автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии посола мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола при производстве варено-копченых продуктов из свинины

005013442

Решетов Игорь Викторович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОСОЛА МЯСА В УСЛОВИЯХ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ РАССОЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВАРЕНО-КОПЧЕНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ СВИНИНЫ

Специальность: 05.18.04 - «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 МАРШ

Москва 2012

на плавах рукописи

005013442

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всерос-/ сийский научно-исследовательский институт мясной промышленно-^—сто им. В.М.Горбатова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМП им. В.М.Горбатова Россельхозакадемии)

Научный руководитель: академик РАСХН, доктор технических

наук, профессор Лисицын Андрей Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кудряшов Леонид Сергеевич

кандидат технических наук Горбатов Алексей Альфредович

Ведущая организация: ГНУ ВНИИ холодильной

промышленности РАСХН

Защита состоится « 5 » апреля 2012 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.021.01 при ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат размещен на сайте www.vniimp.ru и разослан « 2 »марта 2012 г.

Отзывы в двух экземплярах присылать по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Захаров А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Развитие мясной отрасли в современных условиях тесным образом связано с формированием принципиально нового подхода к организации производства, предполагающего реальное использованием эффективных способов переработки мясного сырья и улучшения на этой основе качества и потребительских свойств вырабатываемых продуктов.

В связи с этим несомненна научная и практическая значимость исследований, направленных на совершенствование сложного многофакторного процесса посола сырья, который является во многом определяющей стадией изготовления мясных продуктов. Многогранность процесса посола состоит в необходимости изучения хода накопления посолочных веществ и их распределения по объему продукта, характера и глубины биохимических изменений, протекающих в сырье при его созревании.

Перспективным направлением в решении задачи совершенствования процесса посола является создание и внедрение новых эффективных технологий и высокопроизводительного оборудования.

Для интенсификации процесса посола и улучшения качественных показателей варено-копченых мясных продуктов в настоящее время применяются механические способы обработки сырья: шприцевание рассола иглами и безыгольная инъекция, массирование и тумблирова-ние. Механическую обработку часто сочетают с использованием повышенного или пониженного давления, применением вибрации, биологически активных веществ.

Вопросом интенсификации посола мясного сырья при производстве соленых мясных изделий посвящено много работ отечественных и зарубежных авторов (Большакова A.C., Борескова В.Г., Борисенко A.A., Горбунова H.A., Лимонова Г.Е., Лисицына А.Б., Ивашова В.И., Гноевого A.B., Кудряшова Л.С., Забашты А.Г., Мадагаева Ф.А., Addis Р.В., Cassidy R.D., Wollen А„ Krause R, J„ Konig J., Dubielzy K.A., Mo-tucka R.R.).

Одним из направлений, позволяющим значительно интенсифицировать существующие технологические процессы и создавать новые технологии, является использование колебательных и волновых эффектов - вибрации. Вибрационная техника и технология доказали свою эффективность в решении ряда проблем мясной отрасли: при осадке колбас, экстракции ферментов и жира из животного сырья.

Однако существующие исследования по использованию вибрационной обработки в технологических процессах производства мясных продуктов в основном касаются вопросов обработки фаршевых мясопродуктов в вибросмесителях и кусковых в вибромассажерах. В

литературе содержатся лишь отдельные сведения о влиянии виброобработки мяса в рассоле на изменение его функционально-технологических свойств.

Изучение влияние посола мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола на биохимические, физико-химические н структурно-механические свойства мышечной ткани позволит разработать научно-обоснованные технологии посола мяса в условиях вибрации при изготовлении крупнокусковых мясных продуктов.

В связи с этим несомненна научная и практическая значимость исследований, направленных на совершенствование процесса посола сырья, который является во многом определяющей стадией изготовления мясных продуктов.

Цель и задачи исследовании. Целью настоящих исследований явилось изучение влияния параметров посола мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола на свойства соленого сырья и разработка технологии варено-копченых продуктов из свинины.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучить влияние частоты, амплитуды и длительности низкочастотных колебаний рассола на степень проникновения и характер распределения хлорида натрия по объему продукта;

- исследовать изменения физико-химических, биохимических и структурно-механических свойств мяса при посоле в условиях низкочастотных колебаний рассола. Определить рациональные режимы посола свинины;

- изучить микроструктуру мышечной ткани при посоле в условиях низкочастотных колебаний рассола;

- провести комплексные исследования качества и безопасности варено-копченых продуктов из свинины;

- разработать усовершенствованную технологию варено-копченых мясных продуктов и дать экономическую оценку.

Научная новизна работы. Теоретически и экспериментально обоснованы параметры посола мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола. Установлены закономерности динамики диффузионных процессов проникновения и распределения хлорида натрия в свинине при низкочастотных колебаниях рассола. Выявлены зависимости, характеризующие влияние режимов посола мяса в условиях упругих колебаний рассола на изменение физико-химических, биохимических, структурно-механических и микроструктурных показателей свинины.

По результатам исследования конверсии нитрита натрия в процессе технологической обработки сырья и отражательной способности поверхности варено-копченых продуктов выявленная разница в содержании нитрозопигментов и координат цвета (Ьа Ь ) в опытных и

контрольных продуктах не оказывает существенного влияния на цветовое восприятие образцов, характеризующихся приемлемой и интенсивной и устойчивой окраской.

Определен химический состав, физико-химические, структурно-механические свойства, пищевая и биологическая ценность варено-копченых продуктов из свинины.

Практическая ценность работы. Установлены рациональные режимы посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола: частота колебаний 5 Гц, амплитуда 4х10"3м и продолжительность 3 ч. Показано, что для равномерного распределения рассола по объему продукта необходима выдержка сырья после посола в течение 8 ч при 2±2 °С.

Разработана технология и проект технической документации на варено-копченые продукты из свинины, посоленной в условиях вибрационных колебаний рассола.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на Международных научно-практических конференциях: 13-я Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти В.М.Горбатова (Москва, 2010), Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства (Йошкар-Ола, 2007, 2009, 2011), конференция по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов за 2009 год (Саратов. 2010), научная конференция преподавателей и научных работников ВГТА (Воронеж, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, содержащей 3 главы, выводов, списка использованной литературы, включающего 168 источников и приложений. Работа изложена на 146 стр. машинописного текста, включает 21 таблицу и 40 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований диссертационной работы.

В первой главе «Обзор литературы» рассмотрены структура, физико-химические и биохимические свойства мышечной ткани, филъ-трационно-диффузионные процессы при посоле мяса, изменение физико-химических и биохимических свойств мышечной ткани при посоле, способы интенсификации посола мяса.

На основании анализа научно-технической информации определены цель и задачи исследований.

Во второй главе «Организация эксперимента и методы исследований» дана характеристика объектов исследования, комплекс исследуемых показателей и приведены методы исследований.

Постановка эксперимента проводилась в соответствии со схемой (рис.1). Объектами исследований являлись охлажденное мясо свиней II категории упитанности с pHj4 5,9-6,1, мясо, посоленное в условиях низкочастотных колебаний рассола, варено-копченые продукты.

На первом этапе исследовали влияние частоты, амплитуды и продолжительности посола мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола на функционально-технологические свойства соленого сырья. На втором этапе изучены физико-химические, биохимические и структурные изменения свинины при нагреве, посоленной в условиях низкочастотных колебаний. На третьем этапе была разработана технология и исследованы качественные показатели варено-копченых продуктов из свинины.

