автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии ферментированных колбас для специализированного питания

МОКРЕЦОВ ИВАН ВАЛЕРИЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ КОЛБАС ДЛЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ

Специальность: 05.18.04 - технология мясных, молочных, рыбных

продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 о и:он 2013

005061927

Ставрополь 2013

005061927

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

Научный руководитель: Фатьянов Евгений Викторович

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Брацихин Андрей Александрович

доктор технических наук, доцент, директор института строительства, транспорта и машиностроения ФГАОУ ВПО «СевероКавказский федеральный университет» Запорожский Алексей Александрович доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологии мяса и рыбы ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Ведущая организация: ГНУ «Поволжский научно-исследовательский

институт производства и переработки мясомолочной продукции» Россельхозакадемии (НИИММП), г. Волгоград

Защита диссертации состоится «9» июля 2013 г. в 13-00 на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский Федеральный Университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корп.З, ауд. 506.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский Федеральный Университет», с авторефератом - на сайте ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации: http://vac2.ed.gov.ru/dissertation/ и на сайте университета: www.ncfu.ru.

Автореферат разослан ¿/'/-¿" /У<-2- 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Шипулин В.И.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Рациональное, полноценное питание рассматривается в настоящее время как один из важнейших адаптационно-защитных факторов, способствующих поддержанию полноценного здоровья, нормальному росту и развитию организма, профилактике заболеваний, сохранению работоспособности и адекватной адаптации организма к факторам окружающей среды. Потребитель становиться все более требовательным к питанию, он хочет не только хорошо питаться и избежать риска для здоровья, но и получать продукты, соответствующие его вкусам. Качество становится определяющим фактором конкурентоспособности продукции.

Динамично развивающаяся биотехнология способствует использованию новых возможностей для конструирования пищи. Применяя современное оборудование и инновационные технологические приемы, а также соответствующие пищевые компоненты, можно создавать физиологически функциональные продукты питания, которые не только расширяют спектр полезных и здоровых для организма человека пищевых продуктов, но и могут выполнять профилактическую, а в случае необходимости, и терапевтическую роль.

Значительный вклад в фундаментальные и прикладные исследования в области рационального питания в нашей стране внесли И.А Рогов, H.H. Липатов (мл.), А.Б. Лисицын, А.Г. Храмцов, Л.Ф. Митасева, И.В Бобренева, В.А. Тутельян, М.П. Гаппаров.

В качестве функциональных мясных продуктов можно рассматривать группу ферментированных мясопродуктов, прежде всего сырокопченые и сыровяленые колбасы.

Совершенствованию технологии производства сырокопченых и сыровяленых колбас посвящены многочисленные работы ведущих ученых мясной отрасли: И.А. Рогова, А.Б. Лисицына, В.А. Алексахиной, Э.Э. Афанасова, А.И. Жаринова, Ю.Г. Костенко, В.Д. Косого, С.А. Рыжова, В.В. Хорольского и других, а также ряда зарубежных исследователей: К.О. Hönikel, К. Incze, W. Rödel, L. Leistner.

Данные продукты обладают высокой биологической ценностью благодаря отсутствию термической обработки, создающей условия для обогащения их различными добавками, в том числе и чувствительными к действию повышенных температур. Наличие молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий (пробиотиков), в том числе и вносимых в виде бактериальных препаратов (стартовых культур), и продуктов их метаболизма, в присутствии ряда пребиотиков, позволяет еще в большей степени повысить их

биологическую ценность. Возможность обогащения биологически активными веществами без потери их действия в процессе производства, делает их пригодными для использования в школьном и специальном питании. Кулинарная готовность и микробиологическая безопасность таких продуктов достигается комплексом биохимических, микробиологических и физико-химических изменений, происходящих в колбасном полуфабрикате под воздействием тканевых и микробных ферментов при соблюдении определенных термовлажностных условий. Пониженные значения показателей рН и активности воды (а.) в разном сочетании, позволяют обеспечить высокую стойкость продукта к микробной порче и повышенные сроки хранения даже при обычных значениях температуры, делают их своеобразными концентратами с высоким содержанием полноценных белков и жиров.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка технологии ферментированных колбас заданного химического состава и рекомендаций по их использованию для разных групп спецконтингента.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• изучить и систематизировать научную литературу об особенностях технологии ферментированных колбас;

• провести анализ рецептур и состава колбас, вырабатываемых по действующему стандарту-ГОСТ 16131-86;

• обосновать целесообразность использования выбранных добавок (пчелиного меда, препарата хлебопекарных дрожжей (ПХД), лактулозы), в качестве функциональных пищевых ингредиентов для производства колбас для специализированного питания;

• исследовать влияния комплекса пищевых добавок на совокупность показателей, характеризующих качество продукта;

• провести моделирование изменения состава колбас в зависимости от их рецетуры;

• обосновать рецетуры колбас для различных групп спецконтингента;

• разработать рецептуры и технологическую схему производства ферментированных колбас для специализированного питания;

• разработать и утвердить комплект технических документов на разрабатываемые продукты;

• выработать опытно-промышленную партию продуктов. Провести исследования готовых продуктов;

• разработать рекомендации по производству сырокопченых и сыровяленых колбас и использованию показателя активности воды в технологии мясных продуктов.

Научная новизна. Проведен анализ влияния рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас. Экспериментально обоснован выбор

функциональных ингредиентов (пчелиного меда, ПХД, лаюупозы) и уровень их введения. Изучено влияние функциональных ингредиентов на динамику физико-химических и биологических процессов. Установлен и эксперименталько обоснован уровень внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для специализированного питания, который бы обеспечил требуемую концентрацию хлорида натрия в готовом продукте.

На основании экспериментальных исследований с использованием методов компьютерного моделирования научно обоснованы и разработаны технологии ферментированных колбас для специализированного питания. Дана комплексная оценка по использованию показателя а, в технологии мясных продуктов.

Практическая значимость. Разработаны технологии ферментированных мясопродуктов для специализированного питания с пробиотиками, лактулозой, пчелиным медом и препаратом хлебопекарных дрожжей. Новые виды продуктов прошли положительную апробацию в учебно-научно-производственном комплексе «Пищевик» ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», а также в ООО «Агропродукт-С» (г. Саратов). Подготовлена и утверждена нормативная документация ТУ 9213-009-004934972010 «Изделия колбасные твердокопченые (сырокопченые, сыровяленые)».

В рамках плана НИР Ассоциации «Аграрная наука и образование» Саратовской области разработаны и изданы рекомендации по повышению качества и безопасности сырокопченых колбас и использованию показателя активности воды в технологии мясных продуктов.

Усовершенствована конструкция устройства для измерения показателя активности воды. Достоверность технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель (№ 98246).

Апробация работы. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на международных, всероссийских и внутривузовских конференциях: научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов (г. Саратов, 2008-2013 гг.); VII Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2008 г.); Международных научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» (г. Саратов, 2008, 2009 гг.); «Технология и продукты здорового питания» (Саратов, 2009 г.); «Совершенствование технологии продуктов питания в свете государственной программы развития с.-х. на 2008-2012 гг.» (г. Волгоград, 2008 г.); «Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований государственной политики в области здорового питания» (г.

Волгснрад, 2009 г.); «Инновационные пути в разработке ресурсосберегающих технологий производства и переработки с.-х. продукции» (г. Волгоград, 2010 г.); «Инновационные технологии - основа модернизации отраслей пр-ва и переработки с.-х продукции» (г. Волгоград, 2011 г.); «Наука о питании: технологии, оборудование и безопасность пищевых продуктов» (г. Саратов, 2013).

Публикации. По результатам научных исследований в рамках диссертационной работы опубликовано 31 научная работа, в том числе 5 в изданиях рекомендованных ВАК. Получен патент на полезную модель 98246 «Устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 254 наименований источников и 8 приложений. Работа содержит 120 страниц машинописного текста, 30 рисунков и 22 таблицы.

