автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии белкового продукта из коллагенсодержащего сырья и его использование в производстве вареных колбасных изделий

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РГ6 ОД ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

1 1 ПОП 1953

На правах рукописи УДК 637. 52$. 04 : 637. 6

АПРАКСИНА Светлана Константиновна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА ИЗ КОЛЛАГЕНСО ДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ВАРЕНЫХ КОЛБАСНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ ' диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук'

Москва - 1996

Работа выполнена на кафедре "Технология мяса и мясопродуктов" Московской государственной академии прикладной биотехнологии (МГАПБ).

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор ТИТОВ Е.И.

Научный консультант - кандидат технических наук МИТАСЕВА Л.Ф.

Официальные

'оппоненты - доктор медицинских наук, профессор

ВЫСОЦКИЙ в.г. - кандидат технических наук ЛЮБЧЕНКО В.И.

Ведущее предприятие - АООТ "Черкизовский мясоперерабатывающий завод"

О

Защита диссертации состоится на заседании Диссертационного совета К 063.46.01 »¡Московской государственной академии прикладной биотехнологии по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д.ЗЗ, Конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАПБ.

Автореферат разослан " & " ^^ ¡99£ г.

Ученый секретарь Диссертационного совета канд. техн. наук, доц.

ЗАБАШТА А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность, Проблема удовлетворения потребности населения белковыми продуктами литания, особенно животного происхождения, актуальна. Решение ее возможно при рациональном использовании всех имеющихся ресурсов животного сырья, для чего необходимо создание и внедрение научно-обоснованных методов его переработки. Поэтому специалисты отрасли уделяют повышенное внимание поиску новых способов воздействия на вторичное сырье с целью вовлечения его в производство высококачественных мясных продуктов.

Коллагенсодержащее сырье в силу своих низких функционально-технологических свойств и потребительских характеристик ограниченно применяется в технологии мясных продуктов. Поэтому для повышения эффективности его переработки необходимо создание и промышленное освоение способов его модификации.

Развитие химия коллагена инициировало появление методов, избирательно разрушающих структуру белка, что в свою очередь расширило области использования его в пищевой промышленности. В результате большого количества реакционноактивных групп коллаген способен сорбировать тяжелые металлы, токсины и прочие, опасные для здоровья человека, вещества. Введение волокон соединительной ткани в пищевые продукты улучшает обмен веществ в целом и функционирование пищеварительной системы, в частности.

Поэтому разработка технологий белковых продуктов на базе коллагенсодержащего сырья приобретает особую актуальность и может способствовать увеличению объемов производства продуктов питания, в том числе диетического и специального назначения.

Использование субпродуктов II категории в мясоперерабатывающем производстве .затруднено из-за их низких функционально-технологических и потребительских характеристик. Существующие методы улучшения качества сырья основаны на обработке его бактериальными культурами, ферментными препаратами или термическом воздействии ( А.И.Жаринов, Н.Н.Липатов, В.В.Хорольский, Я.А.Ьа\упе и др.). Это расширяет область использования субпродуктов, но приводит к некоторой потере пищевой и биологической ценности готовых изделий.

Имеются данные, что белковые препараты коллагена, выделенные из вторичного сырья, могут применяться в виде функциональных добавок при выработке широкого ассортимента мясных продуктов.

Говяжий рубец среди коллагенсодержащих субпродуктов II категории по объемам производства занимает первое место, но эффективность его переработки снижена в результате отсутствия легко-воспроизводимых способов улучшения его качественных характери-

Не

I

стик. Значительное количество белкового сырья не вовлекается в производство и, соответственно, в обеспечение населения высококачественными продуктами питания.

Целенаправленных работ по получению белкового продукта из коллагенсодержащих субпродуктов II категории, в частности рубца, для введения его в качестве рецептурного ингредиента в мясные изделия при сохранении их пищевой ценности, не проводилось.

Исследования, направленные на разработку способа получения белкового продукта из рубца (БПР), изучение его свойств и целесообразности применения в технологии вареных колбас составляют предмет диссертации.

Цель и задачи исследования. Целью проведения настоящей работы является разработка технологий белкового продукта из рубца и вареных колбасных изделий с его использованием.

Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:

- определить рациональные технологические условия обработки говяжьего рубца, позволяющие получать белковый продукт, близкий по уровню переваримости т \'Цго и структурно-механическим свойствам (при максимальном сохранении количества белка) к говядине;

- изучить влияние'способа обработки на физико-химические, структу-рно-механические, биологические, функционально-технологические, микробиологические свойства получаемого белкового продукта из рубца;

- изучить свойства модельных мясных систем на основе говядины и белкового продукта из рубца в зависимости от их количественного соотношения;

- провести комплексную оценку вареных колбас с белковым продуктом из рубца и определить их биологическую ценность;

- разработать рекомендации по применению белкового продукта из рубца в технологии вареных колбас, определить экономическую эффективность его использования.

