свойств, весьма устойчива в жи-

вом организме и изменчива в неживом. Вторая фаза — внутриклеточное вещество, представляющее собой электролит.

Исследование удельной электропроводности (ЕС) говядины (таблица 2) в зависимости от пола выявил некоторые закономерности: значения электропроводности были ниже (в среднем на 7,4 %) у бычков, чем у телок. Однако достоверной разности в значениях удельной электропроводности в зависимости от породы зарегистрировано не было.

Сравнение величин удельной электропроводности длиннейшей мышцы спины в продольном и поперечном направлениях мышечных волокон показало их идентичность. Поэтому в дальнейшей работе при проведении измерений направлением мышечных волокон сочли возможным пренебречь.

Оценивая цветовые параметры (таблица 2), существенное влияние (Р <0,05) пола было установлено на показателях Ь* (желтизна) и а* (краснота). Более высокие значения этих параметров были получены в мясе телок.

Оценка структурно-механических свойств мяса, выраженная напряжением сдвига (таблица 2), показала, что мясо бычков нежнее мяса телок, а говядина от скота мясного направления нежнее, чем от комбинированного.

Во1ешап 8.1. предложил следующие категории нежности по величине усилия сдвига: нежное от 2,27 - 3,58 кПа, средней жесткости 4,08-5,40 кПа и жесткое 5,90-7,21 кПа. Согласно этому делению, изученная говядина принадлежит к категории средней жесткости и жесткая.

Анализируя естественные изменения содержания влаги в исследованном мясе, в зависимости от пола, было отмечено значительное снижение потерь влаги у мяса бычков по сравнению с мясом телок. В зависимости от породы достоверной разницы (Р >0,05) не установлено.

Аналогичные исследования были проведены на свинине, полученной из разных хозяйств и переработанной на разных предприятиях мясной промышленности.

Результаты исследований (таблица 3) показали, что небольшие различия имеются в цветовых показателях, потерях естественной влаги и усилиях сдвига свинины из разных хозяйств. Величина рН не одинакова (разница до 5,2 %), что говорит о разных условиях транспортирования и предубойного содержания свиней, предназначенных для убоя.

Таблица 3 - Физико-химические и функционально-технологические показатели длиннейшей мышцы охлажденной свинины п=120

Показатель Предп риятие Коэф-фини-енг Корреляции

Клинский мясокомбинат ОАО «Ра-менский мясокомбинат» Племзавод «Юбилейный» ООО «Пушкинский мясной двор»

Удельная электропроводность (мС/см) 6,71 ±0,78 634±0,88 6,56±1,17 7,03±0,97 -

РН 5,57±0,08 5,75±0,05 5,61 ±0,08 5,45±0,03 -0,986

Цвет (CIEL):

L 42,47±0,35 41,57±0,44 42,11±0,65 42,51 ±0,54 0,895

а» 19,72±0,30 1830±0Д1 18,63*0,46 19,9ЗД),21 0,929

Ь* 4,97±0.25 3.26±0.27 3,65±0,41 5,27±0,25 0,926

Массовая доля влага, % 61,06±1,58 62,!3±1,71 61,97±1,32 59,87±1,44 0,498

Массовая доля жира, % 17,82±1,02 15,68±1,15 16,54±0,98 18,53±0,86 0,357

Потерн влаги (за 3-е суток), % 3,07±0,35 2,54±0,38 2,83±0,43 ЗД6±0,47 0,975

Напряжение сдвига, кПа 2,96±0,29 2,89±0Д8 2,44±0Д8 3,74±0,34 0,773

Оценка влияния содержания влаги и жира в говядине и свинине показывает незначительные корреляционные зависимости (в говядине 0,39 и 0,35 в свинине 0,50 и 0,36) с величиной удельной электропроводности. Следовательно, в дальнейшей работе при исследовании мышечной ткани содержанием влаги и жира можно пренебречь.

В результате исследований охлажденной говядины и свинины установлена высокая корреляционная зависимость удельной электропроводности от вида мяса, величины рН (отрицательная), цветовых характеристик, потери влаги и структурно-механических свойств мяса (положительная).

Исследование удельной электропроводности охлааденного мяса Р8Е, ГЧСЖ,

Основная классификация мясного сырья по качественным характеристикам - на группы РБЕ, N011, БРО.

Согласно временной технологической инструкции, разработанной во ВНИИМП, сортировку мяса по величине рН выполняют в два этапа: по истечении 1 ч и через 24 ч после убоя животного. Такая сортировка продолжительна по времени и приводит к дополнитель-

ному обсеменению туш. Альтернативным методом сортировки мяса на группы качества является метод оценки мяса по удельной электропроводности.

С целью изучения диэлектрических свойств мяса PSE, NOR, DFD были проведены исследования удельной электропроводности длиннейшей мышцы свинины и говядины в зависимости от величины pH, измеренной через 1 час и 24 часа после убоя, и влагосвязывающей способности (ВСС) через 24 часа после убоя (таблицы 4 и 5).

Таблица 4 - Удельная электропроводность и функционально-технологические свойства длиннейшей мышцы свинины

в зависимости от групп качества___п=150

Показатель Группы качества Коэффициент корреляции

PSE NOR DFD

HCl, мС/см 6,83±0,28 4,73±0,26 3,39±0,55 -

ЕСг4, мС/см 7,41 ±1,76 5,29±2,09 3,73±2,20 0,990»*

pH, 5,67±0,16 6,46±0,15 6,55±0,18 - 0,930**

рН,4 5,52±0,19 5,55±0,15 6,42±0,12 - 0,852**

ВСС, % к мышечной ткани 40,19±1,02 42,72±2,58 43,31±2,66 0,958*

* - порог достоверности Р<0,05; ** - порог достоверности Р<0,01

Начальная, через 1 час, величина рН в группе PSE свинины была 5,67 и значительно отличалась от групп NOR и DFD, в которых была примерно одинаковая (6,46 и 6,55 соответственно). В процессе автолиза величина рН в группе PSE и DFD практически не изменилась, а в группе NOR уменьшилась на 0,91 единиц, что говорит о распаде гликогена, образовании молочной кислоты и смещении рН в кислую сторону (рисунок 1).