Содержание диссертационной работы

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулирована общая направленность работы, показана его научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнен аналитический обзор научной, технической и патентной литературы, по вопросам, касающимся перспектив разработки ферментированных мясных продуктов для специализированного питания. Проведен анализ качественных характеристик потенциальных пищевых добавок, в результате которого была определена целесообразность использования в рецептурах функциональных мясных продуктов следующих ингредиентов: пробиотиков в виде вносимых «стартовых культур», лактулозы, пчелиного меда, препарата инактивированных хлебопекарных дрожжей. Освещены проблемы обеспечения стабильности, безопасности и качества мясных продуктов на принципах барьерной технологии, с учетом показателей а, и рН. Проведен обзор методов и приборов для контроля качества и безопасности мясных продуктов на основе измерения показателя ая.

Во второй главе сформулированы цели и задачи исследования, представлена общая схема выполнения работы (рисунок 1), отражена краткая характеристика объектов и методов исследования, условия проведения опытов, определены направления экспериментальных исследований, описаны методы планирования и обработки экспериментальных данных.

Основные исследования проводились на базе ФГБОУ ВПО СГАУ им. Н.И. Вавилова и ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова. Выработка опытно-

промышленных партий осуществлялась в условиях УНПК «Пищевик» ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» и мясоперерабатывающего предприятия ООО «Агропродукт-С». Основными объектами, комплекс показателей которых изучался в работе, являлись мясное сырье, фарш, пищевые добавки: лактулоза, ПХД, пчелиный мёд, модельные фарши, ферментированные колбасы. Для оценки состава и свойств исследуемых объектов определяли массовую долю влаги (влажность) (1) - методом высушивания по ГОСТ 9793-74 и на анализаторе влажности МХ-50 производства фирмы A&D (Япония); массовую долю белка (2) и массовую долю жира (3) - по стандартным методикам; массовую долю золы (4) - по ГОСТ Р 53642 - 2009; массовую долю хлорида натрия (5) - по ГОСТ Р 51480-99 и ГОСТ Р 51444-99; влагосвязывакмцую способность (6) - методом прессования на фильтровальной бумаге по Грау и Хамму в модификации Воловинской В.П. и Кельман П.И.; концентрацию ионов водорода (pH) (7) - потенциометрическим методом по ГОСТ Р 51480-99 с использованием микропроцессорного прибора pH 213 (Hanna Instruments, Германия); активность воды сырья, модельных фаршей и технологических полуфабрикатов (8) - криоскопическим методом на устройстве, разработанном в Саратовском ГАУ им. Н.И. Вавилова; активность воды готовых продуктов (9) - гигрометрическим методом на анализаторе HygroPalmÄ Wl (Rotronic, Швейцария); микробиологические исследования (10) — по стандартным методикам. Количество молочнокислых бактерий определяли путем высева проб на гидрализованное молоко, кишечных палочек - на среду Эндо, стафилококков - на желточно-солевой агар, протей — на среду Плоскарева, сальмонелл - на висмо-сульфит агар, грибов - на среду Сабуро. Микроорганизмы культивировали в термостате при соответствующей температуре (25...37 °С) в течение двух-трех суток; перевариваемость в опытах in vitro методом Покровского A.A. и Ертанова И.Д. (11); потери массы (12) — весовым методом; выход готовой продукции (13) — расчетным методом; органолептический анализ (14) — по ГОСТ Р ИСО 3972-2005 по 9-ти балльной шкале; экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики (15).

В третьей главе изучено влияние рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас, проведено моделирование изменения химического состава и показателя активности воды в сырокопченых колбасах в процессе созревания-сушки.

На первом этапе нами был проведен анализ рецептур сырокопченых колбас, вырабатываемых по действующему межгосударственному стандарту — ГОСТ 16131-86.

Рисунок 1 - Схема постановки эксперимента

Документ включает в себя 13 видов колбасных изделий - 12 сырокопченых и 1 сыровяленая (колбаса любительская 1 сорта). Количество поваренной соли в рецептуре всех колбас одинаковое - 3,5 кг на 100 кг несоленого сырья. Унифицированы и требования к допустимому содержанию хлорида натрия в готовых продуктах - не более 6 %. В то же время все колбасы разделены на три группы по содержанию влаги в готовых изделиях - 6 не более 25 %, 3 - не более 27 % и 4 не более 30 %.

В таблице 1 представлен химический состав фарша и готовых изделий в зависимости от влажности, а также соотношение жира и белка. Данные получены методом компьютерного моделирования в среде Excel на основе сохранения материального баланса при созревании-сушке колбас.

Таблица 1 - Показатели колбас (ГОСТ 16131-86)

Колбасы Влажность фарша, % Состав колбас, %: Соотношение:

жир | белок | соль жир : белок 1 вода: белок

Влажность 25 %

Советская 58,0 39,9 26,2 6,01 1,52 0,95

Любительская 57,4 40,4 25,9 5,93 1,56 0,96

Столичная 52,0 46,6 20,9 5,25 2,23 1,19

Особенная 51,1 46,2 19,4 5,16 2,38 1,29

Свиная 45,5 58,8 15,4 4,63 3,82 1,62

Зернистая 37,0 57,9 11,6 4,00 5,00 2,15

Влажность 27 %

Туристские колбаски 55,0 42,2 22,8 5,46 1,86 1,18

Брауншвейгская 52,3 44,9 20,8 5,16 2,16 1,30

Невская 47,7 49,3 16,9 4,69 2,91 1,59

Влажность 30 %

Суджук 66,1 24,4 35,5 6,95 0,69 0,84

Московская 56,7 38,0 24,2 5,45 1,56 1.24

Майкопская 55,9 40,7 21,2 5,34 1,92 1,41

Сервелат 54,9 43,5 19,0 5,00 2,29 1,58

Установлено (таблица 1): во-первых, соотношение жир : белок существенно различается во всех трех группах колбас - от 0,69 у суджука, до 5,00 у колбасы зернистой. Особенно большие различия отмечены в колбасах с конечной влажностью до 25 % и до 30 %.

Во-вторых, в двух видах колбас: суджуке и советской массовая доля хлорида натрия превышает нормированные значения 6 %, а в одном виде (любительской) критически близко к этому пределу.

Все это вызывает сомнения в целесообразности установления именно этих значений, как для конечной влажности колбас, так и уровня внесения поваренной соли в фарш.

На втором этапе нами был проведен анализ химического состава сырокопченых колбас, производимых в РФ по техническим условиям. Объектом исследования стали 96 рецептур колбас.

На рисунке 2а показано распределение колбас по значениям конечной влажности. На рисунке 26 - по уровню использования пищевой поваренной соли. На рисунке 2в - по максимально допустимому содержанию хлорида натрия в готовом продукте.

Полученные результаты свидетельствуют, что из 96 рассмотренных рецептур колбас только 15 имеют конечную влажность ниже 30 %.

влажность

2.2 2.1 2,4 2,5 2.6 2.8 СОЛЬ В рецептаре

й 7 4,8 4.С КаЛ и продукте

Рисунок 2 (а, б, в) - Анализ химического состава сырокопченых колбас

Одновременно имеет место тенденция по уменьшению количества используемой соли в рецептурах колбас - 84 (87,5 %) из них имеют содержание соли 3 % и менее. Однако более трети колбас (31 наименование) имеет предел содержания хлорида натрия в готовом продукте до 6 %, такой же, как в традиционных сырокопченых колбасах.

На третьем этапе нами проведено моделирование изменения химического состава и показателя активности воды в сырокопченых колбасах в процессе созревания-сушки. В качестве базовой взята рецептура суджука в варианте с использованием 90 кг говядины первого сорта вместо баранины односортной, при внесении в фарш 3500 г пищевой поваренной соли, 10 г нитрита натрия,

100 г сахара - песка, 100 г перца черного, 50 г перца душистого и 50 г тмина. Соотношение говядины и шпика было взято в следующих количествах: 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 и 40:60, т.е. в том диапазоне, в котором традиционно лежит соотношение мяса и жира в исходном фарше отечественных видов сырокопченых и сыровяленых колбас.