Научная новизна. В результате проведенной работы получены новые данные о процессе разрыхления структуры коллагеновых волокон исходного сырья вследствие изменений, не влияющих на способность белка к самопроизвольной агрегации. Изучено влияние условий обработки на химический состав, структурно-механические и биологические свойства белкового продукта из рубца.

Расчет обобщенного показателя качества, выполненный по результатам многофакторного планирования эксперимента, позволил обосновать рациональные концентрации ингредиентов и продолжительность их воздействия на рубец.

Установлено, что белковый продукт из рубца ооладает высокими функционально-технологическими свойствами, что нашло под-

тперждение в характере микроструктурных изменений соединительной и мышечной тканей рубца в процессе получения БПР.

Определено влияние белкового продукта из рубца на основные качественные показатели модельных мясных систем, позволившее установить допустимое количество БПР, вводимого в систему. Показано, что введение белкового продукта из рубца способствует улучшению комплекса свойств, характеризующих пищевую ценность вареных колбас.

Выявлено, что введение БПР не влияет на аминокислотный профиль белка готовой колбасы. В результате большей доступности белка активным центрам ферментов желудочно-кишечного тракта увеличивается переваримость колбасы в опытах in vitro.

Установлено, что вареная колбаса с БПР имеет высокие показатели пищевой ценности.

Научная значимость исследований подтверждена авторским свидетельством СССР N1032607 и решением о выдаче патента на изобретение по заявке N95120978/13(036698) от 13.12.95.

Практическая значимость. Определены рациональные параметры' получения белкового продукта из рубца, обеспечивающие приближение некоторых его качественных показателей к аналогичным для говядины I сорта. На основании полученных данных разработана технология БПР.

Показано, что предлагаемая технология позволяет получить белковый продукт из рубца, обладающий длительным сроком хранения, что является определяющим фактором в обеспечении ритмичности технологических процессов мясоперерабатывающего производства.

Технология БПР способствует . более полному вовлечению имеющиеся сырьевых ресурсов в технологический процесс выработки мясных продуктов, расширению ассортимента и повышению эффективности производства в результате экономии мясного сырья и снижения себестоимости вареной колбасы с БПР.

Реализация иаучно-практнческих результатов. Разработан и утвержден комплект нормативных документов ТУ 9224-039-02068647-96 "Белковый продукт из рубца (опытная партия)". Промышленная апробация проведена в условиях ЛО "Каменка-мясо"(Пензенская обл.) и АО Московский мясокомбинат "Микомс". Разработаны и находятся на утверждении нормативные документы ТУ 9213-020-02068640-96 "Колбасы вареные тихорецкая, кубанская, черноморская" (вареная колбаса кубанская с использованием БПР).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и : Осуждены па следующих симпозиумах и конференциях: Международном научном семинаре "Современные проблемы качества мясного сырья и ею переработки" (Кемерово,

ЧЧь

3

1993), III Международном симпозиуме "Экология человека: проблемы и состояние лечебно-профилактического питания" (Москва, 1994), Международной научной конференции "Прогрессивная технология и техника в пищевой промышленности" (Краснодар, 1994), Международной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в пищевой промышленности" (Могилев, Беларусь, 1995), Международной конференции "Научно-технический прогресс в перерабатывающих отраслях АПК" (Москва, 1995), Международной научно-технической конференции "Нища. Экология. Человек" (Москва, 1995).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, одно авторское свидетельство СССР и получено решение о выдаче патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, включающих состояние вопроса, методы исследований, экспериментальную часть, заключения, выводов, списка использованной литературы, содержащего 171 наименований источников, в том числе 46 иностранных, 7-ти приложений.

Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включающих 2Q таблиц и 17рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введеннн дано обоснование актуальности выбранного направления исследований в свете проблем, решаемых специалистами отрасли и касающихся перспектив развития мясной промышленности.

В первой гласе "Состояние вопроса" проведен аналитический обзор данных научно-технической информации, посвященных химии коллагена, а также изучению возможности его использования в отраслях народного хозяйства, медицине, пищевой промышленности.

Работы отечественных и зарубежных ученых в области биохимических, структурных, эволюционных свойств коллагена (О.О.Баблояна, В.М.Горбатова, Н.Т.Есиповой, А.Н.Михайлова, F.N.Crick, D.J. Horgan, G.Reich, A.Rich, M.Shohshi и др.) свидетельствуют о сложной зависимости свойств этого биополимера от природы и возраста живого организма, способов выделения и о возможности получения коллагена в его волокнистой форме, прибегнув к воздействию-на исходное коллагенсодержащее сырье различных химических соединений. Состав композиций, условия и продолжительность воздействия варьируют в зависимости от поставленных целей.