При изучении объектов исследования определяли следующие показатели: величину рН (1), содержание влаги (2), содержание жира (3), содержание белка (4), содержание небелкового азота (5), содержание полипептидного азота (6), протеолитическую активность тканевых ферментов (7), микроструктуру сырья и продуктов (8), аминокислотный состав (9), массовую долю поваренной соли (10), содержание нитрита натрия (11), структурно-механические показатели (12), пластичность (13), пенетрацию (14), содержание общих пигментов (15), содержание нитрозопигментов (16), устойчивость окраски (17), перок-сидное число (18), тиобарбитуровое число (19), переваримость белков in vitro (120), биологическую ценность продуктов (21), микробиологические показатели (22), активность воды (23), растворимость белков (24), цветовые характеристики (25), водосвязывающую и водоудержи-вающую способность (26), органолептическую оценку (27), массу (28), температуру (29), выход продукта (30), статистическая обработка (31).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В третьей главе «Влияние режимов низкочастотных колебаний рассола на свойства свинины» приведены результаты исследований влияния параметров посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола на глубину проникновение и равномерность распределения хлорида натрия в мясе. Изучено влияние частоты, амплитуды и продолжительности посола свинины на функционально-технологические свойства соленого сырья.

Рис. 1. Схема проведения опытов.

Как показали результаты исследований с увеличением частоты и амплитуды колебаний количество хлорида натрия в опытных образцах возрастает. При низкочастотных воздействиях в ходе поступательного движения источника колебаний, частицы пограничного слоя жидкости в процессе своего движении передают импульс и энергию более отдаленным соЪедним слоям, таким образом, происходит распространение волны по всей системе.

Из рис.2 и 3 видно, что наибольшее количество поваренной соли накапливается в продукте при амплитуде колебания мембраны 4хЛ0'3м и частоте 5 и 7 Гц. Более низкая частота не обеспечивает необходимое проникновение и распределение ионов натрия и хлора в толщу опытных образцов мяса, а при амплитуде колебаний 5х 10'3м поглощенный мясом рассол теряется, вероятно, вследствие частичного разрушения структуры мышечной ткани, при этом в продукте к концу обработки накапливается меньшее количество поваренной соли.

Частота колебаний, Гц Амплитуда колебаний, 10"3м

Рис.2 Рис.3

Рис.2 Зависимость концентрации хлорида натрия в образцах свинины от частоты и амплитуды низкочастотных колебаний рассола (2, 3,4 и 5 амплитуда колебаний, 10"3 м).

Рис.3 Зависимость концентрации хлорида натрия в образцах свинины от амплитуды и частоты низкочастотных колебаний рассола (1, 3, 5 и 7 частота, Гц).

Далее, нами было изучено влияние продолжительности воздействия низкочастотных колебаний при частоте 5 Гц и амплитуде 4x10 'м на концентрацию поваренной соли в продукте. Из рис.4 следует, что с увеличением продолжительности обработки свинины в поле упругих колебаний рассола количество поваренной соли в продукте постепен-

но повышается. Вместе с тем можно заметить, что при увеличении длительности воздействия низкочастотных колебаний более 3 ч скорость накопления поваренной соли в продукте замедляется. Это обусловлено выравниванием концентрации соли в рассоле и в продукте.

Продолжительность обработки, ч

Рис.4 Зависимость концентрации хлорида натрия в свинине от продолжительности низкочастотной обработки при амплитуде 4х10"3м и частоте 5 Гц.

На основании результатов эксперимента можно сделать вывод, что применение низкочастотных воздействий на систему рассол-мясо способствует интенсификации диффузионно-осмотического и механического накапливания в мясе посолочных веществ и, в частности, поваренной соли, от концентрации которой зависят функционально-технологические свойства соленого сырья и качество готового продукта.

Как показали исследования, количество хлорида натрия в продукте при посоле в условиях низкочастотных колебаний рассола зависит от частоты, амплитуды и продолжительности обработки.

С учетом полученных режимных параметров низкочастотной обработки был исследован характер распределения хлорида натрия по объему продукта. С этой целью полым ножом вырезали образцы мяса цилиндрической формы диаметром 62 мм, а после посола в условиях низкочастотных колебаний рассола полыми ножами разного диаметра вырезали образцы для исследований распределения ЫаС1 по слоям. В каждом слое толщиной около 8 мм определяли количество поваренной соли.

Как видно из рис.5 распределение хлорида натрия по слоям продукта при постоянной частоте (5 Гц) и амплитуде (4x10"3 м) низкочастотных колебаний зависит от продолжительности обработки. Наиболее не равномерное распределение поваренной соли в исследуемых слоях отмечается при 2-х часов обработке. При этом разница концентрации хлорида натрия между наружным и внутренним слоем составила 1,34 %. Наименьшая разница концентрации №С1 в центральном

и внешнем слое продукта 0,75 % зафиксирована при обработке в течение 4 часов. Вместе с тем из представленного материала видно, что при 3-х часовой обработке разница концентрации поваренной соли в центральной части и наружном слое составила 0,92 %.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1« 12 3 4

Номер слои Продолжительность выдержки, ч

Рис.5 Рис.6

Рис.5 Изменение концентрации хлорида натрия по слоям свинины при посоле в условиях низкочастотных колебаний рассола в течение 2, 3 и 4 часов.

Рис.6 Изменение разницы концентрации №С1 в центре и на поверхности куска свинины в процессе выдержки (в ч) при температуре 2±2 °С, после посола в течение 2, 3 и 4 ч в условиях низкочастотных колебаний рассола.

Исследована продолжительность выдержки соленого сырья при температуре 2±2 °С на распределение NaCl по объему продукта. Согласно полученным данным (рис.6) для выравнивания концентрации хлорида натрия по объему продукта после посола в условиях низкочастотных колебаний рассола необходимо определенное время, которое, как видно из результатов исследований, зависит от продолжительности обработки. Так при обработке мясного сырья в течение 2 часов сглаживание концентрации NaCl по объему продукта достигается к 10 ч выдержки, а при посоле в условиях низкочастотных колебаний рассола в течение 3 и 4 ч время выдержки соленого сырья после обработки составляет 8 и 7 ч соответственно.

В ходе исследований изучено влияние параметров низкочастотных колебаний (частоты и амплитуды) на изменение массы образцов и физико-химических свойства соленого сырья. В процессе посола мяса с применением низкочастотных колебаний рассола масса образцов увеличивается за счет перехода влаги и растворенных веществ в продукт. Наибольшее увеличение массы опытных образцов при амплитуде колебаний 4хЮ'3 и 5х10"3 м достигается к 3 часам обработки. При

амплитуде колебаний 3x10"3 м к 4 часам. Вместе с тем, как показали результаты исследований, при амплитуде колебаний 3x10" м масса увеличивается до 106,2 %. А при амплитуде колебаний 4x10° и 5x10"3 м до 111,6 и 109,8 % к 3 ч вибромассирования. По истечении этого времени наблюдается тенденция к ее уменьшению.

Результаты исследований изменения массы образцов свинины в процессе посола при амплитуде низкочастотных колебаний 4x10"3 м и разной частоте показали, что при частоте 5 и 7 Гц масса образцов соответственно на 4,6-3,3 % больше, чем при частоте 3 Гц.

Важным технологическим показателем соленого сырья является водосвязывающая способность белков, от которой зависят струюур-но-механические показатели, сочность и выход готовых продуктов. На основании полученных данных установлено, что водосвязывающая способность опытных образцов мяса имеет наибольшие значения при амплитуде низкочастотных воздействий 4x10'3 м и частоте моделируемых колебаний 5 Гц.