Ранее аналогичная методика была применена в работе Цинпаева М.А. (2008 г.), но только для изучения влияния рецептурного состава фарша на активность воды с соотношением говядины и шпика: 75:25; 65:35; 60:40, 55;45; 45:55.

В расчетах использовали среднестатистический химический состав основного сырья. Для говядины первого сорта массовая доля (%): влаги 75,0, жира - 3,2 , белка - 20,4, углеводов - 0,4, золы - 1,0, для шпика: влаги - 7,9, жира - 90,0, белка - 2,0, золы - 0,1.

На рисунке 3 приведены диаграммы изменения массовой доли белка (а), жира (б), соли (в), а также активности воды (г) в готовых колбасах при разном соотношении мяса и шпика в исходном фарше. Приведенный диапазон конечной массовой доли влаги (24-30 %), как было отмечено выше, характерен для отечественных сырокопченых и сыровяленых сухих колбас.

Рисунок 3 - Изменение массовой доли белка, жира, соли и ав в зависимости от рецептуры и массовой доли влаги

Анализируя полученные данные можно отметить следующее. При уменьшении соотношения говядины к шпику в фарше в рассматриваемом

диапазоне активность воды его снижается с 0,946 до 0,908, что объясняется повышением отношения массовой доли соли к влаге, присутствующей в образце. Чрезмерное снижение а. в фарше (ниже 0,93) может привести к нарушению процесса ферментации фарша молочнокислыми микроорганизмами - эти значения а, ниже оптимума их развития и рост будет или замедлен или даже остановлен.

Соотношение жир : белок, для образцов с соотношением постного мяса и шпика 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 и 40:60, составляет 0,71:1; 1,32:1; 2,09:1; 3,07:1; 4,37:1 и 6,17:1 соответственно. В специализированных колбасных изделиях для детей регламентировано соотношение жира к белку, которое должно составлять не более чем 1,5:1 (Нескромная Л.В., 2006 г.). Следовательно, для функционального и детского питания следует использовать рецептуры с соотношением нежирного мяса к жиросодержащему сырью не выше, чем 80:20.

В то же время для таких рецептур необходимо уменьшать закладку пищевой поваренной соли. Это позволит уменьшить содержание хлорида натрия в готовом продукте даже при конечной влажности 30 % и менее.

Данный подход позволяет обосновать рецептуры различных видов сырокопченых и сыровяленых колбас с позиции гарантированного уровня безопасности по уровню активности воды, а также пищевой ценности готовых продуктов.

В четвертой главе изучено влияния выбранных функциональных пищевых добавок: пчелиного меда, ПХД и лактулозы на физико-химические показатели продукта. Рекомендованы уровни внесения выбранных добавок в рецептуры ферментированных колбас для специализированного питания.

В качестве базовой рецептуры во всех модельных экспериментах, использовали рецептуру колбасы сырокопченой «Московской», но с пониженным содержанием пищевой поваренной соли - 3 % (здесь и далее уровень внесения сверх рецептуры - кг на 100 кг несоленого сырья).

Суть проводимого эксперимента заключается в подборе уровня внесения пчелиного меда и лактулозы, добавляемых в сырокопченые и сыровяленые колбасы вместо сахара, а также ПХД добавляемого в сырокопченые и сыровяленые колбасы в качестве замены основного сырья.

Было проведено три серии экспериментов, в каждой из которых было изготовлено четыре модельных образца, отличающихся друг от друга уровнем внесения пчелиного меда (1серия), уровнем внесения ПХД (2 серия и уровнем внесения лактулозы (3 серия).

В процессе созревания-сушки проводили физико-химические исследования модельных образцов ферментированных колбас.

Таблица 2 - Рецептуры модельных образцов

Наименование сырья, пряностей и материалов Образец №1 Образец №2 Образец №3 Образец №4

Сырье, кг на 100 кг несоленого сырья

Говядина в/с 75 75 75 75

Шпик хребтовый 25 25 25 25

Пряности и материалы, г на 100 кг несоленого сырья

Соль поваренная 3000 3000 3000 3000

Натрия нитрит 10 10 10 10

Перец черный 150 150 150 150

Орех мускатный 25 25 25 25

Бак.препарат 25 25 25 25

1 серия

Мед _ 200 300 400

Сахар-песок 400 200 100 _

2 серия

пхд 600 800 1000 1200

Сахар-песок 400 400 400 400

3 серия

Лактулоза _ 100 200 300

Сахар-песок 400 300 200 100

Таблица 3 - Физико-химические показатели и химический состав модельных _образцов с различной концентрацией пчелиного меда_

Объекты, Физ.-хим. показатели Массовая доля, %:

этапы РН а. ВСС влаги жира белка соли

сырье:

Говядина 5,86 0,9861 65,65 76,12 2,51 20,05 -

Шпик 6,25 - - 7.5 90,0 2.0 -

Мед пчел. 3,85 0,5945 - 17,1 - 0,3 -

Фарш:

Образец 1 5,81 0,9458 - 56.86 23,60 14,98 2,90

Образец 2 5,79 0,9453 - 56,90 23,62 15,01 2,91

Образец 3 5,75 0,9445 - 56,91 23.57 14,95 2,89

Образец 4 5,71 0,9447 - 56,93 23,59 15,08 2,87

Готовый продукт:

Образец 1 5,25 0,8593 - 28,95 38,87 24,68 4,77

Образец 2 4,95 0,8565 - 28,52 39,14 24,85 4,80

Образец 3 4,85 0,8520 - 27,83 39,53 25,10 4,85

Образец 4 4,74 0,8457 - 26,91 40,05 25,43 4,91

Экспериментально было установлено, что рекомендуемый уровень внесения пчелиного меда в рецептуры составляет от 0,2 % до 0,3 %. Превышение данных значений ведет к чрезмерному снижению активной кислотности колбасного полуфабриката уже на начальных этапах созревания-сушки, что нарушает процесс ферментации.

Таблица 4 - Физико-химические показатели и химический состав модельных _образцов с различной концентрацией ПХД_

Объекты, Физ.-хим. показатели Массовая доля, %

этапы рН а. ! ВСС влаги жира | белка 1 соли

сырье:

Говядина 5,86 0,9861 65,65 76,12 2,51 20,05 -

Шпик 6,25 - - 7,5 90,0 2,0 _

ПХД 7,23 0,8533 - 28,0 6,93 52,63 .

Фарш:

Образец 1 5,91 0,9459 - 56,70 23,50 15,20 2,88

Образец 2 5,94 0,9459 - 56,64 23,47 15,27 2,87

Образец 3 5,98 0,9460 - 56,59 23,44 15,34 2,87

Образец 4 6,02 0,9460 - 56,53 23,41 15,41 2,86

Готовый продукт:

Образец 1 5,12 0,8605 - 28,95 38,56 24,94 4,72

Образец 2 5,17 0,8613 - 29,03 38,42 25,00 4,70

Образец 3 5,22 0,8629 - 29,22 38,22 25,01 4,68

Образец 4 5,26 0,8643 - 29,41 38,01 25,03 4,65

Таблица 5 - Физико-химические показатели и химический состав модельных _образцов с различной концентрацией лактулозы _

Объекты, Физ.-хим. показатели Массовая доля, %

этапы рн а. ВСС влаги жира белка соли

сырье:

Говядина 5,86 0,9861 65,65 76,12 2,51 20,05 _

Шпик 6,25 - - 7,5 90,0 2,0

Лактулоза - - - 3 - .