Обобщение результатов исследований, касающихся областей использования коллагенсодержащего сырья и его роли в питании человека (Л.В.Антипова, А.С.Большаков, В.Г.Боресков, В.Г.Высоцкий, Н.К.Журавская, А.И.Жаринов, ГО.И.Ковалев, А.Б.Лисицын, В.Е.Миц'ык,

И.А.Рогов, Р.М.Салаватулина, Э.С.Токаев, В.Б.Толстогузов, М^.Б.ОаиИ, К.Но/щапп, Р.-О.К^1пег," К.Магг£гапс1сг и др.) показало, что потребительские свойства мясного сырья, содержащего повышенные количества соединительной ткани, можно улучшить в результате биологических, химических иди физических методов воздействия. Было установлено, что при выработке мясных изделий возможно использование белковых продуктов из коллагенсодержащего сырья, в составе которых присутствуют фрагменты трехспиральной структуры белка, пептиды и свободные аминокислоты.

Обобщение научно-технической информации о положительном влиянии пищевых волокон на экзотрофию пищи в организме позволило обосновать необходимость разработки метода модификации коллагснсодержащих субпродуктов II категории, в частности рубца, с целью получения из него белкового продукта, обладающего волокнистой структурой и по некоторым свойствам, приближающимся к аналогичным для говядины.

В целом, сведения, приведенные в главе, их обобщение и анализ, позволили определить направление исследований, необходимых для достижения цели настоящей работы, методы и результаты которой изложены ниже.

Во второй главе "Организация эксперимента, объекты и методы исследований" представлены схема эксперимента, характеристика объектов исследования, определен комплекс изучаемых показателей, описаны методы их определения.

Объектами исследования служили: рубец крупного рогатого скота, белковый продукт из рубца до и после измельчения на волчке, до и после тепловой обработки (0„тв=2+3 мм, 1=71± 1ПС, т=60 мин); говядина I сорта с рН в интервале 5,6-5,8, измельченная, до и после тепловой обработки (0Оп>=2+3 мм, 1=7!±1°С, т=6С1 мин); модельные фаршевые системы до. и после тепловой обработки (0т„=2-гЗ мм, 1=71± 1°С , т=60 мин); модельные колбасные фарши и вареные колбасы. Моделирование технологических режимов обработки осуществляли с учетом вышеперечисленных параметров.

Последовательность выполнения этапов работы, исследуемые объекты и условия воздействия представлены на рис. 1.

В изучаемых объектах на всех этапах исследований определяли: общехимический состав, величину рН, содержание нитрита натрия, поваренной соли, органолептику и выход - по общепринятым методикам; температуру сваривания, растворимость коллагена - по методикам ЦНИИКПа; общий белок - по Кьельдалго; триптофан, окси-пролин, водо- и жироудерживакмцуго способности - по методикам ВНИИМПа; аминокислотный состав - на аминокислотном анализаторе; структурно-механические характеристики - на универсальной испытательной машине

Анализ информации по использованию кол-лагенсодержащего сырья

I Выбор перспективного вида сырья

Выбор способа воздействия на сырье

I

Разработка программы исследований по изучению свойств рубца под воздействием неорганических соединений, белкового продукта из рубца и мясных систем с БПР

Экспериментальные исследования

Математическое планирование исследований и их реализация

Условия Объект

концентрация ингредиентов, продолжительность воздействия рубец, белковый продукт

Качественные характеристики изучаемых объектов

физико-химические, биохимические, микробиологические, функционально-технологические, гистологические, органолептичес-кие

Апробация технологии и разработка НД на белковый продукт из рубца

Исследование мясных систем с БПР

Объект Условия

модельные фзр-шевые системы, модельные вареные колбасы уровень введения БПР

Апробация технологии и разработка НД на вареную колбасу с БПР

Рис. 1. Схема проведения эксперимента

"Инстрон"; влагосвязывающую способность (ВСС) - по методу Р.Грау в модификации ВНИИМПа; микроструктур - на электронном сканирующем микроскопе "Джоел" (Япония); переваримость in vitro - по методике Л.Покровского и И.Ертанова; биологическую ценность - на инфузориях Тетра^имена пириформис и по методу ФЛО/ВОЗ.

Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики.

Автор благодарит д-ра вет. наук В.А.Дод1гопа (ВНИИВСГЭ), канд. бнол. наук С.И.Хвылю и Г.П.Горощко (ВИИИМП), канд. мед. наук В.М. Жменченко (Институт питания РАМП) за консультативную помощь при проведении экспериментов.

В третьей главе " Разработка технологии получения белкового продукта и; рубца" изучено влияние параметров щелочно-солевой обработки на свойства БПР. В качестве основных ингредиентов, воздействующих на рубец, использовали гидроксид и хлорид натрия, соляную кислоту. Параметры предварительной щелочно-солевой обработки, позволяющие получать белковые продукты с заданными свойствами, устанавливали исходя из необходимости снижения потерь белка до минимальных значений. Потери общего Сслка и коллагена определяли в зависимости от длительности обработки (0,5, 1,0, 2,0 суток) и концентрации гидроксида натрия в растворе (1,0% и 5,0%) при постоянной температуре.

Результаты исследований полученных образцов представлены а табл. I.

