автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии реструктурированного мясопродукта с использованием белковых структурообразователей животного происхождения

На правах рукописи

Омаров Руслан Сафербегович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕСТРУКТУРИРОВАННОГО МЯСОПРОДУКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЛКОВЫХ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 8 НОЯ 2013

005541387

Ставрополь - 2013

005541387

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ставропольский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доктор сельскохозяйственных наук, доцент Сычева Ольга Владимировна

Официальные оппоненты: Брацихин Андрей Александрович

доктор технических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», директор института строительства, транспорта и машиностроения

Запорожский Алексей Александрович

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», профессор кафедры технологии мясных и рыбных продуктов

Ведущая организация: ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции» Россельхозакадемии (НИИММП), г. Волгоград

Защита состоится 20 декабря 2013 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 при ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корпус 3, ауд. 506.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1. С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах СКФУ www.ncfu.ru и ВАК РФ Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru/ru/dissertation/.

Автореферат разослан «_»_2013 г.

Ученый секретарь /

диссертационного совета A4JJJy*iYu^

доктор технических наук, профессор / Шипулин В. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Известно, что для поддержания здоровья и работоспособности организма человека решающее значение имеет полноценное питание, важную роль в котором играют мясные продукты. Этот аспект обуславливает одно из приоритетных направлений государственной политики, направленной на увеличение производства высококачественных продуктов питания. При этом важно отметить, что современное понятие качества пищевой продукции вообще и мясной в частности не только подразумевает наличие у нее желаемых сенсорных характеристик, но и учитывает ее безопасность и высокую биологическую ценность.

Большой вклад в развитие научных и практических аспектов производства высококачественных мясных продуктов, отвечающих требованиям здорового питания, внесли JI.B. Антипова, JI.A. Борисенко, Т.М. Гиро, И.Ф. Горлов, Г.В. Гуринович, М.Б. Данилов, А.И. Жаринов, A.A. Запорожский, Г.И. Касьянов, JI.C. Кудряшов, В.В. Прянишников, И.А. Рогов, A.B. Устинова, И.М. Чернуха, Т.Ф. Чиркина, В.И. Шипулин, R. Cassidy, D. Balac, G. Feiner и др.

Одним из популярных мясных продуктов в нашей стране является ветчина, представляющая собой реструктурированный мясной шрот. При этом получение качественного продукта во многом зависит от реструктуризации — воссоздания монолитной структуры мяса из кусочков. В этой связи определенный интерес представляет использование дополнительно вносимых «склеивающих» компонентов. В существующих технологиях чаще всего для этой цели используются крахмалы, карраги-нан и соевые белки, а в качестве посолочного компонента, улучшающего функционально-технологические свойства (ФТС) мясного сырья, применяются пищевые фосфаты. Использование данных добавок формирует необходимые потребительские и технико-экономические характеристики продукции, однако не учитывает изменения пищевой и, самое главное, биологической ценности и безопасности продукции.

Таким образом, исследования, направленные на разработку технологии реструктурированного мясопродукта с использованием рецептурных компонентов, способствующих повышению его качества и безопасности, при обеспечении достаточно высокого уровня экономической эффективности, являются современными и актуальными.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка технологии производства реструктурированного ветчинного мясопродукта с использованием белковых структурообразователей животного происхождения и альтернативного посолочного компонента.

Для достижения поставленной цели в рамках данной работы решались следующие задачи:

— обосновать выбор белковых структурообразователей животного происхождения для использования в производстве реструктурированных мясопродуктов;

— установить возможность использования цитрата натрия трех-замещенного в качестве альтернативы пищевым фосфатам при производстве реструктурированных мясопродуктов;

— исследовать влияние вносимых ингредиентов в совокупности с механической обработкой сырья в посоле на формирование функционально-технологических характеристик соленого полуфабриката и готового продукта;

— оценить эффективность процесса реструктуризации в опытном образце реструктурированного продукта;

— разработать технологию производства нового вида реструктурированного ветчинного мясопродукта;

— исследовать показатели качества и безопасности разработанного продукта, а также его биологической ценности;

— провести промышленную апробацию предлагаемой технологии, дать оценку экономической эффективности производства реструктурированной ветчины;

— разработать и утвердить техническую документацию на производство нового вида реструктурированного мясопродукта.

Научная новизна. Обоснована перспективность совместного использования молочных белково-углеводных концентратов (МБУК), а также белковых препаратов на основе соединительнотканных и плазменных белков при производстве реструктурированных мясопродуктов.

Доказана возможность и обоснована дозировка внесения цитрата натрия трехзамещенного в качестве посолочного компонента взамен пищевых фосфатов.

Научно обоснованы дозировки внесения МБУК «Лакт-ОН» и комбинированного белкового препарата АргоРСЖК НР85, обеспечивающие получение продукции высокого качества.

Описаны особенности протекания процесса реструктуризации при введении в рецептуру МБУК и комбинированных препаратов животных белков.

Разработана технология производства ветчинного реструктурированного мясопродукта, обладающего высокими качественными показателями и биологической ценностью, а также функциональной направленностью за счет присутствия в продукте пребиотика лактулозы.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований легли в основу разработки нового вида реструктурированного мясопро-

дукга ветчина вареная в оболочке «Ставропольская». Проведена промышленная апробация разработанной технологии в условиях ООО «Маяк», г. Зеленокумск. Разработана и утверждена техническая документация на производство данного вида мясного продукта. Новизна предлагаемых технических решений подтверждена положительным решением о выдаче патента на изобретение «Композиция для производства ветчины вареной в оболочке» (регистрационный номер 2012118125 от 03.05.2012).