Фарш:

Образец 1 5,89 0,9458 - 56,86 23,60 14,97 2,89

Образец 2 5,87 0,9453 - 56,81 23,62 14,98 2,91

Образец 3 5,86 0,9455 - 56,88 23,65 15,01 2,93

Образец 4 5,83 0,9457 - 56,79 23,68 14,96 2,95

Готовый продукт:

Образец 1 5,29 0,8593 - 28,95 38,87 24,68 4,77

Образец 2 5,24 0,8603 - 29,12 38,78 24,62 4,76

Образец 3 5,19 0,8622 - 29,44 38,60 24,51 4,74

Образец 4 5,15 0,8638 - 29,72 38,45 24,41 4,72

Количество вносимого в рецептуры ПХД не должно превышать 1 %. В противном случае это приводит к ухудшению органолептических характеристик готового продукта, главным образом вкуса, запаха, вида и цвета на разрезе. Кроме этого установлено, что введение ПХД сдвигает значение рН в основную сторону.

Массовая доля лактулозы вносимой в рецептуры ферментированных колбас составляет от 0,1 % до 0,2 %. При этих значениях готовый продукт обладает наилучшими физико-химическими и органолептическими показателями.

Результаты модельных экспериментов в дальнейшем были использованы нами при обосновании разрабатываемых рецептур ферментированных колбас.

Петая глава посвящена разработке технологии ферментированных колбас для детского (школьного) питания и для питания спецконтингента.

Целью исследований на данном этапе являлось определение уровня внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для школьного питания и для питания спецконтингента, который бы обеспечил требуемую концентрацию хлорида натрия в готовом продукте.

Исследования проводились путем компьютерного моделирования химического состава в процессе созревания-сушки, на основании химического состава ингредиентов входящих в рецептуру.

В расчетах соотношение постного сырья (говядины) и шпика для продуктов школьного питания было взято в количестве 80:20. Данное соотношение было обосновано нами в главе 3, с позиции гарантированного уровня безопасности по уровню активности воды, а также пищевой ценности готовых продуктов.

Концентрация пищевой поваренной соли вносимой в рецептуру была взята в количестве 1,4 %; 1,5 %; 1,6 %.

Исходя из полученных данных, можно сделать следующие выводы. Пищевую поваренную соль в рецептуры ферментированных колбас для школьного питания следует вносить в количестве 1500 г на 100 кг основного сырья.

При этом по достижении массовой доли хлорида натрия в продукте 2,42,5 %, массовая доля влаги в продукте лежит в диапазоне от 35 до 32 %, что соответствует предельно допустимым нормам, а также обеспечивается наиболее высокий выход продукта. Показатель активности воды изменяется от 0,933 до 0,925, что при пониженных значениях показателя рН обеспечивает гарантированную безопасность при хранении.

0,95 0,94

0,93 1

9

0,92 £ о о

0,91 1 х

0,9 I

..... т- 0,89

37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 Массовая доля влага, %

Рисунок 8 - Зависимость изменения массовой доли ИаС1 и показателя ав от массовой доли влаги в продукте (1,5 % соли в рецептуре)

Изменение массовой доли влаги от массовой доли хлорида натрия в продукте имеет линейную зависимость и описывается уравнением регрессии:

* = -27,177.у, +100,12 (1) где х - массовая доля влаги, %

У1 - массовая доля хлорида натрия, % Изменение массовой доли влаги от показателя активности воды в продукте имеет полиномиальную зависимость второй степени и описывается уравнением регрессии:

* = 3129,Зу2* - 5420Ауг + 2368,4 (2) где х - массовая доля влаги, %

уг - активность воды Основным требованием, предъявляемым к ферментированным колбасам для питания спецконтингента, является возможность длительного хранения без дополнительного охлаждения. Для таких продуктов основным барьером является обеспечение уровня активности воды 0,87-0,86.

В расчетах соотношение постного сырья (говядины) и шпика было взято в количестве 60:40. Данное соотношение было обосновано с позиции гарантированного уровня безопасности по уровню активности воды, а также пищевой ценности готовых продуктов (соотношение жир : белок составляет 3,07).

Исходя из полученных данных, можно сделать следующие выводы. Пищевую поваренную соль в рецептуры ферментированных колбас дгог питания спецконтингента следует вносить в количестве 3500 г на 100 кг основного сырья.

5,00 4,80 4,60 4,40 ¿4,20 я 4,00 3,80 3,60 3,40 3,20

-МаС1 -Ав

0,9450 0,9300 0,9150 3 0,9000 ? 0,8850 _ 0,8700 о 0,8550 0,8400 I 0,8250 0,8100

46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 Массовая доля влаги,%

Рисунок 9 - Зависимость изменения массовой доли №С1 и показателя а„ массовой доли влаги в продукте (3,5 % соли в рецептуре)

от

При этом при достижении показателя активности воды в продукте порядка 0,87-0,86 массовая доля влаги в продукте лежит в диапазоне от 29,2 % до 27,3 %, что соответствует существующим нормам, а массовая доля хлорида натрия не превышает уровень в 4,5 %, который регламентирован для данного класса продуктов в Германии (Дедерер И., 2010 г.). Полученные данные позволяют избежать риска возникновения микробиологической порчи при хранении и обеспечить гарантированный уровень безопасности при потреблении.

Изменение массовой доли влаги от массовой доли хлорида натрия в продукте имеет линейную зависимость и описывается уравнением регрессии: х = -16,12.)», + 99,992 (3)

где х - массовая доля влаги, %

У1 - массовая доля хлорида натрия, % Изменение массовой доли влаги от показателя активности воды в продукте имеет полиномиальную зависимость второй степени и описывается уравнением регрессии:

* = 1382,2у22 - 2207,8^2 + 903,51 (4)

где х - массовая доля влаги, %

уг - активность воды Опираясь на данные аналитических и экспериментальных исследований, нами были разработаны рецептуры новых видов ферментированных колбас (таблица 7).

Разработанные колбасы отличаются сбалансированным соотношением в рецептуре жира и белка, отвечают требованиям с позиции гарантированного

уровня безопасности по уровню активности воды, массовой доли хлорида натрия, показателя рН, а также пищевой ценности готовых продуктов.

Таблица 7 - Рецептуры разработанных ферментированных колбас

Наименование сырья, добавок и материалов Норма закладки

Рецептура 1 Рецептура 2

Несоленое сырье, кг на 100 кг

Говядина в/с 80 60

Шпик хребтовый 20 40

Добавки и материалы, г на 100 кг несоленого сырья

Соль поваренная 1500 3500

Сахар песок - 200

Лакгулоза 200 100

Препарат хлебопекарных дрожжей 1000 1000

Мед пчелиный 300 200

Нитрит натрия 7,5 10

Перец черный - 100

Перец душистый 50 50

Мускатный орех или кардамон 30 30

Кориандр 100 -

Бактериальный препарат 25 25

Таким образом, путем машинного расчета рецептур, проведения опытных выработок и исследований полученных продуктов можно сделать следующие рекомендации:

- для продуктов школьного питания соотношение в рецептурах ферментированных колбас постного мяса и шпика должно быть на уровне не более 80:20, при котором обеспечивается соотношение жир : белок в готовом продукте 1,32:1, что не выходит за рамки рекомендуемого значения для колбасных изделий для детей 1,5:1;

- для продуктов, предназначенных для специальных потребителей, прежде всего военнослужащих, спасателей, людей работающих в экстремальных условиях, соотношение постного мяса и шпика может составлять до 50:50, при условии использования повышенного количества в рецептуре соли и контроля показателя активности воды в готовом продукте не выше 0,87-0,86.

- для ферментированных колбас школьного питания рекомендуемое количество в рецептуре пищевой поваренной соли - 1,5 %, при котором обеспечивается требуемая для данной группы продуктов концентрация хлорида натрия в готовом продукте на уровне 2,5 % при массовой доле влаги 32 % и показателе активности воды 0,925;

- для ферментированных колбас, предназначенных для специальных потребителей, прежде всего военнослужащих, спасателей, людей работающих в экстремальных условиях рекомендуемое количество в рецептуре пищевой поваренной соли - 3,5 %, при котором обеспечивается значение показателя активности воды в готовом продукте 0,86-0,87, при массовой доле влаги 27,329,2 % и концентрации хлорида натрия 4,4-4,5 %;

- из рецептур ферментированных колбас для школьного питания следует исключить острые специи. Приемлемо применение душистого перца, мускатного ореха и кориандра;

- технология выработки ферментированных колбас для школьного питания предусматривает полное или частичное исключение процесса копчения.