Анализ приведенных в табл.1 данных показывает, что щелочно-солевая обработка способствует улучшению качественных показателен (ВСС, напряжение среза, переваримость пепсином) образцов. Это происходит в результате нарушения связей, стабилизирующих структуру белка, в том числе их ослабления и частичного распада. Однако у образцов, обработанных в течение суток 5%-ым раствором гидроксида натрия, наблюдаются более глубокие изменения структуры, выражающиеся в снижении содержания оксипролина н температуры сваризания и появлении способности к рас-творенню в уксусной кислоте.

Проведение дальнейших исследований по выбору рациональных параметров получения БПР щелочно-солезым методом осуществляли с применением многофакторного планирования эксперимента. Были выбраны и обоснованы интервалы варьирования параметров обработки: Xi - концентрация гидроксида натрия в растворе, %; Кг - концентрация хлорида натрия в растворе,%; Xi - длительность обработки, ч, и качественные показатели, по которым оценивали белковый продукт из рубца: Yi - содержание белка, %; Уз - напряжение среза, Q х Ю 4 Па; Уз - переваримость пепсином, мг тирозина/г белка. Выбор этих показателей ь качестве определяющих свойст-

БПР, полученный по варианту

Показатели Рубец обработки

1.0-14.0 *) 1.0-14.0 х' 5.0-14,0X1 5.0-14.0X1

0,5 1,0 0,5 ' 1.0

Содержание,%:

белка 1б,54±0,41 15,15±0,55 15,0910,23 15,0710,62 14.8210,39

влаги 79,61±1,02 83,33±3,09 83,6111,78 83,4313,25 83,8011,83

жира 2,82±0,04 1,30±0,02 0.77 ±0,02 1,2410,04 1,2410,03

золы 0,54±0,02 0,3310,01 0,2010,01 0,2610,004 0,38Ю,01

Содержание окси-

пролина, % 8,23±0,31 8,03±0,48 7,29±0,31 7,8410,26 7,1010,28

Температура свари-

вания, "С 66,00±1,98 60,00±1,48 53,00+1,96 53,0011,27 43,00±1.68

Раствори мость, % Не раство- Не растворяется 8,2010.26

ряется

ВСС, % к общей вла-

ге 54,ООН,28 63,41±1,16 77,3011,13 86,3311,27 -

Структурно-механи-

ческие свойства:

напряжение среза,

(2х Ю-4 Па 80,70±2,54 40,1711,17 11,5410,30 10,5010,43 0,6110,02

работа резания,

А х 1(И Дж/мг 42,5О±0,98 18,5010,46 5,48±0,23 4,3710,14 0,1810,07.

Переваримость пеп-

сином, мг тирозина/г

белка 2,68±0,08 3,8310,16 5,74±0,09 4,4510,16 6,4610,22

х> - числитель - концентрация гидроксида и хлорида натрия (через дефис);

знаменатель - длительность обработки

ва БПР основан на том, что они позволяют комплексно судить о степени гидролиза, структурно-механических характеристиках н биологической ценности продукта. Реализация плана эксперимента представлена в табл. 2.

Анализируя данные табл. 2, видно, что варьирование параметров обработки влечет за собой изменение вышеуказанных показателей БПР, причем значения одних улучшаются и приближаются к аналогичным для говядины, а другие не достигают заданных значений. Поэтому было необходимо установить зешчсния X] , при которых весь комплекс показателей (содержание белка, напряжение среза, переваримость) белкового продукта максимально соответствовал аналогичным значениям для говядины. Учитывая это обстоятельство, в качестве критерия эффективности обработки был использован обобщенный показатель качества (П0б).

Номер опыта Варьируемые факторы Параметры качества Обобщенный показатель качества БПР (П»)

X, Х2 X, У, У? У,

1 1,0 7,5 15 11,51 ' 28,60 3,89 0,41

2 1,0 12,5 25 9,40 12,10 4,42 1,05

3 2,0 7,5 25 8,74 2,80 5,11 1,32

4 2,0 12,5 15 7,26 6,5Ь 3,13 1,60

5 0,5 10,0 20 12,21 ' 32,50 3,74 0,52

6 2.5 10,0 20 6,71 0,50 3,93 1,76

7 1,5 5,0 20 12,81 30,80 3,83 0,40

8 1,5 15,0 20 6,18 0,54 2,67 2,03 ■

9 1,5 10,0 10 10,14 1,75 1,50 1,34

10 1.5 10.0 30 7,89 1,61 5,67 1,32

11 1,5 10,0 20 9,62 8,50 3,90 1,26

т

Поб= И , и

где а - коэффициент весомости .¡-го единичного показателя;

У]1 - нормированные значения .¡-го единичного показателя в ¡-ом

наблюдении; т - число показателей качества.

Проведение дальнейших расчетов выявило несколько комбинаций факторов, при которых были получены близкие по величине значения Поб. Было установлено, что Поб не должен превышать 0,816. Этому условию отвечали, соответственно, результаты, полученные при проведении опытов №№ I, 5, 7. Далее расчетным путем определяли рекомендуемые значения факторов X), , Хз, соответственна, составившие 1,04%, 7,31%, 18,2(> ч.