Диссертационные исследования выполнялись при финансовой поддержке гранта Ставропольского государственного аграрного университета в области науки и инноваций для молодых ученых, фонда содействия развитию малых форм предприятия в научно-технической сфере (конкурс УМНИК), а также гранта Всекавказского молодежного форума «Машук 2013».

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на региональных, всероссийских и международных конференциях, конкурсах и выставках: программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК) - государственный контракт на выполнение НИОКР; конкурс на соискание грантов Ставропольского государственного аграрного университета в области науки и инноваций для молодых ученых (Ставрополь, 2011)—грант 1 степени; национальный этап Международного студенческого конкурса «Лучший студенческий инновационный продукт питания. Ecotrophelia Europe 2011» (Саратов, 2011)- диплом 3 степени; Всероссийский смотр-конкурс лучших пищевых продуктов, продовольственного сырья и инновационных разработок (Волгоград, 2011) - золотая медаль; V Международная научно-практическая конференция «Инновационные направления в пищевых технологиях» (Пятигорск, 2012); XII Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи (Москва, 2012) - премия Президента «Призер»; Всероссийский конкурс научных работ студентов, аспирантов и молодых ученых (Кемерово, 2012); XIV Агропромышленная выставка «Золотая осень» (Москва, 2012) - бронзовая медаль; Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и научных сотрудников «Развитие АПК Юга России» (Анапа, 2012) - диплом победителя; конкурс молодежных проектов Всекавказского молодежного форума «Машук 2013» (Пятигорск, 2013) - грант на реализацию проекта.

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 19 печатных работ, в том числе 3 из перечня ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 121 странице компьютерного текста, содержит 23 таблицы и 21 рисунок. Список литературы включает 162 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационного исследования.

В первой главе рассмотрены современные тенденции в сфере производства реструктурированных мясопродуктов, выявлены возможные направления их совершенствования. Дана сравнительная характеристика современных белковых струкгурообразователей животного происхождения. Рассмотрены виды механической обработки сырья в посоле с позиции их возможного влияния на качество реструктурированных мясопродуктов. Представлен анализ научной литературы по возможности использования различных посолочных компонентов в качестве альтернативы пищевым фосфатам. На основании анализа литературных данных сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе дана характеристика объектов исследования, представлены схема проведения (рисунок 1 ) и методы исследований.

При проведении экспериментальной части определялись массовые доли: влаги и сухих веществ (1), белка (2), жира (3), золы (4), поваренной соли (5), величина рН (6), водосвязывающая способность (7), влагоудержи-вающая способность (ВУС) (8), предельное напряжение сдвига (ПНС) (9), органолептическая оценка (10), потери при термообработке (И), усилие резания ( 12), остаточное содержание нитрита натрия (13), критическая концентрация гелеобразования (14), оценка сбалансированности незаменимых аминокислот (15), содержание лактозы (16), содержание лактулозы (17), индекс растворимости (18), водопоглощающая способность (19), аминокислотный состав (20), выход готового продукта (21 ), микробиологические показатели (22), химико-токсикологические показатели (23), энергетическая ценность (24), микроструктурные исследования (25), изучение показателей биологической ценности продукта в опытах in vivo (26), статистическая обработка экспериментальных данных (27).

Основные исследования проводились на базе лабораторий Ставропольского государственного аграрного университета и Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. Обработка экспериментальных данных проводилась с помощью программ Microsoft Office Excel 2007 и Statistica v.6.0 с использованием методов математической статистики. Повторность опытов 3-5-кратная.

В третьей главе приводятся результаты исследований по изучению свойств и качественных показателей белковых добавок, а также цитрата натрия для определения целесообразности его использования в качестве посолочного компонента. Среди большого ассортимента белковых добавок, представленных на рынке функциональных ингредиентов, особого

внимания заслуживают МБУК. Такие концентраты выгодно отличаются высокой биологической ценностью, хорошей функциональностью и низкой себестоимостью, что обуславливает возможность их использования в технологиях мясных продуктов, в том числе функциональной направленности. Созданием МБУК занимаются ученые СКФУ (г. Ставрополь), где под руководством академика РАСХН А.Г. Храмцова разработана линейка молочных бифидогенных концентратов, в которых часть лактозы изо-меризована в мощный пребиотик - лактулозу. В качестве исследуемых концентратов были выбраны «Лактобел» и «Лакт-ОН».

Анализ литературных источников, обоснование выбора направления диссертационного исследования

не

Выбор объектов и методов исследований

Молочные белково-углеводные концентраты ,1,2,4,6,15,16,17,18,19,20,27

Препараты животных белков 2, 3,4,6, 14,15,20,27 ^

Цитрат натрия трехзамещенный _1Л 27

Изучение влияния на ФТС мясных систем 1,6,7,11,27

Приготовление и исследование модельных образцов реструктурированного мясопродукта 1,6, 7, 8,9,10,11,12,25,27

ЗЕ

Анализ и статистическая обработка экспериментальных данных

3

Разработка технологии производства реструктурированного мясопродукта

Всестороннее изучение показателей качества и безопасности разработанного продукта 1,2.3,4,5.6,8, 10, 12, 13,15,20,21,22,23,24, 26,27

_х'

'Разработка технической документации, расчет) технико-экономических показателей )

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

Изучение органолептических характеристик показало наличие у данных концентратов высоких сенсорных характеристик, что позволяет использовать их при разработке новых видов мясопродуктов.