Колбасы содержат в своем составе пробиотики (внесенные бактериальные препараты) и пребиотики (лактулоза), что повышает их биологическую ценность. Данные продукты сохраняют микробиологическую стабильность в течение длительного времени без дополнительной холодильной обработки. Это дает возможность рекомендовать их как высококалорийный, полезный и питательный продукт.

С увеличением доли шпика в сырокопченых и сыровяленых колбасах растет выход, сокращается продолжительность процесса созревания-сушки, что является экономически выгодной тенденцией, но в тоже время повышаются значения показателя а» в готовом продукте выше критического для продуктов длительного хранения уровня - 0,87, что свидетельствует о возможном риске микробиологической порчи продукта. Это можно исключить повышением количества соли, вносимой в фарш. Так же возрастает в готовом продукте процентное содержание жира, что делает его более калорийным.

Ферментированные колбасы рекомендуется обогащать биологически активными добавками, в том числе лактулозой, пчелиным медом и хлебопекарными дрожжами, имеющими еще и функциональную технологическую нагрузку, в том числе в формировании органолептических характеристик продукта.

Подготовка

специй и материалов

Пчелиный мед, лактулоза, бак. препарат

Подготовка хлебопекарных дрожжей

Приемка сырья

Разделка, обвалка, жиловка

Подготовка шпика

Подмораживание при I = -18°С, т = 3-5 ч.

Составление фарша в куттере т= 1,5-3,5 мин.

Инактивирование путем термической обработки (1= 120-150°С до массовой доля влаги 8-10%)

I

Формование на поршневых, шестеренчатых или роторных шприцах, р =(1,2-2,0) 106МПа

Подготовка оболочки, клипсы

Копчение при I = 18...22 °С, т = 1-2 ч. на 3 и 5 сутки созревания-сушки

Рецептура 1 -£- Рецептура 2

Осадка при 1 = 20...23°С, ф = 85-90 %, т = 1сут. Осадка при 1 = 20.. .23 °С 85-90 %, т = 1сут. ф =

Рисунок 10 - Технологическая схема производства ферментированных

колбас

В процессе созревания-сушки колбасных изделий проведены физико-химические исследования. Результаты исследований представлены в таблицах 7 и 8.

Таблица 7 - Результаты физико-химических исследований (рецептура 1)

Объекты, этапы Показатели: Параметры среды:

рН 1 а» 1 Дт, % Ч> 1 1

Сырье:

Говядина 6,118 0,9851 - -

Шпик - 0,9139 - - _

Фарш 5,853 0,9663 - -

Сушка - созревание:

0 сутки 5,853 0,9663 - 85 18

3 сутки 5,345 0,9516 17,70 85 18

5 сутки 5,021 0,9458 21,05 80 18

7 сутки 4,984 0,9388 24,92 75 15

9 сутки 4,872 0,9325 27,83 75 15

11 сутки 4,744 0,9302 28,80 75 12

14сутки (продукт) 4,897 0,9250 30,74 75 12

Таблица 8 - Результаты физико-химических исследований (рецептура 2)

Объекты, этапы Показатели: Параметры среды:

рН | а. | Лт,% Ч> 1 1

Сырье:

Говядина 6,118 0,9851 - -

Шпик - 0,9139 - - _

Фарш 5,915 0,9298 - - _

Сушка - созревание:

0 сутки 5,915 0.9298 - 85 18

3 сутки 5,518 0,9268 6,08 85 18

5 сутки 5,422 0,9229 7,99 80 18

7 сутки 5,235 0,9169 9,89 75 15

9 сутки 5,172 0,9118 11,79 75 15

11 сутки 5,050 0,9061 13,69 75 12

15 сутки 4,953 0,8987 15,59 75 12

17 сутки 4,885 0,8951 16,54 75 12

19 сутки 4,979 0,8909 17,49 75 12

21 сутки (продукт) 5,026 0,8691 21,43 75 12

Как видно из таблицы 7 уже на 14 сутки сушки - созревания показатель а, в колбасном полуфабрикате достигает значения 0,925, при котором, согласно данным, которые представлены выше (рисунок 8), массовая доля влаги составляет 32 %, массовая доля хлорида натрия 2,5 %. Кроме этого показатель рН к этому времени снижается до 4,897, что служит дополнительным барьером для обеспечения стабильности продукта при хранении. Следовательно, можно сделать вывод, что продукт готов к употреблению, физико-химические показатели (массовая доля хлорида натрия, массовая доля влаги, а,, рН) соответствуют регламентированным для данного класса продуктов значениям.

Из таблицы 8 видно, что на 21 сутки процесса созревания-сушки показатель а, в колбасном полуфабрикате достигает значения 0,869, при котором, согласно данным, которые представлены выше (рисунок 9), массовая доля влаги составляет 28,7 %, массовая доля хлорида натрия 4,42 %.

Такие значения показателя ав и массовой доли влаги обеспечивают возможность длительного хранения готового продукта без дополнительной холодильной обработки. Кроме того, массовая доля хлорида натрия не превышает уровень в 4,5 %.

Микробиологические показатели ферментированных колбас в процессе изготовления представлены на рисунках 11 и 12.

Время, сутки

| ——рецептура 1 рецептура 2 ;

Рисунок 11 - Динамика развития молочнокислых бактерий в процессе изготовления ферментированных колбас

Изучение динамики развития молочнокислых бактерий в процессе изготовления ферментированных колбас показало, что наличие в рецептуре лактулозы и пчелиного меда создает благоприятные условия для их роста.

Рисунок 12 - Изменение содержания Staphylococcus в процессе изготовления ферментированных колбас

При определении количества стафилококков к концу периода сушки-созревания отмечалось их снижение в 9,7 раз в образце, изготовленном по рецептуре 1 и в 18,2 раз в образце, изготовленном по рецептуре 2 (рисунок 12).

Микробиологические исследования показали, что стафилококки были представлены двумя тдт^-S.carnosiis, S.xylosus.

В процессе изготовления ферментированных колбас наблюдался незначительный рост микроскопических грибов, преимущественно плесневых.

Сальмонелл и протея в течение всего процесса созревания-сушки обнаружено не было.

Нами была исследована и определена скорость процесса переваримости белкового компонента колбас предназначенных для детского (школьного) питания выработанных по рецептуре 1 (таблица 9), с разной комбинацией вносимых углеводов. Исследования проводили системой протеиназ «пепсин + трипсин» в опытах in vitro.

Таблица 9 - Переваримость белкового компонента колбасы сыровяленой в

опытах in vitro, n=3.

Вид образца Количество продуктов гидролиза, мг тирозина на 1 г белка

Переваримость

пепсином трипсином суммарно

Образец №1 (контроль - сахар) 6,8 8,0 14,8

Образец №2 (сахар + ПХД) 6,0 8,53 14,53

Образец №3 (мед) 5,6 8,53 14,13

Образец №4 (лактулоза) 5,6 9,0 14,6

Образец №5 (ПХД + мед + лактулоза) 8,4 9,0 17,7

Из полученных экспериментальные данных, представленных в таблице 9, видно, что переваримость белков у образца №5 при использовании комплекса функциональных ингредиентов (ПХД, пчелиный мед, лактулоза) выше в среднем на 22 % в сравнении с контролем (образец №1) и при раздельном внесении функциональных ингредиентов (образцы №2 - 4). Это обусловлено тем, что процесс гидролитического распада в образце №5 протекал с большей интенсивностью, чем процесс агрегации, повышая доступность белковых структур к действию ферментов.

Выводы:

1. Изучена и систематизирована научная литература об особенностях технологии ферментированных колбас;

2. Проведен анализ влияния рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас вырабатываемых по действующему стандарту - ГОСТ 16131-86;

3. Проведено моделирование изменения химического состава и показателя активности воды в сырокопченых колбасах в процессе созревания-сушки.