По установленным параметрам обработки был выработан белковый продукт из рубца, исследование качества которого показало, что VУ2 ,Уз приближаются к заданным значениям и, соответственно, равны 15,38%, 27,15х1(ИПа, 4,53 мг тирозипа/г белка.

Процесс получения БПР предусматривает щелочно-солевое воздействие на сырье, что способствует разрыхлению структуры коллагена, и последующее проведение операций (солевая промывка, нейтрализация, повторная солевая промывка), приводящих к снижению степени набухания белка, прекращению гидролитического воздействия щелочи и выравниванию величины рН по всему объему продукта.

С целью определения эффективности каждой из стадий обработки были изучены: влияние содержания хлорида натрия в растворе на степень набухания белка; динамика вымывания гидроксида натрия при солевой промывке; влияние длительности нейтрализации на степень набухания сырья и его потери.

Полученные результаты свидетельствуют о выраженной зависимости степени набухания белка от количества соли в растворе. Уменьшение степени набухания по сравнению с исходной (после окончания шелочно-солсвого воздействия) происходит в первые 4 часа промывки. В растворе, содержащем 1,5 моль/дм3 хлорида натрия, степень набухания уменьшилась на 31%, а при 3,0 моль/дм3 - на 40%. Увеличение степени набухания коллагена наблюдалось при промывке водой и раствором, содержащим 0,5 моль/дм3 хлорида натрия, соответственно, в 2,5 и 2,4 раза по сравнению с исходным значением. Последнее обстоятельство связано с усилением осмотического и электростатического факторов взаимодействия коллагена с водой и раствором соли низкой концентрации, приводящего к дополнительному набуханию коллагена.

Изучение динамики удаления гидроксида натрия из обрабатываемой системы при солевой промывке показало, что через 7 ч в раствор переходит до 70% щелочи, адсорбированной белком. Однако "очистка" белка от гидроксида натрия в течение этого времени сопровождается увеличением степени набухания белка через 4ч. Поэтому, несмотря на то, что через 2 ч солевой промывки в исследуемых образцах оставалось менее половины адсорбированного гидроксида натрия, было признано целесообразным промывку завершить, а оставшееся количество щелочи нейтрализовать соляной кислотой.

Определение эффективной концентрации соляной кислоты, -используемой при нейтрализации, осуществляли в интервале 0,54-3%, изучая динамику изменений показателей качества полученных продуктов. Одновременно определяли потери белка в качестве показателя, характеризующего влияние концентрации кислоты на гидролитические изменения, происходящие в сырье (рис. 2).

В результате проведенных экспериментов установлено, что степень набухания белка имеет наименьшее значение при его нейтрализации соляной кислотой (С = 3%). В этом случае обеспечивается максимальное содержание белка при его минимальных потерях; величина напряжения среза приближается к значению, аналогичному для говядины I сорта; переваримость пепсином достигает 5,0 мг тирозина/г белка.

Один из важнейших показателей качества сырья мясной промышленности - его влагосвязывающая способность. Поэтому нейтрализацию сырья осуществляли с одной стороны для удаления гидроксида натрия из структуры белка, а с другой - для повышения влагосвязывающей способности продукта.

Процесс нейтрализации сырья кислотой приводит не только к удалению гидроксида натрия из структуры белка, но и смещению величины рН.

п 10,5 1,5 2,5 ■ Концентрация, %

Рис.2. Влияние концентрации раствора НС1 на качественные показатели БГ1Р и потери белка: ] - содержание белка; II - напряжение среза; Ш-переваримостъ пепсином; IV- потери Ослка

На рис.3 представлены результаты изменения степени набухания и влагосвязывающей способности БПР в зависимости от концентрации водородных ионов. Полученные данные свидетельствуют, что нейтрализа-

-тТОО

о и, га

ч

га »

<Г Б о о

к

\Л

о

о «

80

60

40

I

/7 П

N

801 3

X

>о Я

а 60 Й

К О

о

40

Рис.3. Изменение ВСС (I) и степени пабуха-• ния (П) БПР в зависимости от величины рН

4 6 Величина сН

8

10

цию необходимо проводить до величины рН 5,5-7,0, что повышает ВСС белкового продукта. При тепловой обработке БПР с рН>6,0 студнеобразные структуры не образуются, что связано с повышенным содержанием влаги в нем. Поэтому признано целесообразным проводить нейтрализацию БПР до величины рН=5,5-6,0.

Рсзультаты-эксперцменталышх исследований, проведенных на каждой стадии обработки рубца, позволили разработать технологическую схему получения белкового продукта из рубца (рис. 4).

г-35сут., 1=-20"С 0отв=2-3мм т=!ч ж.к.=2 т*=2ч

Рис.4. Технологическая схема производства белкового продукта из рубца

В четвертой главе "Сравнительное изучение свойств рубца и белкового продукта из рубца" приведены результаты исследований физико-химических, структурно-механических, биологических, гистологических и микробиологических свойств, характеризующих изменения, происходящие в сырье при модификации.

Перед определением функционально-технологических свойств белковый продукт из рубца гидратировали. Количество воды варьировали от 10% до 50% (табл.3).