Результаты исследований физико-химических и функционально-технологических показателей рассматриваемых концентратов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические и функционально-технологические характеристики МБУК «Лакт-ОН» и «Лактобел»

Показатель «Лакт-ОН» «Лактобел»

Массовая доля, %

— сухих веществ 96,2 95,3

— белка 26,3 27,4

— углеводов, в том числе: 61,4 59,2

— лактулозы 14,2 10,8

— минеральных веществ, в том числе: 9,4 10,2

— кальция 2,53 1,24

Величина рН, ед. 6,76 6,82

Водопоглощающая способность, % 168,0 137,0

Индекс растворимости, см3 сырого осадка 0,29 0,65

Анализ представленных данных выявил незначительные отличия в химическом составе концентратов, однако важно отметить, что концентрат «Лакт-ОН» имеет некоторые преимущества: содержит на 3,4% больше лактулозы, обладает большей водопоглощающей способностью (на 31% в сравнении с «Лактобелом»), характеризуется лучшей растворимостью (индекс растворимости 0,29 против 0,65 см3 сырого осадка). Это обусловлено разным состоянием их белковой составляющей ввиду особенности технологии производства концентрата «Лакт-ОН», предопределяющей перевод основного количества белка в форму гидролизатов и казеинатов, обладающих повышенными ФТС в сравнении с казеином за счет наличия высоких поверхностно-активных свойств, обусловленных разделением гидрофобных и гидрофильных участков аминокислотной цепи. Таким образом, свойства МБУК «Лакт-ОН» позволят получить дополнительные технологические преимущества, способствуя более равномерному распределению белковых компонентов в мясной системе, в том числе с проникновением в пространство между мышечными волокнами. Содержание в МБУК «Лакт-ОН» значительного количества кальция будет способствовать обогащению данным макроэлементом готового продукта,

а также создаст предпосылки к улучшению гелеобразования кальций-зависимых белков.

Для оценки биологической ценности рассматриваемых концентратов были изучены их аминокислотный состав и сбалансированность по незаменимым аминокислотам (таблица 2).

Таблица 2 - Содержание незаменимых аминокислот и их сбалансированность в МБУК «Лакт-ОН» и «Лактобел»

Незаменимые аминокислоты Эталон ФАО/ВОЗ «Лакт-ОН» «Лактобел»

г/100 г белка скор, % г/100 г белка скор, %

Валин 5,00 5,88 117,60 3,21 64,20

Фенилаланин + тирозин 6,00 5,57 92,83 3,43 57,17

Изолейцин 4,00 4,96 124,00 3,00 75,00

Лейцин 7,00 9,06 129,43 3,93 56,14

Метионин + цистин 3,50 3,15 90,00 4,39 125,43

Треонин 4,00 4,56 114,00 4,46 111,50

Триптофан 1,00 1,42 142,00 1,32 132,00

Лизин 5,50 6,83 124,19 3,82 69,45

Сумма НАК 36,00 41,43 - 27,56 -

Коэффициент утилитарности аминокислотного состава (и), дол. ед. 1,00 0,78 - 0,71 -

Сравнивая аминокислотные скоры концентратов «Лакт-ОН» и «Лактобел», можно увидеть, что полноценность белка первого выше за счет меньшего количества лимитирующих аминокислот - 2 против 5, а также большего суммарного содержания незаменимых амииокислот. Кроме того, более высокий коэффициент утилитарности аминокислотного состава белка концентрата «Лакт-ОН» говорит о лучшей его сбалансированности и усвояемости.

Таким образом, на основании оценки комплекса показателей мы приходим к выводу о перспективности использования МБУК для создания новых мясных продуктов, при этом большими преимуществами обладает концентрат «Лакт-ОН». Проведенные исследования позволили предположить, что данный концентрат способен стать эффективным белковым адгезивом и синергистом гелеобразования при реструктуризации мясной системы. Однако из-за отсутствия у него гелеобразующей способности рациональным видится его совместное применение с эффективными белковыми гелеобразователями.

Наиболее широко используемыми белковыми гелеобразователями животного происхождения являются препараты соединительнотканных белков, что обусловлено их высокими функциональными свойствами и широкими возможностями использования. Однако коллагеновые белки являются неполноценными, в свете чего целесообразно их применять в комбинации с полноценными белками.

С учетом вышеизложенного объектами исследования стали как белковые препараты на основе чистых соединительнотканных белков (БСАЫРКО В1195), так и комбинированные препараты, созданные на основе коллагенового белка и свиной плазмы крови (АргоРОЯК НР85 и 8САОТ1Ю 730/8Р).

Результаты исследования состава и свойств изучаемых белковых препаратов приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Состав и свойства препаратов животных белков

Массовая доля, % Значения

вСАКРНО В1*95 вСА^КО 730/5 Р АргоРСШК НР85

- белка 89,23 76,37 79,71

— влаги 2,74 8,62 5,59

-жира 6,31 7,78 2,9

— золы 1,55 6,26 10,85

Величина рН (1% дисперсии), ед. 7,11 6,89 7,71

Критическая концентрация гелеобразования (ККГ), % 6,51 9,18 9,35

Исследуемые добавки характеризуются высоким содержанием белка и хорошей способностью к гелеобразованию, обладая при этом выгодным значением активной кислотности с позиции влияния на свойства мышечных белков. Лучшие показатели гелеобразования препарата БСАЫРЯО ВЯ95 связаны с большим содержанием в нем коллагена.