На стадии посола мяса начинают развиваться пррцессы образования нитрозопигментов, от количества которых зависит интенсивность и устойчивость цвета готовых продуктов. Нами были проведены исследования реакции нитрозирования при посоле свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола. Полученные результаты показали, что наибольшее количество нитрозопигментов образуется в процессе посола при частоте низкочастотных колебаний 5-7 Гц и амплитуде (4-5)х 10"3 м (табл. 1).

Вместе с тем из данных представленных в табл.1 видно, что с увеличением частоты колебаний от 5 до 7 Гц при амплитуде 4x10°м количество образующихся нитрозопигментов повышается на 1,1 %, а при увеличении амплитуды от 4х10"3 до 5х10"3 м при частоте обработки 5 Гц уровень нитрозопигментов повышается всего на 0,5 %. В то время как при увеличении частоты колебаний с 3 до 5 Гц при амплитуде 4x10"3 м количество >Ю-пигментов возрастает на 5,6 %, при увеличении амплитуды низкочастотных колебаний от 3x10"3 до 4x10"3 м при частоте обработки 5 Гц общая сумма нитрозопигментов возрастает на 7,4 %. На основании полученных данных можно сделать заключение, что увеличение частоты до 7 Гц и амплитуды до 5х10'3м не приводит к существенному ускорению процесса нитрозообразования.

Одним важных показателей, определяющих качество мясных продуктов, является консистенция, которая характеризуется структурно-механическими свойствами. Посол мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола приводит к частичному разрушению структуры мышечной ткани. Под воздействием низкочастотных колебаний возникают знакопеременные нагрузки на всю обрабатываемую систе-

му. Частицы приобретают ускорение, что приводит к усталостному разрушению структуры.

Таблица 1

Влияние параметров низкочастотных колебаний рассола при посоле свинины на образование нитрозопигментов (в % к общим пигментам)

Частота Амплитуда колебаний, 10"3 м

колебаний, Гц 3 4 5

3 17,31 ±0,06 17,90 ±0,03 18,23 ±0,05

5 18,02 ±0,04 18,81 ±0,02 18,91 ±0,03

7 18,23 ±0,05 19,12 ±0,04 19,32 ±0,01

Из полученных данных следует (рис.7, 8), что в процессе посола мяса в условиях низкочастотных колебаний наблюдается снижение его прочностных свойств вследствие деструктивных изменений структурных элементов животных тканей. И как видно из результатов исследований с увеличением частоты и амплитуды колебаний снижается напряжение среза и повышается пластичность мышечной ткани.

0 12 3 4 Продолжительность обработки, ч

Рис.7

(112 3 4

Продолжи гельносгь обработки, ч

Рис.8

Рис.7. Изменение напряжения среза свинины в процессе посола в условиях низкочастотных колебаний рассола при частоте 3, 5 и 7 Гц и амплитуде 4х 103м.

Рис.8. Изменение пластичности свинины в процессе посола в условиях низкочастотных колебаний рассола при частоте 3, 5 и 7 Гц и амплитуде 4х 10"3м.

Результаты исследований растворимости саркоплазматических и миофибриллярных белков соленой свинины в процессе посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола при амплитуде 4х10"3м представлены в табл.2 и 3.

Таблица 2

Изменение растворимости саркоплазматических белков соленой _свинины в процессе посола (% к общему азоту)_

Частота Продолжительность обработки. ч

колебаний, Гц 0 1 2 3 4

3 5 7 25,6 ±0,2 25.6 ±0,4 25,6±0,1 25,2 ±0,3 25,8 ±0,2 26,1 ±0,5 26.4 ±0,4 27,3 ±0,1 27.5 ±0,2 27.2 ±0,3 28.3 ±0,4 28,5 ±0,5 26,8 ±0,1 27,6 ±0.2 27,9 ±0,4

Таблица 3 Изменение растворимости миофибриллярных белков соленой свинины в процессе посола (% к общему азоту)

Частота Продолжительность обработки, ч

колебаний, Гц 0 1 2 3 4

3 5 7 15,4 ±0.4 15,4 ±0,2 15,4±0,3 15,2 ±0,1 15,7 ±0,2 16,2 ±0,2 16,2 ±0,3 17,2 ±0,2 17,5 ±0,1 17.1 ±0.4 18.2 ±0,3 18,4 ±0,2 16,7 ±0.2 17.7 ±0.1 17.8 ±0,3

Из табл.2 и 3 видно, что в процессе посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола по мере проникновения хлорида натрия в мышечные волокна повышается растворимость белковых фракции. Полученные результаты свидетельствуют, что увеличение растворимости белков этой фракции к 3 часам обработки обусловлено деструктивными изменениями мышечных волокон, снижением прочностных свойств мяса н увеличением проницаемости в них ионов натрия и хлора. При частоте обработки 5 и 7 Гц исследуемые показатели имеют близкие значения. Вместе с тем можно заметать, что при увеличении длительности обработки свыше 3 ч приводит к снижению растворимости миофибриллярных белков, вероятно, вследствие частичной потерн азотистых веществ, переходящих в рассол.

Для выяснения интенсивности распада белковых веществ в процессе посола свинины и последующей выдержке соленого сырья на созревании в течение 8 ч были проведены исследования изменения белкового, небелкового, полипептидного азота и содержания свободных аминокислот. Из данных представленных в табл.4 видно, что посол мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола с частотой 5 Гц и амплитудой 4х10'3м. и последующая выдержка соленого сырья на созревании приводит к накоплению небелкового азота вследствие интенсификации гидролитических изменений белковых веществ.

Экспериментальные данные, приведенные в табл.4 свидетельствуют, что в процессе посола мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола интенсивность распада белковых веществ выше по сравнению с последующей выдержкой соленого сырья на созревании. Так

через 3 ч обработки количество небелкового азота увеличивается по сравнению с исходным сырьем на 10,6 %, а через 8 ч выдержки в посоле на 2,8 % по сравнению с соленым мясом после низкочастотной обработке. Более интенсивный распад белковых веществ в процессе посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола можно объяснить двумя факторами: во-первых, это усталостные механические разрушения пептидных связей под действием знакопеременных вибрационных нагрузок и, во-вторых, гидролитические изменения белковых макромолекул под действием тканевых протеолитических ферментов.

Таблица 4

Изменение небелкового азота (в % к общему азоту) при посоле свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола с частотой 5 Гц амплитудой 4х10"3м, и последующей выдержке на созревании

в течение 8 ч

Образец Продолжительность посола в условиях низкочастотных колебаний, ч

1 2 3 4

После посола в условиях низкочастотных колебаний рассола После выдержки на созревании 5,44 ± 0,02 5,67 ± 0,04 5,59 ±0,03 5,84 ±0,02 5,76 ±0,01 5,92 ± 0,03 5,81 ±0,01 5,97 ± 0,02

"Содержание небелкового азота к общему азоту в исходном сырье 5,21.

В связи с выше изложенным нами проведены исследования активности саркоплазматических (ц-кальпаин) и лизосомальных (катеп-син Б) тканевых протеолитических ферментов свиной мышечной ткани при посоле в условиях низкочастотных колебаний рассола.

Как видно из результатов исследований (рис.9) активность ц-кальпаина в процессе посола увеличивается. Так к 3-м часам обработки активность фермента возрастает по сравнению с активностью в исходном сырье в 2,1.