Величина удельной электропроводности, измеренная через 1 час после убоя при переходе от одной группы качества к другой (PSE—» NOR—» DFD) снизилась в среднем на 1,75. Такая же тенденция сохранилась через сутки.

Влагосназывающая способность тесно связана с величиной рН. Влаго-связывающая способность тем выше, чем больше интервал межцу величиной рН среды и изоэлектрической точкой (рН = 5,4).

Результаты наших исследований согласуются с исследованиями ученых Лисицына А.Б., Соловьева В.И., Кудряшова Л.С., Honikel К.О. и других: мясо группы DFD имеет влагосвязывающую способность на 3,12 % больше, чем мясо группы PSE, и на 1,36 - чем NOR.

Полученные данные имеют корреляционную линейную зависи-

мость.

Аналогичные исследования были проведены с длиннейшей мышцей охлажденной говядины групп качества NOR и DFD.

Таблица 5 - Удельная электропроводность и функционально-технологические свойства длиннейшей мышцы говядины

в зависимости от групп качества_п=40

Показатель Группы качества

NOR DFD

ECi, мС/см 4,63±0,11 3,18±0,15

ЕСм, мС/см 5,87±0,26 3,28±0,21

pH, 6,54±0,23 6,72±0,16

рН24 6,02±0,51 6,51 ±0,13

ВСС, % к мышечной ткани 43,10±2,И 44,41 ±1,74

Изучение изменения величины pH в процессе послеубойных ав-толитических изменений говядины показало значительное (7,95 %) снижение значение показателя через 24 часа в мясе группы NOR и незначительное (3,12 %) в группе DFD.

Величина влагосвязывающей способности, как и в свинине, выше у говядины группы качества DFD на 1,31 %.

При этом величина удельной электропроводности в группе NOR выросла на 21,12 %, а в группе DFD - на 3,05 %, что говорит об отсутствии энергетических превращений в мясе DFD, то есть процесс гликолиза практически отсутствует.

Столь четкая градация значений удельной электропроводности и ее взаимосвязь с величиной pH позволили установить интервалы значений удельной электропроводности для групп качества мяса (рисунок 1 и 2).

Оценку мясного сырья по величине удельной электропроводности и сортировку его на группы качества можно проводить через 1 час или через 24 часа после убоя животного.

ЕС, мС/см

Рисунок 1 - Схема сортировки мяса на группы качества PSE, NOR, DFD через 1 час после убоя по результатам значений удельной электропроводности

Рисунок 2 - Схема сортировки мяса на группы качества PSE, NOR, DFD через 24 часа после убоя по результатам значений удельной электропроводности

Результаты исследований апробированы в условиях ООО «Пушкинский мясной двор» на 20 свиных тушах с измерением удельной электропроводности и величины pH через 1 и через 24 часа после убоя в мышечной ткани шейного, лопаточного, спинно-поясничного и тазобедренного отрубов (таблица 6).

Таблица 6 - Значения удельной электропроводности и величины рН для разных частей свиных туш

п=20

Отрубы и мышцы Показатели Группа качества

pH, рН24 ECi, мС/см ЕС 24, мС/см

Шейный отруб 6,52*0,07 5,88±0,06 4,86*0,03 5,19*0,04 NOR

Лопаточный 6,55*0,08 5,95*0,06 4,81 ±0,03 5,16*0,04 NOR

Спинно-поясничнын 6,48±0,07 5,85*0,07 4,95±0,04 5,24*0,03 NOR

Тазобедренный 6,43±0,07 5,85*0,06 4,98*0.03 5,28*0,03 NOR

Шейный отруб 5,66±0,06 5,57*0,06 6,73*0,04 7,34*0,04 PSE

Лопаточный 5,68*0,07 5,57±0,06 6,71 ±0,04 7Д9±,0,4 PSE

Спинно-пояеничный 5,65*0,07 5,54*0,05 6,91*0,03 7,50*0,04 PSE

Тазобедренный 5,58±0,07 5,50*0.06 7,12±0,04 7,63*0,04 PSE

Шейный отруб 6,74*0,08 6,49±0,09 3,32*0,03 3,56*0,03 DFD

Лопаточный 6,7640,09 6,51 ±0,08 3,28±0,03 3,55*0,03 DFD

Спинно-поясничный 6,71*0,09 6,53±0,08 3,34±0,03 3,58*0,03 DFD

Тазобедренный 6,67*0,09 6,46*0,07 3,39±0,03 3,62*0,04 DFD

В результате исследований обнаружено, что из двадцати туш десять (50 %) имели показатели мяса ЫОЯ, семь (35 %) - РБЕ, три (15 %) -БГО.

Все полученные в процессе производственной проверки значения мяса разных групп качества укладывались в разработанные интервалы удельной электропроводности и не выходили за пределы стандартного отклонения с порогом достоверности Р=0,05.

В результате полученных корреляционных связей удельной электропроводности с величиной рН|, рН:4 и влагосвязывающей способностью составлены уравнения регрессии. Для оценки статистической значимости коэффициентов регрессии и корреляции рассчитаны I-критерий Стьюдента и доверительные интервалы каждого из показателей (таблица 7).

Оценка уравнения регрессии с помощью точности аппроксимации свидетельствует о хорошем подборе уравнения к исходным данным. Во всех уравнениях ошибка аппроксимации меньше 10%: точность аппроксимации (ё) первого уравнения - 1,97; второго — 1,71; третьего -0,77.