Важным качественным показателем белковых гелей является их стабильность. Соединительнотканные белки дают плотные гели, которые однако не стабильны при повышении температуры, что не всеща позволяет гарантировать высокое качество готового продукта. В то же время присутствие термонеобратимых белков плазмы крови может способствовать повышению термостойкости гелей. Для установления правомерности выдвинутого предположения были проведены исследования динамики

влияния температурного фактора на прочностные характеристики гелей, образуемых изучаемыми препаратами животных белков (рисунок 2).

5000

4000

« 3000 С

X 2000 С

1000

о

4 °С 20 °С 30 °С 40 °С

БСА^РО ВЯ95 Темттрпятлтя

БСАМРЯО 730^ Температура

-Ф-АргоРОЯК НР85

Рисунок 2-Динамика изменения прочностных характеристик гелей рассматриваемых препаратов животных белков

Анализ полученных графиков показал, что лучшей термостабильностью обладает белковый препарат АргоРСЖК НР85, характеризующийся меньшей степенью снижения прочностных характеристик на всем изучаемом температурном интервале. Это связано с большим содержанием в нем белков плазмы крови, способствующих формированию более стабильной пространственной сетки геля. Данное свойство может положительно сказаться на стабильности качества готового продукта, в том числе создавая предпосылки к предотвращению проявления в нем синерезиса.

Для оценки биологической ценности рассматриваемых добавок был изучен их аминокислотный состав, представленный в таблице 4.

Оценка качества белка исследуемых препаратов выявила явное преимущество препарата АргоРОЯК НР85, характеризующегося полноценностью и хорошей сбалансированностью аминокислотного состава общего белка благодаря содержанию в нем всех эссенциальных аминокислот. Это выгодно отличает его от препаратов чистых соединительнотканных белков (8САЫРЯО ВК95), в которых наряду с общей бедностью аминокислотного состава отмечается отсутствие незаменимой аминокислоты триптофана. Сравнение коэффициентов утилитарности аминокислотного состава с аналогичным препаратом ЗСАЫРКО 73 0/Б Р показало, что АргоРОЯК НР85 значительно лучше сбалансирован по незаменимым аминокислотам.

Таблица 4 - Аминокислотный состав белковых препаратов

Аминокислота Эталон ФАО/ ВОЗ Содержание, г /100 г белка

8СА^ИО В 1*95 8САЯРЯО 730^ АргоРОЯК НІ85

Валин 5,00 2,42 3,18 4,44

Треонин 4,00 2,24 2,57 3,47

Триптофан 1,00 0,01 0,28 0,50

Изолейцин 4,00 1,54 1,66 2,31

Лейцин 7,00 2,82 4,41 5,20

Лизин 5,50 4,11 4,32 5,92

Мети овин + цистин 3,50 1,27 1,49 1,88

Фенилаланин + тирозин 6,00 3,26 4,62 5,00

Сумма НАК 36,00 17,67 22,53 28,72

Коэффициент утилитарности аминокислотного состава (и), дол. ед. 1,00 0,02 0,45 0,63

Таким образом, на основании комплексного изучения свойств белковых препаратов животного происхождения для дальнейшего проведения исследований по разработке нового вида реструктурированного мясопродукта были выбраны МБУК «Лакт-ОН» и препарат Ар го РОК К НР85.

Одним из направлений диссертационного исследования стал поиск посолочного компонента, альтернативного пищевым фосфатам. На основании анализа научной литературы был и сделаны предположения о возможности использования в этом качестве цитрата натрия трехзамещенного. Экспериментально установлено, что при дозировке до 0,3% к массе сырья он не вызывает нежелательных изменений во вкусе продукта.

Результаты исследований по сравнению технологической эффективности цитрата натрия со смесью пищевых фосфатов (Карнал 822) при дозировках внесения 0,3% от массы сырья представлены на рисунках За-Зг.

Установлено, что использование цитрата натрия способствует увеличению активной кислотности фарша (на 0,16 ед.) и готового продукта (на 0,24 ед.), а также снижению потерь массы при термообработке (на 7,05%). Это обусловлено со способностью цитрата натрия повышать и стабилизировать активную кислотность, а также связывать ионы кальция, предотвращая тем самым образование актомиозинового комплекса. Образцы с внесением фосфатной смеси Карнал 822 показали несколько лучшие результаты по всем изучаемым показателям. Однако обобщенный анализ результатов эксперимента позволяет сделать вывод о том, что цитрат натрия способен эффективно улучшать технологические свой-

ства мясных систем. Это создает предпосылки к его использованию при разработке продуктов здорового питания, концепция создания которых главной своей целью ставит получение качественного и безопасного продукта без стремления к его максимальному удешевлению.

Соленый полуфабрикат

Готовый продукт

Соленый полуфабрикат

Готовый продукт

□ Контроль □ Цитрат □ Карнал 822 натрия

а)

□ Контроль □ Цитрат □ Карнал 822 натрия

б)

N° Ох

и и м

82 78 74 70 66 62

77,47

69,42

80,35

16

І ю

£12 о „

Контроль

Цитрат Карнал 822 натрия

в)

а. <и

х

ё с

17,42

10,37

7,31

Контроль Цитрат Карнал 822 натрия

г)

Рисунок 3 - Влияние используемых посолочных компонентов на: а) массовую долю влаги до и после термообработки;

б) активную кислотность фарша и термообработанного продукта; в) влагосвязывающая способность (ВСС) фарша, %; г) величину потерь при термообработке, %.