4. Изучен комплекс характеристик пищевых добавок: пчелиного мёда, препарата хлебопекарных дрожжей, лактулозы. Обоснована целесообразность использования выбранных добавок в качестве функциональных пищевых ингредиентов для производства колбас для специализированного питания;

5. Исследовано влияние комплекса пищевых добавок на совокупность показателей, характеризующих качество продукта;

6. Обоснованы рецептуры ферментированных колбас для специализированного питания. Путем компьютерного моделирования химического состава в процессе созревания-сушки, на основании химического состава ингредиентов входящих в рецептуру был определен уровень внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для детского питания и для питания спецконтингента, который обеспечивает требуемую концентрацию соли в готовом продукте.

7. Разработаны рецептуры и технологическая схема производства ферментированных колбас для детского (школьного) питания и для питания спецконтингента;

8. Проведены физико-химические, биологические, микробиологические и органолептические исследования готовых продуктов;

9. Утверждена в установленном порядке техническая документация на разработанные ферментированные колбасы ТУ 9213-009-00493497-2010

«Изделия колбасные твердокопченые (сырокопченые, сыровяленые)». Расчет экономической эффективности показал, что отпускная цена за 1 кг опытного образца (рецептура 2) на 42% ниже по сравнению с контрольным образцом.

10. Разработаны и изданы рекомендации по повышению качества и безопасности сырокопченых колбас и использованию показателя активности водыв технологии мясных продуктов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих научных работах:

Статьи в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации для публикации основных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата наук:

1. Фатьянов, Е.В. Анализ криоскопического метода измерения активности воды в пищевых продуктах / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. — 2011. - № 3. -С. 36-39.

2. Фатьянов, Е.В. Математическая модель влагообмена при созревании-сушке колбас / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, И.В. Царьков // Научное обозрение. -2011.-№4.-С. 44-48.

3. Фатьянов, Е.В. Аналитические исследования рецептур сырокопченых колбас / Е.В. Фатьянов, А.К., И.В. Мокрецов, И.В. Царьков // Мясная индустрия. -2011. -№ 6. -С. 24-27.

4. Правдивцева, М.И. Изучение влияния экзополисахаридов молочнокислых бактерий на микробиологические свойства сыровяленых колбас / М.И. Правдивцева, Л.В. Карпунина, И.В. Мокрецов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2010. - № 8. - С. 23-27.

5. Фатьянов, Е.В. Изменение показателя активности воды при созревании-сушке ферментированных колбас / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. — 2012. - № 6. - С. 5053.

Другие публикации:

6. Мокрецов, И.В. Совершенствование технологии сыровяленой колбасы из мяса птицы / И.В. Мокрецов, Е.В. Фатьянов // Матер, конф. по итогам научно-исслед. и произв. работы студентов за 2005 г // Саратовский ГАУ. - Саратов, 2006.-С. 48-50.

7. Перспективы разработки ферментированных колбас профилактического назначения / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, В.В. Пыхтин [и др.] // Актуальные вопросы соверш. технол. пр-ва и перераб. продукции с.-х.: матер. МНПК. - Йошкар-Ола, 2007. - С. 205-206.

8. Активность воды растворов углеводов / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, В.В. Пыхтин // Актуальные вопросы производства продукции животноводства: матер. МНПК. - Саратов, 2007. - С. 82-84.

9. Роль показателя активности воды в обеспечении качества и безопасности мясных продуктов / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Стратегия развития пищевой и легкой пром-сти : матер. МНПК.: часть 1,- Алматы, 2007. -С. 192-195.

10.К вопросу обоснования рецептур сырокопченых и сыровяленых колбас / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, A.A. Юрин, С.Г. Ильин // Совершенствование технол. продуктов питания в свете Гос. программы развития с.-х. на 2008 -2012 гг.: матер. МНТК. - Часть 2. - Волгоград, 2008. - С. 175-178.

П.Фатьянов, Е.В. Новые продукты промежуточной влажности — мясные закуски / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Совершенствование технол. продуктов питания в свете гос. Программы развития с.-х. на 2008-2012 гг. : матер. МНТК. - Часть 2. - Волгоград, 2008. - С. 171-175.

12.Мокрецов, И.В. Совершенствование технологии сыровяленой колбасы из куриного мяса / И.В. Мокрецов, Е.В. Фатьянов, С.Г. Ильин // Совершенствование технол. продуктов питания в свете гос. Программы развития с.-х. на 2008-2012 гг. : матер. МНТК. - Часть 2. - Волгоград, 2008. -С. 178-181.

13.Фатьянов, Е.В. Барьерная технология при производстве ферментированных колбас / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, И.В. Царьков // Вавиловские чтения: матер. МНПК. - Саратов, 2008. - С. 399-400.

14.Исследование физико-химических показателей мясных закусочных продуктов / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Вавиловские чтения : матер. МНПК. — Саратов, 2008. - С. 400-401.

15.Фатьянов, Е.В. Использование барьерной технологии при производстве ферментированных колбас / Е.В. Фатьянов, И.В. Царьков, И.В. Мокрецов // Живые системы и биологическая безопасность населений : матер. УП МНК. студентов и молодых ученых. - М., 2008. - С. 20-21.

16.Фатьянов, Е.В. Физико-химические показатели мясных закусочных продуктов / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Живые системы и биологическая безопасность населений : матер. VII МНК студентов и молодых ученых. - М., 2008. - С. 79-80.

17.Влияние химических веществ на активность воды в модельных пищевых системах / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, В.В. Пыхтин [и др.] // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос. политики в области здорового питания : матер. МНПК. - Волгоград. - 2009. — С. 296298.

18.Исследование активности воды криоскопическим и гигрометрическим методами / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, P.E. Тё, И.В. Царьков // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос. политики в области здорового питания: матер. МНПК. Волгоград. - 2009. - С. 290-292.

19.Фатьянов, E.B. Разработка технологии ферментированных колбас для специализированного питания / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, C.B. Медцов // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос. политики в области здорового питания : матер. МНПК. — Волгоград. 2009. - С.288-289.

20.Буттаева, H.A. Оптимизация процесса созревания-сушки сыровяленых колбас / H.A. Буттаева, И.В. Мокрецов // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос. политики в области здорового питания : матер. НПК. - Волгоград. - 2009. - С. 284-288.

21.Фатьянов, Е.В. К вопросу разработки технологии специализированных ферментированных колбас / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, A.A. Юрин // Современные технологии переработки сельскохозяйственной продукции : матер. Всерос. НПК. - Саратов, 2009. - С. 201-205.

22.Фатьянов, Е.В. Измерение активности воды в пищевых продуктах / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов // Технология продуктов здорового питания: матер. Ш МНПК. - Саратов. - 2009. - С. 161-164.

23.Фатьянов, Е.В. Ферментированные колбасы специализированного питания / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, C.B. Медцов // Вавиловские чтения : матер. МНПК. - Саратов, 2009. - С. 465-466.

24.Гиро, Т.М. Кинетика процесса сушки ферментированных сыровяленых колбас / Т.М. Гиро, H.A. Буттаева, И.В. Мокрецов // Обеспечение продовольственной безопасности России через наукоемкие технологии переработки мясного сырья : матер. 12-й МНПК памяти В.М. Горбатова. - М. - 2009. - С. 91-94.

25. Изучение влияния экзополисахаридов молочнокислых бактерий на физико-химические и органолептические свойства сыровяленых колбас / М.И. Правдивцева, JI.B. Карпунина, Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов // Безопасность и качество товаров : матер. IV МНПК. - Саратов. - 2010. - С. 47-49.

26.Исследование процесса сушки сырокопченых колбас / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, Е.В. Кунташов // Инновационные пути в разработке ресурсосбер. технологий пр-ва и перераб. с.-х. продукции. - Волгоград. - 2010. - С. 180183.

27.Методы определения активности воды в пищевых продуктах: состояние и перспективы / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, P.E. Тё // Вавиловские чтения : матер. МНПК. - Саратов, 2010. - С. 290-294.