Таблица 7 - Статистическая обработка экспериментальных данных _ _

Показатель Уравнение регрессии t-критерий Стьюдента для коэффициента а t-критерий Стьюдента для коэффициента b Доверительный интервал коэффициента корреляции

pH, у= -0,3 х+7,8 63,02 >2,101* !2,43>2,101* г(-1; -0,9)

рН24 у= -0,27 х+7,3 62,03 >2.101* 11,59 > 2,101* г (-0,99; -0,88)

ВСС у= -1,16 х+48,18 50,22 > 2,776* 6,30 >2,776* г (-1,06;-0,85)

* табличные значения критерия Стьюдента для определенного числа степеней свободы при уровне значимости Р=0,05

Уравнения позволяют по измерению удельной электропроводности установить рН|, рЬЫ и ВСС свинины и говядины.

Следовательно, оценка мяса, основанная на измерении удельной электропроводности, является информативной и достаточной для его сортировки на группы качества.

Изучение удельной электропроводности охлажденного мяса разных групп качества в процессе хранения

Изменение величины удельной электропроводности в процессе хранения охлажденного мяса при температуре 2±1°С в течение 12 суток определяли после сортировки сырья на три группы качества (PSE, NOR, DFD) по цвету мышечной ткани, консистенции и величине pH, измеренной через 1 и 24 часа после убоя. Результаты исследований представлены в таблицах 8-10 и рисунке 3.

Таблица 8 - Изменение свойств длиннейшей мышцы охлажденной свинины группы качества NOR в процессе хранения

п=30

Показатель С рок хранения

1ч 24 ч 3 сут 5 сут 7 сут Юсуг 12 сут

рн 6,68±0, 07 5,95±0, 08 . 5,73±0, 08 5,64±0, 08 5,64±0, 07 5,6610, 06 5,70±0, 05

ЕС, мС/см 4,94±0, 14 5Д4±0, 46 6,12±0, 81 7,03±0, 44 7,74±0, 77 8,51±0, 97 9,03±1, 08

ВСС, % к мышечной ткани 45,80±1 ,30 42,56±1 ,52 43,24±1 ,68 43,86t0 ,93 44,15±1 ,36 42,19±1 ,52 41,58±1 ,39

КМАФАМ КОЕ/г (не более lxlO3) 2x10 2Х102 2Х102 4x10* 4Х102 8x102 1x10'

Продолжение таблицы 8

Показатель Срок хранения

1 ч 24 ч 3 сут 5 сут 7 сут Юсуг 12 сут

Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы (в 25 г не допускаются) н/о н/о н/о н/о н/о н/о обн.

БГКП (в 0,1 г не допускаются) н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о

Органолептиче-ская оценка свежее свежее свежее свежее свежее свежее сомнительной свежести

Таблица 9- Изменение свойств длиннейшей мышцы охлажденной свинины группы качества РБЕ в процессе хранения ____п=30

Показатель С рок хранения

1 ч 24 ч 3 сут 5 сут 7 сут Юсуг 12 сут

рН 5,65±0, 05 5,54±0, 08 5,50±0. 10 5,50±0. 08 5,5 3±0, 09 5,66±0, 07 5,78±0, 05

НС, мС/см б,85±0, 42 7,5 0±0, 38 8Д8±0, 84 8,67±0, 61 9,84±0, 57 11,79±0 ,57 13,47±0 ,89

ВСС, % к мышечной ткани 41,16±1 Л2 40Д7±1 ,20 40,34±1 31 40,87±0 ,38 40,62±0 ,76 40,10±0 ,63 39,62±1 ,18

КМАФАМ КОЕ/г (не более 1Х103) 1x10 2x10 3x102 4Х102 1Х103 МО3 2Х103

Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы (в 25 г не допускаются) н/о н/о н/о н/о н/о н/о обн.

БГКП (в 0,1 г не допускаются) н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о

Органолеп- тическая оценка свежее свежее свежее свежее сомнительной свежести сомнительной свежести не свежее

Таблица 10 - Изменение свойств длиннейшей мышцы охлажденной свинины группы качества БИО в процессе хранения

п=30

Показатель Срок хранения

1ч 24 ч 3 сут 5 сут 7 сут Юсуг 12суг

рн 6,68±0, 09 6,50±0, 09 6,34±0, 10 6,27±0, 07 6,30±0, 09 6,35±0, 07 6,36±0, 08

ЕС, мС/см 3,35±0, 41 3,57±0, 73 4,98±0, 53 6,98±0, 58 9,05±1, 21 10,46± 1,34 12,32± 1,29

ВСС, % к мышечной ткани 46,64± 1,27 45,16± 1,19 45,43± 1,51 45,69± 0,74 44,38± 0,72 43,51± 0,96 41,87± 1,16

КМАФАМ КОЕ/г (не более 1x10') 5x10 lxlO2 2Х102 бхЮ2 lxlO3 2Х103 ЗхЮ3

Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы (в 25 г не допускаются) н/о н/о н/о н/о н/о обн. обн.

БГКП (в 0,1 г не допускаются) н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о

Органолеп- тическая оценка свежее свежее свежее свежее сомнительной свежести сомнительной свежести не свежее

I

s

/ j/

1ч 24 ч Зсут 5сут 7суг 10сут12сут Срок хранения

-мясо N011 - мясо Р5Е -мясо йРЭ

-допустимый уровень

Рисунок 3. Динамика изменения удельной электропроводности в процессе хранения мяса разных групп качества

Согласно результатам полученных исследований величина pH в процессе хранения вначале снижается, а потом возрастает во всех группах качества, что связано с окончанием процесса созревания и стабилизацией свойств мяса.

В первые сутки хранения в группе качества NOR наблюдается резкое падение pH на 0,98 единиц, что свидетельствует об активном образовании молочной кислоты в процессе распада мышечного гликогена.

В других группах такой скачок не наблюдался, очевидно, потому, что в мясе PSE образование молочной кислоты в мышечной ткани происходит при жизни животного, а в DFD мясе ее запасы истощены.