В четвертой главе приведены результаты исследований комплексного влияния предлагаемых технологических добавок на формирование качественных характеристик реструктурированного мясопродукта.

С этой целью был составлен и реализован план эксперимента методом греко-латинских квадратов. Границы действия факторов представлены в таблице 5.

Результаты комплексных исследований образцов модельных систем в сыром и термообработанном виде отображены в таблице 6.

Таблица 5 - Границы действия факторов эксперимента

Границы действия

Наименование фактора нижний основной верхний

уровень уровень уровень

МБУК «Лакт-ОН», % 2 4 6

АргоРОШС НР85, % 1 2 3

Величина пути, пройденного сырьем при массировании, м 1500 3000 4500

Таблица 6 - Результаты исследований модельных систем образцов реструктурированного мясопродукта

Показатель Номер опытного образца

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Соленый полуфабрикат

Массовая доля влаги, % 71,04 73,29 71,95 71,87 69,96 72,03 70,35 72,68 70,91

Активная кислотность (рН), ед. 6,16 6,09 6,07 6,28 6,29 6,11 6,17 6,07 6,16

ВСС, % 94,12 87,32 92,11 97,57 100,00 95,43 99,24 96,37 98,65

ПНС, кПа 5,23 4,81 5,28 6,29 7,15 5,34 5,92 6,11 6,43

Термообработанный продукт

Массовая доля влаги, % 68,85 70,47 70,28 70,35 69,23 70,26 68,47 71,14 69,95

Активная кислотность (рН), ед. 6,32 6,21 6,22 6,42 6,45 6,19 6,35 6,20 6,29

ВУС, % 84,12 81,24 83,35 90,05 94,37 88,41 90,95 87,09 91,93

Потери при термообработке, % 14,51 18,67 11,92 8,22 5,31 10,89 13,34 10,06 7,15

Усилие резания, кг/см2 8,46 8,11 8,42 9,35 10,63 10,98 8,90 9,22 9,51

Органолепти-ческая оценка, балл 7,9 7,3 8,0 8,3 8,1 7,7 8,1 8,2 7,8

Полученные результаты исследований были обработаны в программе 8Ш1з1:гса, что позволило получить поверхности отклика, описывающие влияние варьируемых факторов на показатели модельных систем.

Обобщенный анализ результатов эксперимента позволил установить, что лучшими характеристиками отличались образцы, для которых продолжительность массирования соленого полуфабриката составляла 9-10 часов по схеме: 20 мин. - активная фаза, 20 мин. - покой. При этом величина пройденного пути в массажере находится в пределах от 3 до 3,5 тыс. метров. В этой связи изучение влияния белковых добавок проводилось с учетом данной продолжительности массирования.

Установлено, что при дозировках внесения МБУК «Лакт-ОН» и АргоРСЖК НР85 от 1,5 до 5,0% и от 1,4 до 1,8% соответственно достигается значение ПНС (5,8-6,2 кПа), обеспечивающее получение монолитного продукта (рисунок 4а).

Лакт-ОН.% Лмст-ОН.%

в) Г)

Рисунок 4 - Сечения поверхностей отклика для ПНС, кПа соленого полуфабриката (а), ВУС, % (б), усилия резания, кг/см2 (в) и органолептической оценки, балл (г) термообработанного продукта,

описывающие зависимости данных показателей от введения в состав продукта МБУК «Лакт-ОН» и препарата Ар го РОЯ К НГ85

а) б)

Рисунок 5 - Сравнение диаметра мышечных волокон опытного (а) и контрольного (б) образцов в глубине кусочков мяса (увеличение х 200)

Рисунок 6 - Деструктивные изменения и распределение белковой массы в опытном образце продукта (увеличение х 150)

Рисунок 7 - Коагуляционная структура белковой массы в опытном образце продукта (увеличение х 200)

Обе белковые добавки положительно влияют на показатель ВУС, формируя его на уровне не ниже 90% при совместном внесении МБУК «Лакг-ОН» свыше 4,0% и АргоРОЫК Ш85 свыше 1,7% (рисунок 46).

Анализ рисунка 4в показывает, что в формировании консистенции готового продукта главную роль играет препарат АргоРОЯК НР85, обеспечивающий усилие резания на уровне 9,0-9,5 кг/см2при внесении 1,4-2,0% добавки. Важно отметить, что проведенные исследования показали положительное влияние белковых добавок на органолептиче-ские показатели продукта, общая оценка которого достигала 8 баллов (рисунок 4г).

Таким образом, путем комплексной обработки данных эксперимента было установлено, что оптимальные характеристики готового продукта обеспечиваются введением в его состав 4,7-4,8% МБУК «Лакт-ОН», 1,7-1,8% АргоРОШС НБ85 при величине пути, пройденного сырьем при массировании, равной 3-3,5 тыс. метров.

Последующий микроструктурный анализ опытного (выработанного с учетом указанных выше параметров) и контрольного образцов позволил установить, что для опытного образца характерна большая набухаемость мышечных волокон (22±3 против 17±4 мкм) (рисунок 5).