28.Фатьянов, Е.В. Особенности определения активности воды в пищевых продуктах криоскопическим методом / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, P.E. Тё // Инновационные технол. — основа модернизации отраслей пр-ва и перераб.с.-х продукции: матер. МНПК. - Волгоград, 2011. - С. 275277.

29.Мокрецов, И.В. Обоснование уровня внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас дня специализированного питания / И.В. Мокрецов // Наука о питании: технология, оборудование и безопасность пищевых продуктов: матер. МНПК. - Саратов, 2013. - С. 116-119.

30.Повьппение качества и безопасности сырокопченых колбас: рекомендации / сост. Фатьянов Е.В., Алейников А.К., Мокрецов И.В. [и др.] // Саратовский ГАУ. - Саратов, 2009. - 42 с.

31.Использование показателя «активность воды» в технологии мясных продуктов: рекомендации / сост. Фатьянов Е.В., Алейников А.К., Мокрецов И .В. [и др.] // Саратовский ГАУ. - Саратов, 2010. - 36 с.

32.Патент на полезную модель 98246 РФ. Устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов -заявл. 28.04.2010, опубл. 10.10.2010.

Подписано к печати 23.05.2013г. Объем -1 печ.л. Тираж 100. Заказ № 41

Отпечатано в типографии ООО «Скайрей» по адресу: 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, д. 122

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н.И. ВАВИЛОВА

На правах рукописи

04201360694

МОКРЕЦОВ ИВАН ВАЛЕРИЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ КОЛБАС ДЛЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Фатьянов Е.В.

Саратов 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение....................................................................................4

Глава 1 Обзор литературы............................................................8

1.1 Основы технологии сырокопченых и сыровяленых мясопродуктов......8

1.2 Специализированное питание....................................................13

1.2.1 Питание в экстремальных ситуациях....................................14

1.2.2 Ферментированные мясные продукты в специализированном питании.........................................................................17

1.3 Пробиотики и пребиотики..........................................................18

1.3.1 Пробиотики...................................................................18

1.3.2 Пребиотики....................................................................20

1.3.3 Лактулоза и перспективы ее применения в производстве мясных продуктов.......................................................................21

1.4 Бактериальные препараты и их использование в технологии ферментированных мясных продуктов..........................................24

1.5 Возможность использования пчелиного меда в технологии ферментированных мясных продуктов..........................................27

1.6 Использование хлебопекарных дрожжей в технологии производства мясных продуктов....................................................................29

1.7 Обеспечение стабильности, безопасности и качества мясных продуктов на принципах барьерной технологии............................................32

1.8 Активность воды как основной барьер в технологии ферментированных мясных продуктов....................................................................36

Заключение к главе 1 .....................................................................44

Глава 2 Организация экспериментальных исследований...................45

2.1 Цель и задачи исследования........................................................45

2.2 Характеристика объектов исследования.........................................46

2.3 Методы исследования................................................................49

Глава 3 Аналитические исследования..........................................54

3.1 Анализ влияния рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас.................................................................................54

3.2 Моделирование изменения химического состава колбас..................60

Заключение к главе 3...................................................................63

Глава 4 Экспериментальные исследования...................................64

4.1 Влияние пчелиного меда на качественные характеристики ферментированных мясопродуктов............................................64

4.2 Влияние хлебопекарных дрожжей на качественные характеристики ферментированных мясопродуктов............................................68

4.3 Влияние лактулозы на качественные характеристики ферментированных мясопродуктов......................................................................72

Заключение к главе 4..................................................................75

Глава 5 Разработка технологии ферментированных колбас.............76

5.1 Обоснование рецептуры..........................................................76

5.1.1 Обоснование уровня внесения поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для детского питания....................76

5.1.2 Обоснование уровня внесения поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для питания спецконтингента.........82

5.2 Экспериментальные исследования.............................................89

5.2.1 Физико-химические исследования......................................89

5.2.2 Микробиологические исследования.....................................91

5.2.3 Переваримость тукго.......................................................92

5.2.4 Органолептические исследования.......................................94

Заключение к главе 5..................................................................95

Выводы...................................................................................97

Список использованной литературы...........................................101

Приложения............................................................................121

&

Введение

Образ жизни современного человека значительно отличается от образа жизни современника прошлых эпох. Существенно изменилось и его питание. Все меньше мы имеем возможность, потреблять натуральную пищу, созданную непосредственно природой. Прилавки магазинов предлагают нам в основном продукты промышленного производства, в процессе изготовления которых часто невольно или целенаправленно изменяется их состав, им придаются определенные свойства и функции. Из огромного числа продуктов мы можем выбрать те, которые больше нам подходят (соответствуют нашему возрасту, образу жизни, состоянию здоровья и т.п.).

Повышенная утомляемость, хроническая усталость, нарушения в работе желудочно-кишечного тракта являются следствием нарушения жизненно важных процессов в результате воздействия стрессовых ситуаций, ускоренного потока современной жизни и неполноценного питания. В связи с этим рациональное, полноценное питание рассматривается в настоящее время как один из важнейших адаптационно-защитных факторов, способствующих поддержанию полноценного здоровья, нормальному росту и развитию организма, профилактике заболеваний, сохранению работоспособности и адекватной адаптации организма к факторам окружающей среды.

Повышение уровня жизни привело к изменению отношения потребителя к пищевой продукции. Потребитель становиться все более требовательным к питанию, он хочет не только хорошо питаться и избежать риска для здоровья, но и получать продукты, соответствующие его вкусам. Качество становится определяющим фактором конкурентоспособности продукции.

Динамично развивающаяся биотехнология способствует использованию новых возможностей для конструирования пищи. Применяя современное оборудование и инновационные технологические приемы, а

также соответствующие пищевые компоненты, можно создавать физиологически функциональные продукты питания, которые не только расширяют спектр полезных и здоровых для организма человека пищевых продуктов, но и могут выполнять профилактическую, а в случае необходимости, и терапевтическую роль.

Значительный вклад в фундаментальные и прикладные исследования в области рационального питания в нашей стране внесли И.А. Рогов, Н.Н. Липатов мл., А.Б. Лисицын, Л.Ф. Митасева, И.В. Бобренева, В.А. Тутельян.

В качестве функциональных продуктов в ассортименте мясных изделий можно рассматривать группу ферментированных мясопродуктов, сохраняющих в процессе производства нативные свойства сырья. К отечественным ферментированным продуктам относятся сырокопченые и сыровяленые (СК и СВ) колбасы и продукты из мяса. Данные продукты относятся к классу мясных продуктов, которые обладают высокой биологической ценностью благодаря отсутствию термической обработки, создающей условия для обогащения их различными добавками, в том числе и чувствительными к действию повышенных температур. Наличие молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий (пробиотиков), в том числе и внесенных в виде бактериальных препаратов (стартовых культур), и продуктов их метаболизма, в присутствии ряда пребиотиков, позволяет еще в большей степени повысить биологическую ценность. Пониженная влажность делает их своеобразными концентратами с высоким содержанием полноценных белков и жиров. Пониженные значения показателей рН и ав позволяют обеспечить высокую стойкость продукта к микробной порче и повышенные сроки хранения даже при обычных значениях температуры.

Ферментированные мясопродукты относятся кделикатесным мясным продуктам, которые благодаря пробиотическим свойствам доминирующих в готовом продукте молочнокислых микроорганизмов пригодны для использования в детском и специальном питании.

Совершенствованию технологии производства сырокопченых и сыровяленых колбас посвящены многочисленные работы ведущих ученых мясной отрасли: И.А. Рогова, А.Б. Лисицына, В.А. Алексахиной, Э.Э. Афанасова, А.И. Жаринова, Ю.Г. Костенко, В.Д. Косого, С.А. Рыжова, В.В. Хорольского и других, а также ряда зарубежных исследователей: К.О. Hönikel, К. Incze, W. Rödel, L. Leistner.