Анализ изменения влагосвязывающей способности показал, что лучшие значения имеет свинина группы DFD в течение пяти суток (45,16 - 46,64 %) и группы NOR в первый час после убоя (45,8 %) и на 7 сутки поле убоя (44,15 %), т.е по окончании процесса созревания мяса. Свинина PSE на всем протяжении эксперимента характеризовалась низкой влагосвязывающей способностью - 39,62 - 41,16 %. Полученные данные соответствуют утверждениям отечественных и зарубежных ученых об автолитических процессах в мясе с отклонениями качества.

Микробиологические и органолептические исследования свинины разных групп качества показали, что в группе NOR признаки порчи наблюдаются на 12 сутки хранения, а в группах PSE и DFD на 7-е, что коррелирует с величиной удельной электропроводности.

Изменение удельной электропроводности является мерой разрушения клеточных мембран мышечной ткани, которые сохраняют жидкость в пределах клеток. У мышечной ткани с неповрежденными клеточными мембранами - низкое значение электропроводности, которое растет с увеличением содержания воды в межклеточном пространстве.

Изучение изменения удельной электропроводности в процессе хранения мяса позволило установить некоторые закономерности:

- с течением времени величина удельной электропроводности увеличивается: в группе NOR на 45,3 % с 4,94 до 9,03 мС/см, в группе PSE на 49,1 % с 6,85 до 13,47 мС/см, в группе DFD на 65,7 % с 3,35 до 9,78 мС/см. Это связано с разрушением тканей, обусловленном биохимическими процессами, и увеличением проницаемости мембран, а, следовательно, ослаблением эффекта электрической поляризации на границе раздела проводящих сред, уменьшением сопротивления и увеличением обратной величины - электропроводности;

- при величине удельной электропроводности более 9 мС/см наблюдаются микробиологические и органолептические признаки порчи мяса

во всех группах изучаемого сырья. Следовательно, измерение удельной электропроводности может служить для оценки свежести мяса.

Оценка удельной электропроводности размороженного мяса

В торговле мясом наблюдаются случаи реализации недобросовестными продавцами размороженного мяса под видом охлажденного. В настоящее время не существует экспресс-метода установления фальсификации термического состояния мяса.

Для обоснования возможности определения термического состояния мяса (размороженного и повторно размороженного) на примере свинины изучили её удельную электропроводность и функционально-технологические свойства. Опыт проводили по следующей схеме: охлажденную однородную по качеству длиннейшую мышцу спины разных групп качества через сутки после убоя делили на три части, которые упаковывали в полимерные пакеты, две третьих из них замораживали и хранили при температуре -18°С в течении 90 суток, затем размораживали до 2±1 °С в толще тканей, половину размороженного мяса вновь замораживали на 90 суток и повторно размораживали; одну третью часть подготовленных образцов охлаждали до 2±1 °С в течении 3 суток. Во всех частях измеряли удельную электропроводность, величину pH, влагосвязывающую способность и потери мясного сока (таблица 11).

Таблица 11 - Функционально-технологические показатели

охлажденного и размороженного мяса_п=270

Термическое состояние мяса ЕС, мС/см pH Потери мясного сока, % ВСС, % к мышечной ткани

Группа качества NOR

охлажденное 6,74±0,77** 5,64±0,07** - 44,15±1,36»

размороженное однократно 14,52±0,79** 5,60±0,06»* 0,86±0,03* 41,87±0,82*

размороженное повторно 18,68±2,54" 5,58±0,08* 1,06±0,05* 39,12±0,54*

Группа качества PSE

охлажденное 8,34±0,57" 5,53±0,09* - 40,62±0,76*

размороженное однократно 16,39±1,23** 5,48±0,08** 2,14±0,07* 37,48±0,68*

Продолжение таблицы 11

Термическое состояние мяса ЕС, мС/см рн Потери мясного сока, % ВСС, % к мышечной ткани

размороженное повторно 19,49±1,70»* 5,44±0,09* 2,42±0,09* 35,29±0,49*

Группа качества ОГО

охлажденное 4,85±1,21" 6,30±0,09* - 44,68±0,72*

размороженное однократно 14,06±0,68»* 6,23±0,07** 0,75±0,06* 42,77±1,05*

размороженное повторно 18,27±0,52** 6,19±0,09** 0,93±0,07* 39,53±0,83*

* - порог достоверности Р<0,05; ** - порог достоверности Р<0,01

Анализ данных таблицы 11 показал, что во всех группах качества значение величины pH при размораживании снижается: в группе NOR на 0,70 % к значению охлажденного мяса при первом размораживании, на 1,06 % - при повторном; в группе PSE на 0,90 и 1,63%, DFD на 1,11 и 1,75 % соответственно. Таким образом, наибольшее снижение наблюдается в мясе DFD. Это может происходить как за счет автолитических, так и вследствие ферментативных процессов в размороженном мясе.

Величина потерь мясного сока зависит от степени разрушения структуры тканей кристаллизующейся влагой. Во всех изученных образцах снижается гидрофильность тканей при замораживании.

Наибольшие потери мясного сока наблюдаются в группе PSE 2,14 % при первом и 2,42 % при повторном размораживании. Это можно объяснить тем, что степень снижения гидрофильных свойств зависит от глубины развития автолиза: чем полнее автолиз, тем сильнее замораживание влияет на снижение гидрофильности.

Замечено, что при повторном размораживании потери мясного сока в среднем на 0,22 % больше, чем при первом.

В исследуемых образцах снижалась влагосвязывающая способность: в мясе NOR на 2,28 % к охлажденному мясу при первом размораживании, на 5,03 % - при повторном, в мясе PSE на 3,14 и 5,33%, в мясе DFD на 2,61 и 5,85 % соответственно.

Наибольшее снижение влагосвязывающей способности отмечено при повторном размораживании, что объясняется сильным разрушением структуры тканей и денатурационными изменениями белков, приводящим к непригодности мяса для производства консервов, полуфабрикатов и колбасных изделий.

Гистологические исследования свинины подтверждают высказанные предположения (рисунок 4).