Было установлено, что максимальные значения водо- и жироудержи-вакнцей способностей наблюдаются при добавлении воды к БПР в количестве до 20", о. Максимальный выход достигался также при введении 20% воды - при нагревании системы БПР-вода происходит пептизация фрагментов колдагеновых волокон н последующее ее застудневание при охлаждении.

Таблица 3.

Показатели Рубец Количество добавленной воды, % к массе БПР

0 10 20 30 50

Водоудерживающая способность, % к влаге в системе 72,39± ±0,54 92,02± ±0,22 93,28± ±0,52 92,38± ±0,30 91,16± ±0,58 90.27± ±0,25

Жироудерживающая способность, % к жиру в системе 85,141 ±0,60 92,37± ±0,60 94,09± ±0,87 95,00± ±0,80 94,о6± ±0,43 94,05± ±0.86

Выход, % к массе 79,04± ±0,11 92,99± ±0,91 95, И)± ' ±0,91 96.11± ±0.54 93,09± ±0,93 85,33± ±0.66

В связи с тем, что морфология рубца сложна и прслсавлена различными тканями, было целесообразно изучить изменение микроструктуры тканей рубца, БПР и БПР после тепловой обработки, используя электрон-номикроскопическос сканирование ( рис. 5).

1 ••.

* Г* ■¿f .

» N^sawar

/J.Ai'i

fe: да

ЦК ,

ESbstl.

w- -

П

Рис. 5. Микроструктура рубца (I), БПР

(II) и БПР после тепловой обработки

(III) хбОО

ъру •- • I

.. Ч л У

4 -л

И

Установлено, что в БПР по сравнению с рубцом наблюдается нарастание деструктивных изменений элементов соединительной и мышечной тканей (происходит продольное расщепление волокон, набухание фибрилл, их фрагментация). Тепловая обработка продукта способствует фрагментации фибрилл до зернистой структуры и образованию пор, которые запол-нены коллагеновым студнем.

Эффективность' технологии БПР, используемого в качестве пищевого продукта, оценивалась по показателям аминокислотного состава (табл.'4) и переваримости его белковых компонентов в опытах in vitro.

Содержание, г/100 г белка, в Шкала

ФЛО/ВОЗ,

Аминокислота рубце белковом продукте из рубца % к белку

Незаменимые аминокислоты:

I рсошш 5,22±0.12 4.50 ±0,12 ' 5,4

Р.ЛЛШ1 4,73 ±0,0! 5,05 ±0,01 3,5

метиоиин+цистнн 2,99 ±0,10 2.90 ±0,01 2,5

нзолсицин 3,59 ±0,10 3,44 ± 0,07 2,8

ПСИЦИИ 7,15 ± 0,06 7,00 ± 0,22 6,6

фенилалзшш+тнроэин 6,50 + 0.16 6,64 ± 0,21 6,3

лизин 6,56 ±0,13 5,91 ±0,10 • 5.8

тршпофзн 0,93 ±0,04 0,81 ± 0,06 1,1

Заменимые аминокислоты:

аспараг шюаая к-та глутамнновая к-та сернн , 13.93 ±0,32 13,85 ±0,04

18,23 ±0,15 18.19 ± 0.11

5,23 ±0,13 4,96 ±0,16

пролин 7,31 ± 0,04 7,05 ± 0,07

глицин 8,72 ±0,17 8,63 ± 0,05

аланин 6,93 ±0,09 6,88 ±0,11

гистидин 2,33 ±0,09 2,69 ± 0.08

аргишш 7,33 ±0,13 7.28 ±0,14

окенпролин 6,24 ±0,04 6.64 ±0,01

При сравнении аминокислотного состава рубца и БПР выявлено некоторое перераспределение количества как незаменимых, так и заменимых аминокислот, которое может быть связано с незначительным гидролитическим распадом белка в результате щелочно-солевого воздействия.

Установлено, что переваримость белкового продукта "из рубца выше переваримости исходного сырья на 36%, что, возможно, объясняется разрыхлением структуры рубца и увеличением доступности белков действию пепсина и трипсина.

Слабокислая реакция среды БПР (рН=5,5-6,0) даст основание предположить, что его общая микробная обсемененность должна быть ниже, чем у исходного сырья и будет способствовать удлинению сроков хранения продукта.

Результаты бактериологического анализа рубца и БПР показали, что в ¡ни, соответственно, содержится 2,5x10-» и 1,2х10'1ШН/ргТакой уровень микробной обсемененности БПР остается и через 35 суток хранения при температуре минус 20°С (рнс.6).

0 ID 20 30 40 50 Длительность хланеншг, суткя

Рис.6. Изменение микробной обсемененности (I) и величины рН (II) белкового продукта из рубца в зависимости от длительности его хранения

В пятой главе "Разработка технологии мясных продччяов с БПР" приведены результаты исследований свойств модельных фаршевых систем с различным уровнем замены мяса на БПР и вареных колбас с белковым продуктом из рубца.