Исследования активности катепсина О свининой мышечной ткани в процессе посола в условиях низкочастотных колебаний рассола могут свидетельствовать о том, что в результате низкочастотных колебаний происходит разрушение лизосомальных оболочек, следствием чего является активация катепсинов (рис.10). Максимальная активность катепсина О проявляется к 3-4 часам обработки и составляет 0,68-0,67 мкМ/мин г белка. Снижение активности катепсина О в процессе выдержки на созревании обусловлена с одной стороны ингиби-рующим действием хлорида натрия и с другой частичным разрушени-

ем активного центра фермента под действием знакопеременных нагрузок при воздействии низкочастотных колебаний. После выдержки соленого сырья на созревании в течение 8 ч активность ц-кальпаина уменьшается, вероятно, вследствие увеличения концентрации в мышечной ткани хлорида натрия являющегося ингибитором. Несмотря на это активность фермента остается на достаточно высоком уровне и составляет 0,062 мкМ/ч г белка.

ЙЕ

о 'л

ш г

£ «

к н

ь 5 >

а £

■ч т.

Этапы овра6(ггки мяса

Рис.9 Изменение активности ц-кальпаина в процессе посола мяса (о- исходное сырье, посол в течение 1,2 и 3 ч; 4 — после 8-ми часов выдержки на созревании).

«12 3 4 Этапы обработки мяса

Рис.10 Изменение активности катепсина О в процессе посола мяса (о- исходное сырье, посол в течение 1, 2 и 3 ч; 4 - после 8-ми часов выдержки на созревании).

Для выяснения влияния низкочастотных колебаний рассола на структуру мышечной ткани были проведены гистологические исследования. Как видно из результатов исследований, посол мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола сопровождается частичным разрушением структуры мышечной ткани, набуханием мышечных волокон (рис.11, 12). В основном разрушение структуры мышечных волокон характеризуется образованием полеречно-щелевидных пространств и микротрещин, что приводит к разрыхлению мышечной ткани и увеличению ее проницаемости для посолочных ингредиентов.

На основании выполненных исследований установлено влияние режимных параметров посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола на характер изменения функционально-технологических свойств сырья, микроструктуры, биохимических показателей.

Рис.II Микроструктура охлажденной свиной мышечной ткани (продольный срез х400)

Рис. 12 Микроструктура свиной мышечной ткани подвергнутой посолу в условиях низкочастотных колебаний рассола в течение 3 ч (продольный срез х400)

В четвертой главе «Изучение качественных показателен варено-копченых продуктов из свинины, посоленной в условиях низкочастотных колебаний рассола» представлены результаты исследований влияния нагрева на изменение состава и свойств готовых продуктов из свинины, посоленной в условиях низкочастотных колебаний рассола. Модельные образцы свинины массой 200±5 г были посолены с применением низкочастотных воздействий и затем выдержаны в течение 8 ч при температуре 2±2 "С. После выдержки на созревании соленые образцы подпетливалп и подвергали тепловой обработке: копчению при температуре 40-50 °С в течение 2 ч и варке при температуре 83±2°С до достижения в центре продукта 70-72 "С. Готовые изделия охлаждали до температуры 4-6 °С и проводили исследования.

Сравнительный анализ химического состава готовых продуктов показал, что в образцах варено-копченой свинины, изготовленных из сырья подвергнутого посолу в условиях низкочастотных колебаний рассола при 5 Гц с увеличением амплитуды от 3x10"3 до 4х10"3м количество влаги в готовом продукте повышается. Так при амплитуде колебаний 4хЮ"3м содержание влаги в продукте на 2,6 % выше, по сравнению с образцами, подвергнутыми посолу при амплитуде низкочастотных колебаний Зх10"3м, а хлорида натрия на 2,7 %. При этом содержание белка снижается на 1,2 %, а жира на 4,8 %.

Как свидетельствуют полученные данные при увеличении амплитуды низкочастотных колебаний в процессе посола свинины от 4x10"3 до 5хКГ м. содержание влаги в готовых продуктах снижается на 1,4%, а количество и поваренной соли возрастает на 3,0 %. При этом содержание белка и жира уменьшается на 2,0 и 2,4 % соответственно.

Полученные данные по определению водоудерживающей способности готовых продуктов показали, что при посоле сырья в условиях низкочастотных колебаний рассола с частотой 5 Гц этот показатель имеет наибольшее значение при амплитуде 4х10"3м.

Результаты исследований влияния частоты колебаний в процессе посола мяса при амплитуде 4х10"3м свидетельствуют, что с увеличением частоты от 3 до 5 Гц содержание влаги и водоудерживающая способность готовых продуктов увеличивается, а количество белковых веществ уменьшается. Содержание влаги повысилось на 2,9 % и водоудерживающая способность возросла на 4,7 %. При увеличении частоты колебаний с 3 до 5 Гц количество белка в готовых продуктах снижается на 0,8 %, при увеличении частоты с 5 до 7 Гц на 1,6 %.

Как показали результаты опытов при увеличении частоты колебаний в процессе посола с 5 до 7 Гц водоудерживающая способность готовых продуктов снижается на 1,2 % вследствие частичной потери белковых веществ и деструктивных изменений мышечной ткани. При этом продукты, выработанные из сырья, посоленного в условиях в условиях низкочастотных колебаний рассола при частоте 5 Гц имели наибольший выход 97,8 % по сравнению с готовыми изделиями, полученными из свинины, посол которой осуществлялся при частоте колебаний 3 и 7 Гц.

Результаты исследований структурно-механических свойств варено-копченых продуктов, изготовленных из свинины, посоленной в условиях в условиях низкочастотных колебаний рассола при различной частоте и амплитуде, свидетельствуют, что при постоянной частоте колебаний (5 Гц) с увеличением амплитуды до 4х10 3м наблюдается снижение прочностных свойств варено-копченых продуктов из свинины. Эти данные согласуются с результатами исследований химического состава и физико-химических свойств опытных продуктов. Известно, что с увеличением содержания влаги в готовом продукте снижаются его прочностные свойства, в том числе и за счет лучшей развариваемости соединительной ткани. Так при увеличении амплитуды вибрационных колебаний от 3x10"3 до 4х10"3м напряжение среза снижается на 3,6 %, а при увеличении амплитуды колебаний от 4x10° м до 5х10"3м напряжение среза возросло на 1,5 % вследствие потери продуктом части влаги и уплотнения структуры.

Анализ колориметрических характеристик исследуемых образцов позволил выявить, что с увеличением частоты колебаний при посоле от 3 до 7 Гц уровень светлоты повышается на 5,0 %, а с увеличением амплитуды колебаний от 3x10"3 до 5х10"3м на 6,3 %, одновременно увеличивается показатель красноты на 8,2 % и 11,7 %. Другая составляющая цвета (координата желтизны «Ь*») имеет тенденцию к уменьшению на 9,2 и 5,3 % соответственно с увеличением частоты и ампли-

туды колебаний. В результате чего цветовой тон образцов готовых продуктов смещается в направлении красной области. Динамика колориметрических показателей образцов варено-копченой свинины, изготовленной из сырья подвергнутого посолу в условиях низкочастотных колебаний рассола, дает основание утверждать о повышении стабильности окраски готовых продуктов при увеличении частоты и ам-пл итуды колебаний.

На основании результатов исследований биохимических, физико-химических, структурно-механических и микроструктурных изменений свинины в процессе посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола разработана технология варено-копченых изделий (рис.13).