а) б) в)

Рисунок 4 - Микроструктура длиннейшей мышцы свинины. Об. 40Х.

а) охлажденной, б) замороженной, в) размороженной

В образцах, подвергнутых размораживанию, отмечены изменения микроструктуры: мышечные волокна преимущественно имеют спрямленную форму, нарушена их целостность; между мышечными волокнами в эндомизии, а также в областях соединительнотканных прослоек преримизия обнаруживаются пустоты разной величины, появившиеся в результате таяния кристаллов льда; пучки мышечных волокон в областях перимизия сильно разрежены; наблюдается разрыхление волокнистых элементов соединительной ткани.

Измерение удельной электропроводности охлажденной и размороженной свинины всех групп качества позволило установить следующие закономерности:

- значение удельной электропроводности размороженного мяса выше, чем охлажденного: размороженного один раз в среднем в 1,71 раз, дважды - в 2,15 раза;

- наибольшие значения удельной электропроводности отмечены в мясе PSE: при первом размораживании - 16,39 мС/см, что на 12,9 % больше чем в группе NOR, при повторном - 19,49 мС/см, что на 4,3 % больше группы NOR и на 6,7 % группы DFD;

- значение величины удельной электропроводности однократно размороженного мяса для всех групп качества превышало 14 мС/см, при повторном размораживании - выше 18 мС/см.

Увеличение значения удельной электропроводности при размораживании происходит вследствие разрушения клеточных мембран, повышающих сопротивление мышечной ткани, и вытекания ткане-

вой жидкости в межклеточное пространство, изменяющего концентрацию солей в мясном соке.

Результаты полученных данных позволяют установить граничные значения величины удельной электропроводности для идентификации охлажденного и размороженного мяса, с том числе при повторном размораживании (рисунок 5).

Рисунок 5 - Сравнение удельной электропроводности охлажденного и размороженного мяса

Таким образом, установлено, что измерение удельной электропроводности мяса информативно и точно определяет его термическое состояние и может служить арбитражным экспресс-методом при установлении фальсификации термического состояния мяса.

Разработка метода оценки качества мяса по электропроводности

В результате проведенных исследований разработан метод измерения удельной электропроводности мяса, который основан на механизме поляризационных явлений в биоткани.

При прохождении через исследуемый образец мяса переменного тока определенной частоты определяют его полное электрическое сопротивление и обратную величину - удельную электропроводность, по которой проводят сортировку мяса на группы качества или оценку термического состояния мяса. Учитывая, что клеточная структура мяса в процессе хранения меняется, его электрические характеристики также претерпевают изменения: по мере разрушения

мембран клеток полное электрическое сопротивление мяса падает, а его удельная электрическая проводимость растёт.

Преимуществом этого метода является универсальность в определении качества мяса.

С целью внедрения метода оценки мяса по удельной электропроводности в мясоперерабатывающее производство разработан прототип прибора. Прибор имеет следующие характеристики: переменный ток, напряжение 15 В, частота 10 кГц. Значения величины удельной электропроводности, полученные разработанным прибором отличаются от измеренных прибором Р(^М-1 на 0,01 %, т.е. на величину погрешности прибора.

Для внедрения на предприятии системы оценки мяса по удельной электропроводности и сортировки на группы качества изменена форма отчетности - отвес-накладная на приемку скота по количеству и качеству полученного мяса.

Выводы

1. Установлена высокая корреляционная зависимость удельной электропроводности с величиной рН (- 0,95), цветовыми характеристиками (0,92) и влагосвязывающей способностью (0,96) мяса.

2. Обоснована и подтверждена производственной проверкой сортировка мясного сырья на группы качества по значению величины удельной электропроводности, измеренной через 1 (24) часа после убоя: до 4,0 (5,0) мС/см - ОРЭ, от 4,0 (5,0) до 6,0 (7,0) мС/см -ЫОЯ, свыше 6,0 (7,0) мС/см - РБЕ.

3. Установлено, что в процессе хранения охлажденного мяса величина удельной электропроводности возрастает, при этом при значении удельной электропроводности более 9 мС/см наблюдаются признаки микробиологической и органолептической порчи мяса во всех группах качества. Следовательно, измерение удельной электропроводности может служить для оценки свежести мяса.

4. Доказано, что значение удельной электропроводности размороженного мяса выше, чем охлажденного: однократно размороженного в среднем в 1,71 раз, повторно - в 2,15 раза, что позволило установить граничные значения величины удельной электропроводности для идентификации размороженного мяса: выше 14 мС/см -размороженное, выше 18 мС/см - повторно размороженное мясо.

5. На основании результатов научных исследований и производственных испытаний разработан и научно обоснован метод и прототип прибора для оценки мяса по удельной электропроводности.

6. Расчет экономической эффективности показал, что внедрение метода оценки мяса по удельной электропроводности позволит снизить выплаты перерабатывающих предприятий на 2,5 % от стоимости сырья за счет сортировки на группы качества и за счет однократного применения прибора ЕС-метра по сравнению с двукратным применением рН-метра.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Захаров, А.Н. Электропроводность мяса/ А.Н. Захаров, Е.Б. Сусь//Все о мясе. - 2011.-№5,- с. 48-50.

2. Захаров, А.Н. Оценка термического состояния мяса по электропроводности/ А.Н. Захаров, Е.Б. Сусь // Все о мясе.- 2013. - № 4. - с. 26-27.

Другие статьи и материалы конференций:

1. Захаров, А.Н. Факторы, влияющие на электропроводность мяса/ А.Н. Захаров, Е.Б. Сусь // Сборник докладов 14-ой международной научной конференции памяти В.М. Горбатова «Перспективные направления исследования в области переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания». - Москва. -2011.-с. 54-58.

2. Захаров, А.Н. Метод определения качества мяса по его электропроводности/ А.Н. Захаров, Е.Б. Сусь // Сборник материалов IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - Москва. - 2011. - с. 402-405.