На рис.7 представлены зависимости изменения влагосвязываюшей способности мясной системы от количества введенного БПР. Повышение содержания белкового продукта из рубца в системе с 0 до 15% приводит к увеличению этого показателя. Это связано с исходной величиной рН 5,7-5,8, которая при нагревании увеличиваегся. При этом в системе после тепловой обработки отмечается соотношение вода-белок - 3,0-3,5 при содержании коллагена 1,7-2,8%.

Введение в мясную систему БПР приво'дит к изменению ее консистенции и переваримости. Анализ кривых (рис.8) показывает, что замена 15%, мяса на БПР обеспечивает улучшение переваримости белков системы in vitro на 10%, а напряжение среза - на 25%, что связано с образованием студнеобразных структур.

По результатам проведенных исследований был установлен максимально допустимый уровень замены мясного сырья на БПР, равный 15%.

lot

120

о л н

о и.

о

X"' N

7 I. i о»-« \

5

И 33

GO 50

ЙОО^й-

Ю 20 БПР, %

30

СГ

N

<7,

15

Ш

ШР,%

35

Рис. 7 . Изменение ВСС модельных систем Рнс. 8. Изменение качественных пока-до (I) и после (И) тепловой обработки в зателей модельных систем после тепло-зависимости от количества добавленного вой обработки в зависимости от холи-гпр чества добавленного БПР: 1 - перева-

римость пепсином; II - содержание белка; Ш- напряжение среза

Отработку технологии использования белкового продукта из рубца в колбасном производстве осуществляли на вареных колбасах с введением БПР в пределах этого уровня (0-15%). Замена мясного сырья на белковый продукт приводит к увеличению влагосвязывающей способности колбасы, что объясняется, как отмечалось выше, взаимодействием соединительнотканного белка с водой. При введении 15% БПР этот показатель увеличивался максимально - на 6%, при незначительном (на_1,7%) уменьшении количества белка по сравнению с образцами колбасы, содержащими меньшую долю белкового продукта из рубца.

Таким образом, полученные данные согласуются с результатами исследований модельных систем при определении допустимого уровня введения БПР.

Дальнейшие исследования показали, что колбаса, в которой присутствует 15% БПР, по структурно-механическим и функционально-технологическим свойствам, превосходит контрольную колбасу, выработанную из говядины I сорта (напряжение среза снизилось с 3,63x10-* I а до 3,14х10-4 Па, выход увеличился на 6%).

Результаты проведенных бактериологических исследовании показали, что общая микробная обссменениость колбасы с БПР ниже, чем контрольной. Это обстоятельство, но всей видимости, связано с низкой микробной обссмененностыо БПР.

На заключительном этапе исследований проводили биологическую оценку вареных колбас (табл.5).

_ _Таблица 5.

Показатели

Колбаса

контроль

15% ВИР

Содержание незаменимых аминокислот, г/100г белка: треонин палии

метионин+цистин

кзолейцнн

лейцин

лизин

феннлаланнн+тирозин триптофан Переваримость, мг тирозина/г белка:

пепсином трипсином общая % к тирозину

Относительная биологическая цен-' ность, %

Биологическая ценность Качественный показатель пищевой ценности

5.40 ±0,18 5.10 ±0,23 4,00 +. 0,40 4,64 ± 0,29 7,91 ±0,33 8,70 + 0,00 6.80 ±0,28 1.20 ±0,37

5.97 ±0.21 10,03 ±0,37 16,00 ±0,47 44,08 ± 1,41

100,00 0,99

0,87

5,33 ±0.82 5,10 ±0,62 3,83 ±0,09

4.40 ± 0,42 7,80 + 0,36

8.41 ±0,27 6,80 ±0.36 1,15 ±0,41

6,45 ±0,14 13,40 ±0,40 19,85 ±0,44 62,03 ± 1,91

96,40 0,98

0,77

Анализ результатов, представленных в табл. 5, показал, что введение модифицированного белкового продукта из коллагенсодержащего сырья в рецептуру вареных колбас не вызывает значительных изменений их аминокислотного состава, переваримости in vitro и показателей пищевой и биологической ценности.

Расчет энергетической ценности колбасы с БПР по сравнению с контролем свидетельствует о снижении этого показателя с 104,7 до 93,7 ккал на 100г. продукта. Это позволяет сделать вывод, что колбасу с БПР можно отнести к диетическим продуктам.

При промышленной апробации технологии вареной колбасы с БПР в качестве базового варианта была выбрана рецептура колбасы вареной для завтрака I copra. В результате сравнительных исследований установлено улучшение показателей органолептмческой оценки, снижение остаточного содержания нитрита натрия, повышение выхода опытной колбасы по сравнению с базовым вариантом.

Расчетный экономический эффект от использования в производстве колбасы вареной для завтрака I сорта ) 5% белкового продукта из рубца составил 1422 тыс.руб. на 1 т ютовой продукции.

В результате проведенных исследований была разработана технология вареной колбасы кубанской с белковым продуктом из рубца.