Рис.13 Технологическая схема производства варено-копченых продуктов из свинины

Сравнительная оценка химического состава опытного продукта, изготовленного из сырья, посол которого осуществляли в условиях

низкочастотных колебаний рассола и контрольного образца, посоленного традиционным способом шприцеванием рассола с последующим массированием в массажере, показала, что по химическому составу продукты отличаются незначительно. В опытных образцах содержание белка на 1,6 % больше, чем в контрольных, практически при одинаковом уровне содержания влаги в продукте (табл.5). Несколько меньшее содержание белка в контрольных продуктах можно объяснить большими потерями азотистых веществ в процессе посола, вследствие более глубоких деструктивных изменений белковых макромолекул при механическом воздействии на продукт и образовании на поверхности кусков мяса слоя белкового экссудата.

Таблица 5

Химических состав и выход варено-копченых продуктов из свинины

Показатель Варено-копченый продукт

Контроль Опыт

Содержание влаги, % Содержание белка, % Содержание жира, % Содержание ЫаС1, % Содержание золы, % Выход, % 65,71 ±0,34 24,63 ±0,12 4,22 ±0,10 2,25 ±0,12 2,31 ±0,11 94,91 ±2,16 66,64 ±0,28 25,17 ±0,15 3,83 ±0,08 2,18 ±0,20 2,14 ±0,09 98,12 ±4,11

При тепловой денатурации вследствие нарушения структуры белковых макромолекул теряются первоначальные гидрофильные свойства мышечной ткани. Согласно данным представленным в табл.6 водоудерживашщая способность продуктов, изготовленных из свинины, посоленной в условиях низкочастотных колебаний рассола на 2,6% выше, чем контрольных. Вероятно, это может быть связано с меньшими потерями белковых веществ в процессе посола сырья в условиях низкочастотных колебаний рассола и меньшими структурными разрушениями мышечной ткани. Активность воды опытных и контрольных продуктов практически была на одном уровне.

Таблица 6

Изменение водоудерживающей способности и активности воды

в варено-копченой свинине

Показатель Продукт

Контроль Опыт

Водоудерживающая способность, % Активность воды 53,82 ±0,52 0,938 ±0,003 55,21 ±0,61 0,930 ±0,005

По цветовым показателям контрольные и опытные продукты существенно не отличались (табл.7). Однако опытные образцы имели более светлую окраску, оцениваемую по показателю светлоты (Ь). Чем выше значение величина Ц тем светлее окраска готового продукта. При этом желтая координата Ь* была немного выше, в опытных образцах. Как видно из данных представленных «индекс красноты» а Л у опытных продуктов был немного ниже, чем в контрольных образцах, однако на общее восприятие цвета готового продукта это не сказалось, о чем свидетельствуют данные органолептической оценки (табл.10).

Таблица 7

Цветовые характеристики контрольных и опытных

варено-копченых продуктов из свинины_

Показатель Варено-копченый продукт

Контроль Опыт

Светлота Ь Краснота а Желтизна Ь Цветовой тон Н Насыщенность 8 «Индекс красноты» а /Ь 52,72 ±0,31 15,38 ±0,24 12,12 ±0,21 0,251 ±0,003 26,23 ±0,19 1,26 ±0,03 53,81 ±0,31 15,27 ±0,24 13,21 ±0,21 0,234 ±0,003 25,14 ±0,19 1,16 ±0,03

Для подтверждения влияния способов посола мяса на ход реакции цветообразования определяли содержание нитрозопигментов, устойчивость окраски и остаточное содержание нитрита натрия в готовых продуктах (табл.8).

Таблица 8

Содержание нитрозопигментов, остаточного нитрита натрия

и устойчивости окраски в готовых продуктах

Показатель Варено-копченый продукт

Контроль Опыт

Содержание нитрозопигментов, % к общим пигментам Устойчивость окраски, % Содержание остаточного нитрита натрия, мг/кг 73,14 ±0,31 82,22 ±0,42 26,63 ±0,25 72,81 ±0,271 81,88 ±0,33 26,91 ±0,41

Анализ результатов исследования конверсии нитрита натрия в процессе технологической обработки сырья показал, что выявленная разница в содержании нитрозопигментов в опытных и контрольных продуктах не оказывает существенного влияния на цветовое восприятие образцов, характеризующихся приемлемой и интенсивной окраской. Устойчивость окраски опытных и контрольных образцов варе-20

но-копченых продуктов была достаточно хорошая, о чем свидетельствуют результаты исследований.

Посол сырья с применением механического массирования или низкочастотных колебаний рассола практически не влияют на содержание остаточного нитрита натрия в готовых продуктах, что свидетельствует об идентичности реакции нитрозирования.

Как известно, нежность готовых продуктов является одним из важных потребительских свойств, определяющим их качество. Результаты исследования структурно-механических характеристик опытных и контрольных варено-копченых продуктов из свинины показали, что применение механического массирования при посоле сырья способствует более глубоким деструктивным изменениям мышечной ткани по сравнению с посолом в условиях низкочастотных колебаний рассола, о чем свидетельствуют величины напряжения среза и пенетрации (табл.9). Как видно из табл.9 напряжение среза опытных продуктов на 9,9 % выше, чем контрольных, а величина пенетрации на 13,6 % меньше. Для оценки пищевой ценности опытных и контрольных продуктов исследовали переваримость их пищеварительными ферментами в опытах in vitro.

Таблица 9

Структурно-механические характеристики варено-копченых продуктов из свинины_

Показатель Варено-копченый продукт

Контроль Опыт

Напряжение среза, кПа Пенетрация, мм 142,73 ±3,54 5,72 ±0,14 156,81 ±5,12 4,94 ±0,22

Результаты исследований показали, что переваримость варено-копченых продуктов не зависит от способа посола мясного сырья. Так к 6 часам гидролиза в опытных образцах продуктов накапливается 15,34 мг тирозин содержащих веществ, а контрольных 15,01 мг.

Органолептическая оценка

Таблица 10

Продукт Внешний вид Цвет на разрезе Вкус Аромат Консистенция Общая оценка

Контрольный 4,66±0,16 4,52±0,11 4,54±0,07 4,65±0,09 4,42±0,06 4,56±0,17

Опытный 4,70±0,14 4,50*0,06 4,56±0,13 4,58±0,06 4,43±0,15 4,55±0,04

Данные органолептйческой оценки (табл.10) исследованных образцов продуктов согласуются с результатами, полученными с помощью инструментальных методов. На основании органолептйческой

оценки и данных, полученных с помощью лабораторной техники, установлено, что варено-копченые продукты, изготовленные из свинины, посоленной в условиях механического массирования и низкочастотных колебаний рассола, обладают высокими качественными показателями.

Как свидетельствуют результаты исследований опытные образцы варено-копченой свинины, несмотря на более светлую окраску (табл.7) и более высокую величину напряжения среза (табл.9), измеренные с помощью инструментальной техники, по органолептическим показателям они не отличались от контрольных.

Для подтверждения безопасности варено-копченых продуктов из свинины, выработанных из сырья, посоленного в условиях низкочастотных колебаний рассола и хранившихся в течение 8 суток при температуре 2-6 °С, были проведены микробиологические исследования (табл.1 1).