Визуальный анализ снимков показал, что в опытном образце содержание белковой массы составляет ориентировочно 6-10%, тогда как в контроле - лишь 2-3%.

Изучение деструктивных изменений и распределения белковых компонентов в опытном образце позволяет утверждать, что установленный режим механической обработки является эффективным и способствует равномерному распределению белковой массы во всем объеме продукта (рисунок 6).

Коагуляционная структура белковой массы между кусочками мяса представлена на рисунке 7. Он показывает, что когезия мясного продукта обеспечивается за счет сил сцепления коагулировавшей мелкозернистой белковой массы, содержащей включения обрывков мышечных волокон. В целом представленная картина говорит об успешной реструктуризации мясной системы, что обеспечивает формирование монолитности готового продукта.

В пятой главе отражены результаты реализации проведенных исследований, которые легли в основу разработки технологии нового вида реструктурированного мясопродукта. Рецептура разработанного продукта представлена в таблице 7.

Технологический процесс производства ветчины вареной в оболочке осуществлялся согласно схеме, представленной на рисунке 8.

Таблица 7 - Рецептуры контрольного и опытного образцов ветчинного реструктурированного мясопродукта

Ингредиенты рецептуры Контрольный образец Опытный образец

Несоленое сырье, кг

Свинина нежирная 100,0 93,6

МБУК «Лакт-ОН» - 4,7

Препарат АргоРО ЯК НР85 - 1,7

ИТОГО 100,0 100,0

Вспомогательные материалы, г на 100 кг

Вода (лед) 7000 22000

Поваренная соль 2200 2200

Сахар-песок 300,0 —

Цитрат натрия трехзамещенный - 300,0

Нитрит натрия 7,0 7,0

Отличительной особенностью разработанного продукта стало использование белковых добавок МБУК «Лакт-ОН» и препарата АргоРОЯК НР85 взамен части мясного сырья, а также внесение цитрата натрия в качестве посолочного компонента. Количество дополнительно вводимой влаги рассчитывалось таким образом, чтобы избежать в опытном и контрольном образцах потерь при термообработке. Качественные показатели готовых контрольного и опытного образцов представлены в таблице 8.

Опытный образец характеризуется повышенным в сравнении с контролем выходом готового продукта (на 15,1%). Это связано, прежде всего, с более высоким содержанием в нем влаги за счет лучшего ее удержания при термической обработке. Кроме того, суммарный эффект от внесения МБУК «Лакт-ОН», АргоРОЯК НР85 и цитрата натрия отразился в повышении в опытном образце показателя активной кислотности на 0,28 ед., что положительно отразилось на ФТС мышечных белков, в частности, их ВУС. Высокое значение ВУС опытного образца говорит о прочном характере связи влаги в продукте, что позволяет обеспечить его стабильность при хранении в предреализационный период. Важным аспектом получения безопасного продукта является то, что в опытном образце ветчины снижено содержание остаточного количества нитрита натрия (0,0019 против 0,0035%), что связано с действием присутствующих в продукте редуцирующих Сахаров лактозы и лактулозы, ускоряющих

распад нитрита натрия и способствующих более полному вовлечению его во взаимодействие с миоглобином мяса. Содержание лактулозы в опытном образце составило 0,54 г на 100 г готового продукта. Это соответствует 27% суточной нормы потребления данного пребиотика, что является одним из критериев, позволяющих говорить о функциональных свойствах продукта.

Разделка, обвалка и жиловка мясного сырья

УУ

Измельчение мяса на волчке (d 0 16—25 мм) |

Составление фарша в барабане массажера

ЗУ

□С

Рассол (вода, поваренная соль, цитрат натрия, нитрит натрия)

Циклическое массирование: по схеме 20 мин. активная фаза / 20 мин. покой г = 9-10 часов (величина пройденного пути -3,0-3,5 тыс. метров)

5Z

И-

Созревание ветчинного фарша при 12-4 °С в течение 6-8 часов

"ЗУ

Наполнение фарша в полиамидную оболочку типа Амитан

5Z

Термическая обработка: - варка при 160-65 °С от 20 до 40 мин., - варка при 175-80 °С до 72 °С в центре батона

ЗУ

Охлаждение:

- душирование холодной водопроводной водой

(10-15 мин.),

- воздухом (0-6 °С) до I 0-8 °С в центре батона

ЗУ

Контроль качества, упаковка и реализация

Внесение МБУК «Лакт-ОН» и AproPORK HF 85 после первого цикла массирования

Рисунок 8 - Технологическая схема производства ветчины вареной в оболочке «Ставропольская»

Таблица 8 - Качественные показатели контрольного и опытного образцов готового ветчинного реструктурированного мясопродукта

Показатель Контрольный Опытный

Массовая доля, %: образец образец

— влаги 70,08 74,17

— белка 15,71 15,01

— жира 7,58 6,29

— углеводов 0,27 2,32

— в том числе лактулозы - 0,54

— золы 3,49 3,73

— поваренной соли 2,01 1,77

Величина рН, ед. 6,03 6,31

Содержание остаточного нитрита натрия, % 0,0035 0,0019

Выход, % 109,4 124,5

ВУС, % 85,5 93,4

Усилие резания, кг/см2 11,19 9,28

Органолептическая оценка, балл 7,5 8,2

Энергетическая ценность, ккал/100 г 132,14 125,93

Результаты изучения органолептических показателей образцов ветчины позволили сделать вывод, что опытный образец выгодно отличается от контрольного лучшей выраженностью аромата ветчинности, более интенсивным розовым окрашиванием и сочной консистенцией.