Целью настоящей работы является разработка рецептур и технологии ферментированных колбас заданного химического состава и рекомендаций по их использованию для разных групп спецконтингента. Основными объектами, комплекс показателей которых изучался в работе, являлись мясной фарш, пищевые добавки: лактулоза, препарат хлебопекарных дрожжей, пчелиный мёд, модельные фарши, ферментированные колбасы. По результатам комплексных исследований разработан и утвержден комплект технической документации ТУ 9213-009-00493497-2010 «Изделия колбасные твердокопченые (сырокопченые и сыровяленые)». Разработано устройство для измерения показателя активности воды в пищевых продуктах криоскопического типа с жидкостным охлаждением. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель №98246.В рамках плана НИР Ассоциации «Аграрное образование и наука» разработаны и изданы рекомендации по повышению качества и безопасности сырокопченых колбас и использованию показателя активности воды в технологии мясных продуктов.

Автор защищает: изучение и систематизацию научной литературы об особенностях технологии ферментированных колбас; изучение комплекса характеристик пищевых добавок: лактулозы, препарата хлебопекарных дрожжей, пчелиного мёда и обоснование целесообразности использования их в качестве функциональных пищевых ингредиентов для производства колбас для специализированного питания; исследование влияния комплекса пищевых добавок на совокупность показателей, характеризующих качество продукта; выработку опытно-промышленной партии продуктов; разработку

технических документов и определение экономической эффективности производства новых продуктов питания; обеспечение стабильности, безопасности и качества разрабатываемых продуктов на принципах барьерной технологии, в частности на основе измерения показателя активности воды.

Проведен анализ влияния рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас. Экспериментально обоснован выбор функциональных ингредиентов и уровень их введения. Изучено влияние функциональных ингредиентов на динамику физико-химических, биологических и микробиологических процессов. Установлен и экспериментально обоснован уровень внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для специализированного питания, который бы обеспечил требуемую концентрацию хлорида натрия в готовом продукте.

На основании экспериментальных исследований с использованием методов компьютерного моделирования научно обоснованы и разработаны технологии ферментированных мясных продуктов для специализированного питания. Дана комплексная оценка по использованию показателя ав в технологии мясных продуктов.

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Основы технологии сырокопченых и сыровяленых ¡мясопродуктов

Сырокопченые и сыровяленые (ферментированные) колбасы относятся к классу мясных продуктов, не подвергающихся высокотемпературной обработке при их изготовлении. Они обладают высокой пищевой и биологической ценностью, имеют ярко выраженные специфические органолептические показатели. Кулинарная готовность и микробиологическая безопасность таких продуктов достигается комплексом биохимических, микробиологических и физико-химических изменений, происходящих в колбасном полуфабрикате под воздействием тканевых и микробных ферментов при соблюдении определенных термовлажностных условий процесса. При этом используется биотехнологический потенциал имеющихся в мясном сырье микроорганизмов, а также специально вносимых бактериальных препаратов или так называемых «стартовых» культур ряда микробов [4, 100, 102, 175, 193].

В настоящее время, как в нашей стране, так и за рубежом, за счет совершенствования технологии производства сырокопченых (СК) и сыровяленых (СВ) колбас значительно расширен их ассортимент [26, 47, 141]. Созданы новые ферментированные колбасы с разнообразным спектром вкусовых и ароматических характеристик: полусухие сырокопченые и сыровяленые колбасы, мягкой, мажущейся консистенции, мини-салями и др. [114, 175, 195].

Для современных технологий производства этих видов колбас характерно использование новых пищевых добавок, в том числе белков животного и растительного происхождения, бактериальных стартовых культур, а также интенсификация процессов созревания и сушки [13, 56, 58, 71, 87, 225].

Особенностью сыровяленых колбас является отсутствие этапа копчения дымом. Следовательно, различаются и технологические схемы термо-влажностной обработки СК и СВ колбас. Доля СВ колбас в отечественном

ассортименте незначительна, но имеет место тенденция к увеличению объемов их производства [56, 165, 192].

Для производства СК и СВ колбас используются различные виды мясного сырья: говядина, свинина, баранина, конина, мясо буйволов [56, 141, 163, 175, 188, 254]. В последнее время в технологию таких колбас широко привлекается мясо птицы [27, 47], а также мясо промысловых животных [175], что позволяет разнообразить ассортимент колбасных изделий и получать высококачественные и востребованные потребителем мясопродукты. В качестве жиросодержащего сырья используют шпик, чаще хребтовый, а также говяжий и бараний жир. Часто применяется свиная грудинка, дополняющая или заменяющая шпик. Размеры частиц жиросодержащего сырья в рецептурах различных видов колбас обычно лежат в диапазоне от 3 мм до 12 мм [175].

При этом следует отметить, что традиционные виды сырокопченых колбас относятся, как правило, к жироемким продуктам — соотношение жира к белку у них за редким исключением составляет не менее 2 к 1 и более [175, 197].

Среди добавок используемых при производстве СК и СВ колбас прежде всего следует отметить углеводы, глюконо-дельта-лактон (ГДЛ), фосфаты, аскорбиновую и изоаскорбиновую кислоту, аскорбат, изоаскорбат и сорбат натрия, хлорид и нитрит натрия.

Углеводы, с одной стороны, служат пищей для молочнокислых бактерий, а с другой - активно участвуют в формировании органолептических свойств: цвета, вкуса, аромата [4, 13].

ГДЛ является эффективным средством искусственного снижения рН, которое проходит значительно быстрее, чем при естественных процессах. Образование твердой структуры колбасы с применением ГДЛ обусловлено переходом белкового золя в твердый белковый гель [141, 175].

Введение фосфатов в фарш СК и СВ колбас позволяет целенаправленно регулировать показатель рН. Уровень внесения фосфатов в зависимости от их вида и поставленной цели составляет до 0,2-0,5 % [237].

Хлорид натрия служит традиционной пищевкусовой добавкой и самым известным пищевым консервантом. Консервирующий эффект, обеспечиваемый хлоридом натрия, в основном обусловлен высоким осмотическим давлением, обезвоживанием протоплазмы микробных клеток, следствием чего является понижение показателя активности воды в пищевых системах. В рецептурах сырокопченых и сыровяленых колбас дозировка пищевой поваренной соли обычно составляет 2,8-3,5 кг на 100 кг несоленого сырья [36, 175].

Нитрит натрия активно участвует в формировании цвета готового изделия (при взаимодействии с миоглобином мяса), его аромата и, так же как и хлорид натрия, является консервантом. При производстве СК и СВ колбас по традиционным отечественным технологиям доля внесения нитрита составляет 7,5-10 г на 100 кг несоленого сырья [13, 90, 197].

Специи и пряности добавляют в колбасы для придания специфических вкусоароматических характеристик. В рецептурах широко используют перец (черный, красный, белый, душистый), а также кориандр, кардамон, тмин, мускатный орех и ряд других специй [87, 163, 175].

Для упрощения внесения специй в фарш и унификации их свойств, применяются смеси, составляемые по определенным рецептурам [66, 122].

К вспомогательным материалам, используемым при производстве с/к и с/в колбас можно отнести колбасные оболочки, клипсы, проволоку, шпагат, а также средства защиты поверхности колбас от нежелательных микроорганизмов, прежде всего плесневых грибов [20, 46, 182].

Важнейшим компонентом рецептур большинства современных СК и СВ колбас являются бактериальные препараты, так называемые стартовые и защитные культуры [4, 10, 19, 23, 62, 74, 100, 133, 145].

Участие определенных видов микроорганизмов в технологическом процессе производства сырокопченых колбас обеспечивает им характерные

свойства: плотную консистенцию, характерный темно-красный цвет, своеобразный аромат, а также длительную сохранность даже при комнатной температуре.

Производство СК и СВ колбас является одним из самых сложных технологических процессов в переработке мяса. Оно характеризуется длительностью и сложностью биохимических и физических процессов протекания в период созревания-сушки. Этот процесс о