Таблица 11

Микробиологические показатели варено-копченых продуктов из свинины_

Продукт КМАФАнМ КОЕ/г, не более Масса продукта (г) в которой не допускается

БГКП (колли-формы) Сульфитре-дуцирующие клостридии З.аигеив Патогенные, в том числе сальмонеллы

Сразу после охлаждения 1x101 н/о н/о н/о

Хранившийся в течение 8 суток 1,1х102 н/о н/о н/о

Результаты исследований показали, что в опытных образцах, хранившихся в течение 8 суток, не выявлено бактерий группы кишечных палочек, сульфитредуцирующих клостридий, патогенной микрофлоры, стафилококков. По общему количеству микроорганизмов продукты не превышали допустимых значений. Опытные продукты соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 и были безопасными для человека.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 10,62 тыс. рублей на I тонну готовой продукции в ценах по данным Росстата на 01.01.2012 года.

выводы

1. Обоснованы параметры посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола при производстве варено-копченых продуктов из свинины. Экспериментально доказано интенсифицирующее влияние низкочастотных колебаний в системе рассол-мясо на характер фильтрационно-диффузиониых процессов проникновения и перераспределения хлорида натрия.

2. Изучено влияние посола свинины в условиях низкочастотных колебаний рассола на свойства соленого сырья и качество готовых мясных продуктов. Установлено, что наибольшее количество поваренной соли накапливается в свинине при амплитуде низкочастотных колебаний 4х10"3м, частоте 5 Гц и продолжительности обработки в течение 3 ч. Обоснована продолжительность выдержки соленого сырья (8 ч) после 3-х часов посола в условиях низкочастотных колебаний рассола обеспечивающая равномерное распределения посолочных ингредиентов по объему продукта.

3. Изучены физико-химические, биохимические, структурно-механические и микроструктурные показатели свинины в зависимости от частоты, амплитуды и продолжительности посола мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола, позволившие установить рациональные режимы обработки: частота колебаний 5-7 Гц, амплитуда 4x10" м. Показано, что интенсивность накопления небелковых веществ при посоле значительно выше, чем при последующей выдержки соленого сырья.

4. Выявлено, что с увеличением частоты и амплитуды низкочастотных колебаний снижается напряжение среза и повышается пластичность образцов соленого мяса.

Микроструктурными исследованиями установлено, что посол мяса в условиях низкочастотных колебаний рассола сопровождается частичным разрушением структуры мышечной ткани и набуханием мышечных волокон. Разрушение структуры мышечных волокон характеризуется в основном образованием поперечно-щелевидных пространств и микротрещин.

Наиболее заметные изменения исследуемых показателей наблюдаются при увеличении частоты от 5 до 7 Гц.

5. Анализ результатов исследований химического состава, физико-химических и структурно-механических показателей варено-копченых продуктов, изготовленных из сырья, посоленного в условиях низкочастотных колебаний рассола, при установленных режимах показал, что для равномерного распределения рассола по объему продукта необходима выдержка сырья после посола в поле упругих колебаний в течение 8 ч при 2 ±2 °С.

6. По результатам исследования конверсии нитрита натрия в процессе технологической обработки сырья выявленная разница показателей координат цвета L, а* и Ь*. содержания нитрозопигментов и устойчивости окраски опытных (73,14 %) и контрольных (74,01 %) готовых продуктов не повлияла на цветовое восприятие образцов, характеризующихся приемлемой интенсивной и устойчивой окраской.

7. Разработана технология варено-копченых продуктов из свинины, посоленной в условиях низкочастотных колебаний рассола. Изучены показатели хранимоспособности продуктов: активность воды, окислительные изменения жира, микробиологические показатели. Результаты микробиологических исследований показали, что в опытных образцах, хранившихся в течение 8 суток при 2-6 °С, не выявлено бактерий группы кишечных палочек, сульфитредуцирующих клостридий, патогенной микрофлоры, стафилококков. По общему количеству микроорганизмов продукты не превышали допустимых СанПиН 2.3.2.1078-01 значений.

Расчетный экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 10,62 тыс. рублей на одну тонну готовой продукции в ценах на 01.01.2012 года по данным Росстата.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Жаринов А.И., Романов В.А., Решетов И.В. Оценка величины буферной емкости пищевых фосфатов// Мясная индустрия, 2003, №7, С.39-41.

2. Ильиных В.В., Забашта А.Г., Решетов И.В. Современные способы интенсификации процесса посола мяса. Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения. Материалы Международной научно-практической конференции. Вып. IX. Книга II. Йошкар-Ола, 2007. С.209-211.

3. Решетов И.В. Влияние вибромассирования соленой говядины на конверсию миоглобина// Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: материалы Международной научно-практической конференции: Мосоловские чтения, вып.XI.- Йошкар-Ола, 2009. - С.358-359.

4. Решетов И.В. Посол мяса в условиях вибрации рассола. Материалы конференции по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов за 2009 год. Саратов. 2010. С.77-79.

5. Решетов И.В., Лисицын А.Б. Влияние вибрационной обработки на скорость накопления хлорида натрия в свинине. Инновационные аспекты переработки мясного сырья и создание конкурентоспособных

продуктов питания: 13-я Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти В.М.Горбатова. М.: ВНИИМП. 2010. -С.135-137.

6. Лисицын А.Б., Решетов И.В. Исследование диффузионных процессов и технологических свойств свинины при вибрационном посоле// Все о мясе, 2011.- № 1.- С.24-27.

7. Решетов И.В. Влияние гидроимпульсного посола па изменения биохимических свойств мяса// Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения. Международная научно-практическая конференция. Йошкар-Ола 2011,- С.299-300.

9. Лисицын А.Б., Решетов И.В. Влияние гидроимпульсного посола на качественные показатели варено-копченых изделий нз свинины// Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения. Международная научно-практическая конференция. Йошкар-Ола 2011.- С.298.

10. Лисицын А.Б., Решетов И.В. Применение низкочастотных колебаний при производстве продуктов из свинины// Мясная индустрия. 2011, октябрь С.49-52.

11. Решетов И.В. Влияние вибрационных воздействий при посоле мяса на активность тканевых ферментов// Материалы XLIX отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников за

2010. 4.1, ВГТА. Воронеж. 2011,-С. 176.

12. Решетов И.В. Колориметрические характеристики продуктов из свинины// Материалы XLIX отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников за 2010. 4.1, ВГТА. Воронеж. 2011 .-С. 177.

13. Решетов И.В. Влияние посола сырья в условиях вибрации на микроструктуру варено-копченой свинины// Молодые ученые - пищевой и перерабатывающей промышленности АПК. Материалы научно-практической конференции студентов и молодых ученых. Саратов

2011. - С.74-76.

Тираж 100 зі«.