3. Захаров, А.Н. Исследование электропроводности мяса для определения его термического состояния/ А.Н. Захаров, Е.Б. Сусь // Сборник докладов 15-ой международной научной конференции памяти В.М. Горбатова «Перспективные направления исследования в области переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания». - Москва. - 2012. - Том. 1, с. 140-146.

_Тираж экз. 100 Заказ №79_

ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ГНУ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ им. В.М. ГОРБАТОВА

На правах рукописи

04201 ЪьШЪ

Сусь Егор Борисович

Разработка экспресс - метода оценки функционально-технологических свойств мясного сырья на основе изучения удельной электропроводности

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

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник А.Н. Захаров

Москва - 2013 год

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

Глава 1. Сс )стояние вопроса.................................................... 7

1.1. Свойства мясного сырья................................................ 7

1.2. Холодильная обработка и хранение мяса........................... 13

1.3. Качество мяса............................................................. 25

1.3.1. Показатели качества мяса 26

1.3.2. Послеубойные автолитические изменения в животных тканях 27

1.3.3. Характеристика мяса с отклонениями качества 32

1.4. Методы оценки качества мяса 41

1.4.1. Органолептические показатели 42

1.4.2. Физико-химические методы оценки мяса 44

1.4.2.1. Влагосвязывающая способность 44

1.4.2.2. Активность воды 49

1.4.2.3. Показатель активной кислотности 51

1.4.2.4. Автоматизированные методы оценки свойств мясного сырья 56

1.4.3. Электрофизические характеристики мяса 58

1.4.3.1. Диэлектрическая проницаемость 60

1.4.3.2. Фактор диэлектрических потерь 65

1.4.3.3. Полное сопротивление 66

1.4.3.4. Электропроводность 67

Глава 2. Экспериментальные исследования................................. 73

2.1. Организация эксперимента............................................. 76

2.1.2. Объекты и методы............................................. 76

2.2. Основные результаты исследований................................ 82

2.2.1 Анализ зависимости удельной электропроводности от физико-химических и функционально-технологических показателей охлажденного мяса 82

2.2.2 Исследование удельной электропроводности охлажденного мяса качественных групп PSE, NOR, DFD 88

2.2.3 Изучение удельной электропроводности охлажденного мяса разных групп качества в процессе хранения 96

2.2.4 Оценка удельной электропроводности размороженного мяса 103

Глава 3. Разработка метода оценки качества мяса по электропроводности 113

3.1. Расчет экономической эффективности применения метода оценки качества мяса по электропроводности 119

Заключение....................................................................... 121

Библиографический список использованной литературы............... 122

Приложение. Методика оценки качества мясного сырья по удельной электропроводности............................................ 135

Введение

Мясо - особенный вид сырья. Оно характеризуется тем, что, является важным источником полноценного белка для человека. Мясо биологически активно, многокомпонентно по составу, неоднородно по морфологическому строению и функционально-технологическим свойствам, и под внешним воздействием лабильно изменяет свои характеристики и качество.

Под понятием качества мяса подразумевают широкую совокупность свойств, характеризующих пищевую и биологическую ценность, органолеп-тические, структурно-механические, функционально-технологические, санитарно-гигиенические и прочие признаки продукта, а также степень их выраженности [107].

Качество мяса включает все свойства мяса, имеющие значения для его использования в качестве продукта питания. Оно описательно, не носит оценочного характера и связано с соблюдением предписанных измеряемых величин. Измерения могут проводиться химическими, физическими, гистологическими, микробиологическими и сенсорными методами анализа. Для оценки качества привлекаются соответствующие масштабы сравнения (нормативы, предельно допустимые значения, интервалы значений), которые установлены по результатам научно-исследовательских работ. Поэтому возможно более объективная оценка качества предполагает проведение измерений и требует достижения единства, как в оценке результатов измерений, так и их удельного веса (вклада). Тем самым качество не может быть оценено интуитивно или чисто внешне. Качество оценивается только на основании действительно имеющихся измеримых свойств.

Значительные различия численных значений физических величин обусловлены чрезвычайной сложностью строения и состава мяса, а также их нестабильностью вследствие биологического происхождения (порода, пол животного, условия его выращивания и транспортирования, степень автолиза и т.д.) Особенно эти различия проявляются в ходе технологического процесса.

Очень важно установить закономерности технологичности с качественными показателями мяса. Наличие таких корреляционных связей позволило бы прогнозировать и контролировать технологический процесс.

Одной из важных задач своевременного контроля качества продуктов является внедрение в практику экспресс-методов анализа сырья и продуктов, особенно позволяющих выявить их свежесть или фальсификацию.

Многие ученые, пытались связать электрические параметры с химическими или биологическими свойствами мяса, таким образом, внедряя практическое применение диэлектрических методов в мясной промышленности.

Анализ сведений, имеющихся за последние годы по этому вопросу, показывает, что изучение его проводилось с нескольких точек зрения: влияние температуры на электропроводность, влияние частоты электрического поля на диэлектрическую проницаемость, влияние вида сырья на электропроводность. Такие исследования проведены в России, США, Германии и других странах. В России диэлектрические свойства крови, фаршей и термически обработанных продуктов изучали В.М. Горбатов, И.А. Рогов, Л.С. Кудряшов, А.Ф. Алейников, Ю.В. Чугуй и др. Характеризуя электрофизические свойства, необходимо учитывать следующие факторы: биоткани являются композиционными средами со сложной геометрией (как в смысле строения, так и электрофизических свойств); хорошо проводящие среды организма -биожидкости, плохо проводящие — мембраны и границы раздела разных по строению и свойствам тканей (костная ткань и др.). Приближенно мясо можно рассматривать как двухфазную систему. Одна из фаз — межклеточная ткань, являющаяся полупроводником с преобладанием диэлектрических свойств, весьма устойчива в живом организме и изменчива в неживом. Вторая фаза — внутриклеточное вещество, представляющее собой электролит.