Анализ показателей микробиологической и токсикологической безопасности продукции (таблица 9) установил, что все показатели находятся в соответствии с нормами СанПин 2.3.2.1078-01. Таким образом, минимальный срок хранения разработанного продукта составляет не менее 5 суток при температуре 4-6 °С.

Анализ аминокислотного состава и его сбалансированности в изучаемых образцах не выявил существенных различий между ними.

Наиболее полное представление о биологической ценности пищевого продукта можно получить путем проведения исследований на высших животных. С этой целью был реализован эксперимент по изучению влияния замены части мясного сырья на белковые добавки, как по отдельности, так и при совместном внесении в продукт. Проведение эксперимен та на белых мышах позволило установить позитивное влияние употребления ветчины с белковыми добавками на протекание белкового, липидного, углеводного и минерального обмена.

Таблица 9 — Показатели безопасности опытного и контрольного образцов ветчинного реструктурированного мясопродукта

Показатель Допустимый уровень, не более Контрольный образец Опытный образец

КМАФАнМ, КОЕ/г, не более 1 X Ю3 0,7 х ю3 5 х Ю2

БГКП (коли-формы), в 1 г продукта не допускается не обнаружены не обнаружены

Су л ь ф игр е ду цирую щие клостридии, в 0,1 г продукта не допускается не обнаружены не обнаружены

Патогенные, в т. ч. сальмонеллы, в 25 г продукта не допускается не обнаружены не обнаружены

Тяжелые металлы: свинец, мг/кг 0,5 0,031 0,030

мышьяк, мг/кг 0,1 0,03 0,03

кадмий, мг/кг 0,05 0,002 0,002

ртуть, мг/кг 0,03 0,006 0,005

Нитрозамины (сумма НДМА и НДЭА), мг/кг 0,002 не обнаружены не обнаружены

Антибиотики: левомицетин, мг/кг тетрациклиновая группа, мг/кг не допускается не допускается не обнаружены не обнаружены не обнаружены не обнаружены

ДДТ и его метаболиты, мг/кг 0,1 не обнаружены не обнаружены

Употребление опытного ветчинного мясопродукта способствовало улучшению гематологических и биохимических показателей крови, отражающих интенсификацию белкового обмена при одновременном снижении содержания общих, липидов и холестерина (таблица 10).

Таблица 10 —Влияние введения в рацион опытных образцов ветчины на гематологические и биохимические показатели крови

Показатель Контроль 1 группа 2 группа 3 группа

Эритроциты (106/мкл) 7,8±0,44 8,7±0,41 7,4±1,12 8,5±0,98

Гемоглобин (г/л) 110,3±3,88 119,4±3,99 118,1±3,68 123,7±3,61

Цветной показатель 0,39±0,04 0,43±0,03 0,45±0,04 0,50±0,03

Гематокрит (%) 0,45±0,04 0,49±0,01 0,45±0,04 0,46±0,04

Показатель Контроль 1 группа 2 группа 3 группа

Лейкоциты (103/мкл) 8,4±0,45 7,5±0,53 7,45±0,46 7,35±0,39

Общие липиды (г/л) 5,0±0,49 4,83±0,36 3,76±0,59 3,1±0,4

Холестерин (ммоль/л) 1,08±0,08 0,82±0,09 0,8±0,11 0,86±0,11

Триглицериды (ммоль/л) 1,43±0,2 0,92±0,06 0,88±0,03 0,9±0,04

Общий белок (г/л) 69,0±2,99 65,96±2,7 68,6±2,6 72,9±2,53

Мочевина (ммоль/л) 4,74±0,53 6,2±0,6 6,5±0,68 6,1±0,75

Глюкоза (ммоль/л) 6,12±1,2 7,48±1,36 4,98±1,45 5,78±1,38

Натрий (ммоль/л) 104,3±3,4 87,84±4,21 76,33±4,91 71,87±3,3

Калий (ммоль/л) 4,78±0,33 5,44±0,26 5,75±0,47 5,2±0,32

Кальций (ммоль/л) 2,68±0,15 3,48±0,11 3,0±0,16 3,3±0,12

Контроль — ветчина без белковых добавок,

1 группа — ветчина с МБУК «Лакт-ОН»,

2 группа - ветчина с белковым препаратом АргоРСЖК НР85,

3 группа-ветчина с МБУК «Лакт-ОН» + белковый препарат АргоРСЖК НР85.

Также употребление опытного образца продукта способствовало повышению содержания кальция в крови (3,3 против 2,68 ммоль/л), что связано с использованием МБУК «Лакт-ОН», характеризующегося высоким содержанием кальция в своем составе.

Таким образом, на основании полученных данных по влиянию опытного образца ветчины на обменные процессы в организме можно сделать вывод о положительном влиянии замены белковыми добавками части мясного сырья на биологическую ценность продукта. Улучшение обменных процессов позволяет предположить снижение риска развития алиментарных заболеваний при употреблении разработанного мясопродукта.

Расчетным путем установлено, что экономический эффект от промышленного внедрения предлагаемой технологии составит 25131 рубль на 1 тонну продукции, при этом уровень рентабельности повысится на 20,1 %.