Заказ №

ООО «Полиграф» 1093 16 Москва, ул. Талалихмиа, 26

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГНУ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ им. В.М. Горбатова

61 12-5/2079 На правах рукописи

РЕШЕТОВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОСОЛА МЯСА В УСЛОВИЯХ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ РАССОЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВАРЕНО-КОПЧЕНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ СВИНИНЫ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель академик РАСХН, доктор технических наук, профессор А.Б.Лисицын

Москва 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................ 4

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ........................................... 6

1.1 Структура, физико-химические и биохимические свойства мышечной ткани....................................................... 6

1.1.1 Состав, свойства и структура мяса ..............................................................6

1.1.2 Послеубойные изменения в углеводной системе............... 12

1.2.3 Характеристика белковых структур.............................. 15

1.2 Изменения свойств мяса в процессе посола ..................... 17

1.2.1 Филътрационно-диффузионные процессы при

посоле мяса ............................................................. 18

1.2.2 Изменение физико-химических и биохимических

свойств мышечной ткани в процессе посола..................... 22

1.3 Способы интенсификации посола мяса.............................. 29

1.4 Заключение............................................................... 36

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ......................................................... 40

2.1 Постановка опытов и схема проведения эксперимента............. 40

2.2 Методы исследований ..................................................... 43

ГЛАВА 3 ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

РАССОЛА НА СВОЙСТВА СВИНИНЫ ............................ 49

3.1 Влияние частоты и амплитуды низкочастотных колебаний рассола на распределение хлорида натрия по объему

куска мяса ..................................................................... 49

3.2 Влияние низкочастотных колебаний рассола на изменение массы и водоудерживающей способности мяса

в процессе посола ........................................................................ 56

3.3 Исследование физико-химических и структурно-механических свойств свинины подвергнутой посолу в условиях

низкочастотных колебаний рассола....................................60

3.4 Изменение биохимических свойств мышечной ткани............... 63

3.5 Микроструктурные изменения свинины при посоле

в условиях низкочастотных колебаний рассола..................... 73

3.6 Заключение.................................................................... 77

ГЛАВА 4 ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ВАРЕНО- КОПЧЕНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ СВИНИНЫ, ПОСОЛЕННОЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ РАССОЛА ................................................. 81

4.1 Химический состав и физико-химические показатели продуктов из свинины..................................................... 81

4.2 Структурно-механические свойства и микроструктура

готовых продуктов.......................................................... 85

4.3 Цветовые и органолептические характеристики варено-копченых продуктов из свинины............................... 92

4.4 Разработка технологии варено-копченых продуктов из свинины...................................................................... 94

4.5 Заключение.................................................................... 106

ВЫВОДЫ............................................................................... 113

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА............................................. 115

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................ 133

ВВЕДЕНИЕ

Развитие мясной отрасли в современных условиях тесным образом связано с формированием принципиально нового подхода к организации производства, предполагающего реальное использованием эффективных способов переработки мясного сырья и улучшения на этой основе качества и потребительских свойств вырабатываемых продуктов.

В связи с этим несомненна научная и практическая значимость исследований, направленных на совершенствование сложного многофакторного процесса посола сырья, который является во многом определяющей стадией изготовления соленых мясных продуктов. Многогранность процесса посола определяет необходимость изучения процесса накопления посолочных веществ и их распределения по объему продукта, характера и глубины биохимических изменений, протекающих в сырье при его созревании

Перспективным направлением в решении задачи совершенствования процесса посола является создание и внедрение новых эффективных технологий и высокопроизводительного оборудования.

Для интенсификации процесса посола и улучшения качественных показателей соленых мясопродуктов в настоящее время применяются механические способы обработки сырья: шприцевание рассола иглами и безыгольная инъекция, массирование и тумблирование. Механическую обработку часто сочетают с использованием повышенного или пониженного давления, применением вибрации, биологически активных веществ.

Вопросу интенсификации посола сырья при производстве мясных продуктов посвящено много работ отечественных и зарубежных авторов (Большакова A.C., Борескова В.Г., Борисенко A.A., Горбуновой H.A., Лимонова Г.Е., Лисицына А.Б., Ивашова В.И., Гноевого A.B., Кудряшова Л.С., Забашты А.Г., Мадагаева Ф.А., Addis Р.В., Cassidy R.D., Wollen А., Krause R, J., Konig J., Du-bielzy K.A., Motucka R.R.).

Одним из направлений, позволяющим значительно интенсифицировать существующие технологические процессы и создавать новые технологии, является использование колебательных и волновых эффектов - вибрации. Вибрационная техника и технология доказали свою эффективность в решении ряда проблем мясной отрасли: при осадке колбас, экстракции ферментов и жира из животного сырья.

Однако существующие исследования по использованию вибрационной обработки в технологических процессах производства мясных продуктов в основном касаются вопросов обработки фаршевых мясопродуктов в вибросмесителях при изготовлении вареных и полукопченых колбас, при проведении осадки колбасных батонов и обработки кусковых продуктов в вибромассажерах. В литературе содержатся отдельные сведения о влиянии виброобработки мяса в рассоле на изменение его функционально-технологических свойств.

Изучение влияние низкочастотных колебаний рассола на биохимические, физико-химические и структурно-механические свойства мышечной ткани позволит разработать научно-обоснованные технологии посола мяса с использованием низкочастотных колебаний рассола при изготовлении крупнокусковых мясных продуктов.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Структура, физико-химические и биохимические свойства мышечной ткани

Различные ткани мяса разделяют по промышленному значению - это мышечная, жировая, соединительная, хрящевая, костная ткани и кровь. В среднем мясо содержит в %: 50-60 мышечной ткани, 3-20 жировой, 9-14 соединительной и 15-22 костной. Это разделение достаточно условно, однако имеет практический смысл, учитывая, что некоторые из них не полностью могут быть отделены друг от друга и соответственно использованы. Соотношение в туше названных тканей в составе мяса определяется видом, породой, полом, возрастом, характером откорма, упитанностью животных, а также анатомическим расположением в туше. Наиболее ценными в пищевом отношении являются мышечная и жировая ткани. Наличие в мясе белков и жиров обуславливают его пищевую ценность.

1.1.1 Состав, свойства и структура мяса

Мышечная ткань составляет более 40 % массы тела животного и выполняет ряд важных физиологических функций: движения, кровообращения, дыхания и др.

Тщательно препарированная мышечная ткань состоит примерно из 7275 % воды и 28-25 % сухого вещества. В составе сухого вещества содержится 16,0 - 22,0 % белковых веществ, 0,5-3,5 % липидов, 1,0 - 1,7 % азотистых экстрактивных веществ, 0,7-1,35% углеводов и 0,8-1,8% минеральных веществ [69, 106].

Исследования структуры и свойств животных тканей, а также изменений, которые происходят при обработке мяса после убоя животных, представляют интерес как для науки о мясе, так и для практики.

По морфологическому строению различают мышечную ткань двух типов: поперечнополосатую и гладкую. К поперечнополосатым мышцам относится скелетная мускулатура. Гладкие мышцы находятся в стенках пищеварительного тракта, диафрагмы, кровеносных сосудов, матки и др. Мускулатурой смешанного типа является сердечная мышца. По питательным и вкусовым достоинствам мышечная ткань является наиболее важным составляющим компонентом мяса и мясных продуктов. Наибольший интерес в технологии мясных продуктов представляет поперечнополосатая мускулатура [52, 69].

В зависимости от сократительных свойств, гистохимической окраски и утомляемости мышечные волокна подразделяют на две группы - красные и белые.

Красные мышечные волокна содержат большое количество митохондрий с высокой активностью окислительных ферментов. Эти мышцы участвуют в движениях, не требующих значительных усилий, - например, в поддержании конституции животного [2].

У белых мышечных волокон проявляется высокая активность ферментов гликолиза, значительная сила сокращения. Поэтому двигательные единицы, состоящие из белых волокон, обеспечивают быстрые, но кратковременные движения, требующие рывковых усилий [8].