ВЫВОДЫ

1. Разработан научно-обоснованный способ модификации рубца, обсбпечивающий получение белкового продукта из рубца, пригодного для использования в качестве рецептурного компонента и технологии вареных колбас.

2. Установлены рациональные технологические параметры процесса, в том числе состав щелочно-солевого раствора и продолжительность его воздействия на сырье, обеспечивающие получение в промышленных условиях белкового продукта из рубца.

3. Показано, что последовательность воздействия, используемые компоненты и их количественное содержание приводят к некоторым изменениям структуры рубца, выражающимся в ее разрыхлении.

4. Электронномикроскопическое изучение динамики превращений, претерпеваемых рубцом в ходе получения БПР, подтвердило образование белковым продуктом из рубца студнеобразных структур.

5. Белковый продукт из рубца обладает улучшенными по сравнению с исходным сырьем функционально-технологическими свойствами при одновременном возрастании переваримости ферментами желудочно-кишеч-ного тракта в опытах in vitro.

6. Показано, что белковый продукт из рубца обладает длительным сроком хранения, что обеспечивает ритмичность производства мясных изделий с его использованием.

7. На основании изучения функционально-технологических и структурно-механических свойств модельных фаршевых систем с различным содержанием БПР установлен целесообразный предел введения продукта в рецептуры вареных колбас, обеспечивающий выработку готовых продуктов с высокими потребительскими характеристиками.

8. Подтверждена возможность и целесообразность применения белкового продукта из рубца в технологии мясных продуктов, в частности, вареных колбас.

9. Результаты экспериментов положены в основу разра ~г>танных патентных и нормативных документов.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бзблоян О.О., Ореиихин Е.Ф., Харыбила С.К., Бобрикова Е.Г., Су-хопкая B.D. Способ производства коллагеиового материала. // A.c. СССР 1032607.

2. Апраксина С.К., Корнишенко Н.В. К вопросу рационального использования коллагенсодержащего сырья мясной промышленности II Современные проблемы качества мясного сырья и его переработки. Тез. докл. Международ, науч. сем. 25-27 ноября 1993. - Кемерово. 1993. С. 37-38.

3. Апраксина С.К., Набокина H.A., Егорова С.И., Горошко Г.П. Оптимизация процесса щелочно-солевон обработки коллагенсодержащего сырья // Современные проблемы качества мясного сырья и его переработки. Тез. докл. Международ, науч. ссм. 25-27 ноября 1993. - Кемерово. 1993. С. 39.

4. Апраксина С.К., Щербинин A.A., Набокина H.A. Влияние режимоп обработки коллагенсодержащего сырья на его структурно-механические свойства // Экология человека: проблемы и состояние лечебно-профилактического питания. Тез. докл. 111 Международ, сими. 26-30 сентября 1994.-Москва. 1994. Ч. П. С. 211-212.

5. Апраксина С.К., Буслаева Т.П. Изменение структуры тканей рубца под воздействием химических ингредиентов // Прогрессивные технология и техника п пищевой промышленности. Тез. докл. Международ, науч. конф. 19-21 сентября 1994. - Краснодар. 1994. С. 113.

6. Титов Е.И., Апраксина С.К., Стефанов A.B. Безопасность белкового сырья, обработанного химическими ингредиентами II Научно-технический прогресс в перерабатывающий отраслях АПК. Тез. докл. Международ, конф. 16-18 мая 1995. - Москва. 1595. С. 207.

7. Титов E.H., Апраксина С.К. Коллагенсодержащее сырье и пути его переработки. - М. АгроНИИТЭИПП, 1995. - 31с. (Обзор, информ.). (Мясная и холодильная промышленность).

8. Титов Е.И., Апраксина С.К. Модифицированные белковые препараты из коллагенсодержащего сырья // Научно-технический прогресс в пищевой промышленности. Мат. Международ, научн.-техн. конф. 24-26 ноября 1995. - Могилев. 1995. С. 64.

9. Титов Е.И., Апраксина С.К., Алешина В.В., Каврусова С.Г., Моисеева М.А. Биологическая ценность вареных колбас с белковым препаратом рубца// Пища. Экология. Человек. Мат. Международ, научн.-техн. конф. 4-6 декабря 1995. - Москва. 1995. С. 40.

10. Титов Е.И., Апраксина С.К., Моисеева М.А., Матвийчук В.М. Белковые препараты коллагена - новые возможности использования низкосортного сырья // Пища. Экология. Человек. Мат. Международ, научн.-техн. конф. 4-6 декабря 1995. - Москва. 1995. С. 117-118.

11. Титов Е.И., Апраксина С.К., Митасева Л.Ф., Соколов В.В., Пономарева М.А. Способ производства белковых препаратов из субпродуктов II категории. Решение о выдаче патента на изобретение от 04.06.96. по заявке N 95120978/13(036698) о"? 13.12.95. S^j0*^^

печать офсетная фориаг 60x84/16 объев 1,2511/^. «ир»ж ЮОзаказ 440 типография Г.П.П?."Печатник" 109316 Ноская ул. Талалихина 33.