Послеубойные свойства мяса обусловлены биохимическими процессами, связанными с разрушением клеточных мембран, перемещением жидкости в межклеточное пространство и, как следствие, увеличение ионных потоков и ослабление эффекта поляризации на границе раздела фаз.

Таким образом, по величине электрических параметров можно судить о характере структурных изменений, происходящих при автолизе мясного сырья и его холодильной обработке и хранению. Учитывая простоту измерения электропроводности, возможно оперативное выявление мясного сырья с отклонениями качества.

В представленной работе изучена удельная электропроводность мяса, установлены закономерности изменения удельной электропроводности мяса от его качества, срока хранения и термического состояния.

Глава 1. Состояние вопроса 1.1. Свойства мясного сырья

Мясо - пищевой продукт убоя в виде туши или части туши, представляющий совокупность мышечной, жировой, соединительной и костной ткани или без нее. Часть туши может быть в виде полутуши, четвертины, отру-ба[69]. Различают мясо на кости и бескостное:

- бескостное мясо: мясо в виде кусков различного размера и массы, произвольной формы, состоящих из мышечной, соединительной и/или жировой ткани;

- мясо на кости: мясо в виде кусков различного размера и массы, произвольной формы, состоящих из мышечной, соединительной и/или жировой, и костной ткани.

Бескостное мясо бывает обваленное и жилованное:

- обваленное мясо: бескостное мясо с естественным соотношением мышечной, соединительной и/или жировой ткани.

- жилованное мясо: бескостное мясо с заданным соотношением мышечной, соединительной и жировой ткани.

В зависимости от вида животного различают: говядину, телятину, свинину, баранину, козлятину и т.д.

Качество мяса определяется количественным соотношениям тканей и их физико-химическими, функционально-технологическими и морфологическими характеристиками, зависящими от вида скота, породы, пола, возраста, характера откорма, условий содержания, состояние здоровья, условий транспортирования, предубойного содержания животных, анатомических особенностей частей туши.

Количественное соотношение тканей в мясе примерно составляет: мышечная ткань - 50-70 %, жировая - 3-20 %, соединительная - 9-14 %.

Мышечная ткань обладает наибольшей пищевой ценностью. Она представляет собой совокупность количественно преобладающих мышечных волокон и соединительнотканных оболочек [2].

Отдельное мышечное волокно можно рассматривать как гигантскую многоядерную клетку. Ее оболочка — сарколемма — представляет собой двойную мембрану. Мышечные волокна содержат нитевидные образования — миофибриллы, расположенные параллельно оси волокна. Миофибриллы окружены жидкой фазой — саркоплазмой, в которой находятся ядра, митохондрии, рибосомы, лизосомы и другие клеточные органоиды. Ядра мышечного волокна, имеющие вытянутую форму, расположены непосредственно под сарколеммой.

Саркоплазма составляет 35—40% клетки. Это неоднородная система, состоящая из полужидкого белкового золя, в котором содержатся включения гликогена липидов, и из эндоплазматической сети (саркоплазматический ре-тикулум) — сложной системы тончайших трубочек и пузырьков (цистерн). Саркоплазматический ретикулум соединяет отдельные участки миофибрилл между собой и сарколеммой [59].

Мышечные волокна объединяются и группируются в мышцы, которые, в свою очередь, окружены пленкой из соединительной ткани. На мышцах, а в жирном мясе и между мышечными волокнами находится жировая ткань.

Основные химические вещества мяса - вода, белки, жир и минеральные вещества (таблица 1). Кроме того, мясо содержит витамины и экстрактивные вещества. Углеводы содержатся только в отдельных видах мяса и в печени.

Таблица 1 - Химический состав мяса говядины по категориям упитанности

Говядина Содержание, % Энергетическая ценность, ккал

воды белков жиров золы

I категория 64,5 18,6 16,0 0,9 218

II категория 69,2 20,0 9,8 1,0 168

Химический состав пищевых продуктов. /Под ред. проф.. д-ра техн. наук И.М. Скурихина. - М.: Агропромиздат. 1987.

Вода. Мясо содержит от 30 до 83% воды. Очень много воды в постном мясе (телятина, зайчатина, козлятина) и во внутренних органах, особенно в почках и сердце. В жирной свинине и утятине содержится мало воды. Сок мяса содержит растворенные в воде белки, экстрактивные вещества, минеральные вещества, витамины и частично жир.

Белки. Белки, входящие в состав мышечной ткани, различны по аминокислотному составу, строению, физико-химическим свойствам и биологическим функциям. Они подразделяются на три основные группы: саркоплазма-тические (35% всех мышечных белков), миофибриллярные (45% всех мышечных белков) и белки стромы. Состояние мышечных белков определенным образом влияет на консистенцию, водоудерживающую, эмульгирующую способность, адгезионные свойства и цвет мяса [77].

В аминокислотный состав белков входят все незаменимые аминокислоты. Всего в белковой молекуле содержится около 5000 аминокислотных остатков. Примерно 30% из них составляют дикарбоновые аминокислоты, что обусловливает кислые свойства миозина и его способность связывать ионы калия, кальция и магния (таблица 2).

Таблица 2 - Аминокислотный состав мяса животных

в миллиграммах на 100 г съедобной части

Аминокислота Говядина Баранина Свинина

I категории I категории мясная

Валин 1035 820 831

Изолейцин 782 754 708

Лейцин 1478 1116 1074

Лизин 1589 1235 1239

Метионин 445 356 342

Треонин 803 688 644

Триптофан 210 198 191

Фенилаланин 795 611 580

Всего незаменимых кислот 7137 5778 5619

Всего заменимых кислот 11292 9682 8602

Лимитирующая кислота, нет нет нет

скор., %

Жиры - это органические соединения, растворимые в ряде органических растворителей и нерастворимые в воде [105].