Основным структурным элементом мышечной ткани является мышечное волокно, состоящее из сложных, вытянутых в длину клеток (рис.1). Длина этих вытянутых клеток может достигать до 15 см, а толщина до 10-100 мкм. Мышечные волокна слагаются в первичные пучки. В пучке волокна разделяются тонкими прослойками межклеточного вещества, состоящего из тонких и нежных соединительнотканных волокон и полужидкого бесструктурного вещества и представляет собой рыхлую соединительную ткань - эндомизий, связанный с волокнами. Первичные мышечные пучки объединяются в пучки вторичные, третичные и т.д. Пучки высшего порядка покрыты соединительнотканной оболочкой - перимизием и в совокупности образуют мускул. Эндомизий и перимизий создают своеоб-

разный каркас мышцы. Их прочность влияет на жесткость мышечной ткани и их относят к категории внутримышечной

соединительной ткани. Мускул также покрыт оболочкой - эпимизием. Пе-римизий и эпимизий состоят из коллагеновых волокон различной структуры и прочности и содержат различное количество эластиновых волокон. В перимизий и эпимизии мышц хорошо откормленных животных находятся жировые клетки, образующие так называемую мраморность на поперечном разрезе мускула [73, 92,156].

От 60 до 65 % объема мышечных волокон занимают миофибриллы -длинные тонкие нити вытянутые вдоль волокна, похожие на провода в кабеле, которые расположены параллельно оси волокна. Их диаметр составляет 1-2 мкм (к примеру, человеческий волос имеет толщину около 50 мкм). Мышечное волокно покрыто эластичной оболочкой - сарколеммой (рис.2).

Функциональной единицей мышечного волокна является миофибрилла. Миофибриллы занимают практически всю цитоплазму мышечного волокна. Каждая миофибрилла имеет периодическое строение. Повторяющаяся структура в составе миофибриллы называется саркомером. Саркомер имеет длину около 2,5 мкм. Граница между двумя саркомерами называется 7-диском. В

эпимизии

мышца пучок мышечных болокон мышечное до л окно

у соединительная ткань

Рис.1 Схематическое строение мышечного волокна

Ъ-диске находится а-актинин, который служит для прикрепления актиновых филаментов к 2-диску [76, 163].

Видимая в оптический микроскоп поперечная исчерченность мышечного волокна обусловлена наличием регулярно чередующихся по длине двояко-преломляющих проходящий свет дисков - анизотропных, имеющих темный цвет и однопреломляющих свет - изотропных, более светлых. Различают более темные А-полосы и светлые 1-полосы (рис.3). Каждую 1-полосу пересекает так называемая Z- линия (или Z- диск).

А- полосы состоят из «толстых» нитей миозина, которые располагаются перпендикулярно оси волокна. I - полоса состоит из «тонких» нитей актина. Н - зоной миофибрилл называется область, в которой против филаментов миозина не расположены филаменты актина. В области I- полосы, наоборот, филаменты актина располагаются таким образом, что против них нет миозина

митохондрии

Рис.2 Схематическое изображение пучка мышечного волокна

[4,137].

схе-ское изо-

~ „г,.,*, волокна

сухожилие __________ _______ ___сухожилие

(а)

вся мышца

50-100 и

фибриллы

мышечное волокно

1-2 М т шшшшш\ шшпш \ \ со

изолированная мышечная фибрилла Ьполоса А-полоса 1-полоса

г-линия Н-зона 2-линия

йяя

'"Л

Щу_

(Ь)

(«О

ние миофибриллы Рис. 3 Структурная схема мышечной ткани

матиче-браже-

Перпендикулярно от Ъ-диска отходят нити Б-актин а, связанные с тропо-миозином и тропонином. Актиновые филаменты, называемые также тонкими

о

нитями имеют одинаковую длину порядка 0,7-1,2 мкм и диаметр около 80 А. Тонкие нити, идущие от противоположных 7-дисков навстречу друг другу, не перекрываются. С тонкими нитями в скелетных мышцах связан белок небулин с молекулярной массой 500-800 кДа [144].

В центре саркомера вдоль его оси расположены миозиновые филаменты, длиной около 1,6 мкм и толщиной около 0,01 мкм (100-120 А) . Они называются также толстыми нитями.

Структурная схема расположения филаментов актина и миозина в поперечнополосатой мышце приведена на рис.4. Оба вида филаментов соединяются поперечными связями, которые образуются из «шишечек», выступающих

I-полоса Г-и

А-полоса

1-полоса

Н-зона

2-линия

2-линия

М-линия у филамент миозина

филамент

актина

Рис.4 Расположение филаментов актина и миозина в поперечнополосатой скелетной мышце

по сторонам толстых филаментов и являющихся их составной частью. Эти «шишечки» или «головки» расположены не только в одной плоскости, но и в виде винтовой лестницы. «Шишечки», лежащие в одной плоскости, соприкасаются через определенные промежутки с актиновыми филаментами. При этом вокруг одного филамента миозина группируется шесть филаментов актина, а вокруг одного филамента актина - три филамента миозина [157].

Очень тонкие эластичные филаменты (нити) коннектина связывают мио-зиновые филаменты с Ъ-диском и являются ответственными за расположение миозиновых филаментов в центре саркомера. Коннектин - это самый большой из описанных к настоящему времени белков. Его молекулярная масса составляет порядка 2800 кДа [146, 148].

Белки мышечной ткани подразделяют на условно растворимые в воде (белки саркоплазмы), растворимые в солевых растворах (белки миофиб-рилл) и нерастворимые в водно-солевых растворах - белки стромы. Белки миофибрилл, образуя трехмерную сетку, определяют свойства мяса и, в частности, влагосвязывающую способность, набухание и нежность мяса [89].

1.1.2 Послеубойные изменения в углеводной системе

При переработке животного сырья на всех ее этапах происходят биохимические и связанные с ними физико-химические превращения различных компонентов исходного сырья. Важным послеубойным процессом является созревание мяса, в результате которого оно становится нежным, приобретает сочность, свойственный ему вкус и аромат [103, 132].

В процессе автолиза мяса при низких положительных температурах (0...+4 °С) в начальный период после убоя до наступления выраженных посмертных изменений мясо имеет мягкую консистенцию, обладает высокой влагосвязы-вающей способностью, розово-красной окраской. В момент посмертного окоченения мясо становится твердым, резко снижается его водосвязывающая способность. После развития максимума посмертного окоченения происходит постепенное повышение нежности, сочности, водосвязывающей способности мяса, накапливаются продукты распада компонентов мяса, являющихся предшественниками аромата и вкуса готовых продуктов.

Созревание мяса является одним из наиболее важных технологических процессов мясного производства. Ферментативная природа автолитических изменений мышечной ткани после убоя животных впервые была высказана [96, 97] и в дальнейшем подтверждена рядом отечественных и зарубежных исследователей [49, 82, 85, 103, 129]. При этом основное значение имеет действие двух ферментных систем: группы ферментов, ответственных за сокращение и расслабление мышечных волокон, и системы, гидролитических ферментов, катализирующих процессы распада компонентов животных тканей. Эти процессы взаимосвязаны, но их роль на разных этапах автолиза различна.

Вначале автолиза происходит гидролиз гликогена под действием гликози-даз содержащихся в саркоплазме клеток до молочной кислоты, а на более поздних стадиях, когда реакция среды становится кислой, из лизосом высвобождаются гликозидазы гидролизующие гликоген до глюкозы [72].

Следствием распада гликогена и АТФ, и накопления молочной и ортофос-

форной кислот является сдвиг реакции среды мышечной ткани в кислую область. Большое значение имеет содержание гликогена в мышцах перед убоем, которое, в зависимости от упитанности и состояния животного, может колебаться от 300 до 1000 мг% и более [120].

У здоровых, отдохнувших животных величина рН мяса вскоре после убоя находится в пределах 6-7ед. Затем она снижается и в состоянии посмертного окоченения может достигать значений 5,7-6,1 и ниже.