Мясо является также важным источником животного жира. Общее содержание жира в мясе, в отличие от белка, может колебаться в довольно широких пределах: от 10 до 50%. В мышечной ткани доля жира составляет около 3%, в жировой - 70-94, соединительной - от 1,0 до 3,3, в крови - 0,3, костной ткани - 3,8-27,0, костном мозге - 87,6-92,3% [97, 106, 95].

Жир убойных животных различается по жирно-кислотному составу, а следовательно, по физическим свойствам, усвояемости, стойкости при хранении и др. Данные по липидному составу говядины, баранины и свинины представлены в таблице 3 [90].

Таблица 3- Жирно-кислотный состав мяса

Состав Говядина Баранина Свинина

липидов

I кате- II кате- I кате- II кате- бекон- мясная

гории гории гории гории ная

Всего липидов, г в 16,00 9,80 16,30 9,60 27,80 33,30

100 г продукта

В том числе:

триглицериды 14,88 8,72 15,30 8,60 26,90 32,00

фосфолипиды 0,90 0,85 0,88 0,87 0,80 0,84

холестерин 0,08 0,07 0,07 0,07 0,06 0,07

Жирные кислоты, г, 5,10 9,09 15,31 8,98 26,41 30,74

всего

В том числе:

насыщенные

С ню (миристиновая) 0,55 0,32 0,54 0,33 0,37 0,43

С 15;о (пентадекановая) 0,10 0,06 0,10 0,06 0,02 0,02

С 1бю (пальмитиновая) 4,18 2,52 3,69 2,17 6,31 7,34

С ню (маргариновая) 0,26 0,14 0,22 0,13 0,10 0,11

С 18ю (стеариновая) 2,03 1,26 3,40 2,00 3,33 3,38

Продолжение таблицы 3

Состав Говядина Баранина Свинина

липидов

I кате- II кате- I кате- II кате- бекон- мясная

гории гории гории гории ная

мононасышенные См-1 (миристиновая) 0,25 0,14 0,10 0,05 0,01 0,01

С]б:1 (пальмитиновая) 0,91 0,52 0,37 0,21 0,96 1Д1

С 18:1 (олеиновая) 6,26 3,75 6,01 3,47 11,8 13,74

полиненасыщенные

С 18.2 (линолевая) 0,40 0,26 0,33 0,21 2,80 3,28

С 18:з (линоленовая) 0,14 0,08 0,14 0,09 0,19 0,22

С20.4 (арахидоновая) 0,02 0,02 0,006 0,017 0,12 0,14

Углеводы. Мясо содержит очень мало углеводов. Содержание крахма-лообразного гликогена в печени составляет от 1 до 5%. Большинство видов мяса вообще не содержит углеводов, за исключением крольчатины и мяса диких животных, где их количество составляет от 0,2 до 0,5%.

Экстрактивные вещества. Экстрактивные вещества содержатся в мышечной ткани в небольшом количестве (0,7-0,9%), однако они играют важную роль, так как в их число входят ароматические и биологически активные вещества. К безазотистым веществам относятся гликоген, декстрины, мальтоза, инозин, молочная, пировиноградная и янтарная кислоты. Все безазотистые экстрактивные вещества являются углеводами или продуктами их распада.

К азотистым веществам мяса принадлежат креатин, креатинфосфат, ан-серин, карнитин, холин, глютатион, аденозинфосфаты, фосфаген, карнозин, гипоксантин, свободные аминокислоты и др. На долю креатина и креатин-фосфата приходится до 60% небелкового азота мышечной ткани. Содержание азотистых экстрактивных веществ в говядине 0,39%, в баранине 0,52% [92].

В мясе содержится также значительное количество легкоусвояемых форм важнейших минеральных вешеств (1-1,5 %) (таблица 4) [90].

Таблица 4 - Содержание микро- и макроэлементов в мясе

Показатели Свинина Говядина Баранина

Макроэлементы, мг:

калий 316 355 329

кальций 8,0 10,2 9,8

магний 27,0 22,0 25,1

натрий 64,8 73,0 101

сера 220 230 165

фосфор 170 188 168

хлор 48,6 59,0 83,6

Микроэлементы, мкг:

железо 1940 2900 2090

йод 6,6 7,2 2,7

кобальт 8,0 7,0 6,0

марганец 28,5 35,0 35,0

медь 96 182 238

молибден 13,0 11,6 9,0

никель 12,3 8,6 5,5

олово 30,0 75,7 —

фтор 69,3 63,0 120,0

хром 13,5 8,2 8,7

цинк 2070 3240 2820

Из макроэлементов в мясе преобладают калий, фосфор, натрий, хлор, железо. Мясо может полностью обеспечить потребности организма человека в фосфоре. Микроэлементов - цинка, меди, марганца - больше в баранине, чем в говядине и свинине. Известно, что более трети всего поступающего в наш организм железа мы получаем из мяса и мясных продуктов в виде легкоусвояемого гемового железа. При этом важно подчеркнуть, что из мясных продуктов железо усваивается в 3 раза лучше, чем из растительных.

Кальция в мясе очень мало. Он находится в костях животных, и поэтому большая часть его остается неиспользованной.

Минеральные соли оказывают большое влияние на состояние внутриклеточных белков мышечной ткани: от них зависит степень растворимости и набухания белков [104].

Витамины относятся к важнейшим незаменимым пищевым веществам. Это низкомолекулярные органические соединения, необходимые для осуществления ферментативного катализа, нормального обмена веществ, поддержания гомеостаза и биохимических функций организма.

Организм человека не синтезирует витамины и регулярно должен получать эти вещества с пищей. Недостаточное потребление витаминов неизбежно приводит к нарушению зависящих от них ферментативных процессов и физиологических функций [105].

Витамины мышечной ткани представлены в основном водорастворимыми витаминами. В мышечной ткани содержатся В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В6 (пиридоксин), РР (никотинамид), ВЗ (пантотеновая кислота), биотин (витамин Н), парааминобензойная кислота, инозит, холин, фолиевая кислота, В12, В15 (пангамовая кислота) (таблица 5). �