ВЫВОДЫ

1. Обоснована целесообразность использования МБУК «Лакт-ОН» в технологии реструктурированных мясопродуктов ввиду наличия у него высоких функционально-технологических свойств, хорошей сбалансиро-

ванности аминокислотного состава, а также содержания 14,2% лактулозы и 2,53% кальция, что выгодно отличает его от аналогов.

2. Установлена перспективность использования комбинированного белкового препарата АргоРОЯК №85, характеризующегося способностью образовывать стабильные гели (ККГ 9,35%) и хорошей сбалансированностью аминокислотного состава белка (и - 0,63 дол. ед.).

3. Доказана возможность использования цитрата натрия в качестве посолочного компонента взамен пищевых фосфатов. Экспериментально установлено, что при дозировке цитрата натрия не более 0,3% в мясной системе отмечается повышение ВСС и снижение потерь при термообработке, без появления нежелательных вкусовых изменений.

4. При внесении в рецептуру МБУК «Лакт-ОН» и препарата АргоРСЖК НР85 в количествах 4,7-4,8% и 1,7-1,8% соответственно, а также величине пути, пройденного сырьем в массажере, равной 3,0-3,5 тыс. метров, достигается формирование высокой ВУС, оптимальных значений ПНС для ветчинного фарша, усилия резания готового продукта, а также органолептических характеристик.

5. Использование предлагаемых добавок способствовало большему набуханию мышечных волокон и увеличению общего содержания мелкозернистой белковой массы, равномерно распределенной в зонах перемизия и эндомизия.

6. Разработана технология производства реструктурированного ветчинного мясопродукта, с внесением МБУК «Лакт-ОН» и препарата АргоРОКК НР85 взамен части мясного сырья и цитрата натрия в качестве посолочного компонента.

7. Установлено, что введение предлагаемых компонентов улучшает органолептические показатели, а также повышает выход готового продукта (на 15,1 %) и ВУС (на 7,9%) по сравнению с контролем. В опытном образце отмечено пониженное содержание нитрита натрия (на 0,0016%). Кроме того, содержание в готовом продукте пребиотика лактулозы (0,54 г/100 г) позволяет отнести разработанный ветчинный мясопродукт к категории продуктов функционального питания.

8. Разработанный продукт соответствует всем требованиям СанПин 2.3.2.1078-01. Оценка его биологической ценности в опытах на белых мышах показала позитивное воздействие на обменные процессы в организме.

9. Проведена промышленная апробация предлагаемой технологии в условиях ООО «Маяк». Разработана и утверждена техническая документация на производство ветчины вареной в оболочке «Ставропольская». Экономическая эффективность от производства нового вида реструктурированного мясопродукта составила 25131 рубль на 1 тонну реализованной продукции.

Основные результаты диссертационного исследования изложены в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России:

1. Омаров, P.C. Использование концентрата «Лакт-ОН» в производстве деликатесных мясных продуктов [Текст] / P.C. Омаров, С.Н. Шлыков, И.А. Трубина, А.Б. Кравец, А.Д. Лодыгин // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2011. - № 5. - С. 78-79.

2. Омаров, P.C. Перспективы использования цитрата натрия в деликатесных мясных продуктах [Текст] / P.C. Омаров, С.Н. Шлыков, О.В. Сычева // Пищевая промышленность. - 2011. - № 12. - С. 56-57.

3. Омаров, P.C. Технологические решения для производства ветчинных реструктурированных продуктов [Текст] / P.C. Омаров, С.Н. Шлыков, О.В. Сычева // Мясная индустрия. - 2013. - № 2. - С. 66-68.

Статьи и публикации в прочих изданиях:

4. Омаров, P.C. Использование сывороточных белков в рассолах для шприцевания при производстве цельномышечных деликатесных мясопродуктов [Текст] / P.C. Омаров, А.Б. Кравец, С.Н. Шлыков, И.А. Трубина // Повышение продуктивных и племенных качеств сельскохозяйственных животных : сборник научных статей по материалам 74-й научно-практической конференции, посвященной 80-летию Ставропольского государственного аграрного университета. — Ставрополь : ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», 2010.-С. 49-51.

5. Омаров, P.C. Возможности получения незаменимых аминокислот из белков молочной сыворотки [Текст] / P.C. Омаров, А.Б. Кравец, С.Н. Шлыков, И.А. Трубина// Повышение продуктивных и племенных качеств сельскохозяйственных животных : сборник научных статей по материалам 74-й научно-практической конференции, посвященной 80-летию Ставропольского государственного аграрного университета. -Ставрополь: ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», 2010. - С. 53-55.

6. Омаров, P.C. Молочные белки в мясных деликатесах [Текст] / P.C. Омаров, С.Н. Шлыков, О.В. Сычева, А.Б. Кравец // Мясные технологии. -2010.-№ 12.-С. 48-49.

7. Омаров, P.C. Использование молочных белков в производстве деликатесных мясопродуктов [Текст] / P.C. Омаров, С.Н. Шлыков, О.В. Сычева,

B.В. Садовой // Fleischwirtschaft International Россия. — 2011. — № 1. —

C. 55-57.

8. Омаров, P.C. Белки животного происхождения в производстве мясных продуктов [Текст] / P.C. Омаров, О.В. Сычева, С.Н. Шлыков // Мясные технологии. - 2011. - № 3. - С. 36-38.

9. Омаров, P.C. Возможности создания цельномышечных мясопродуктов с высокой пищевой и биологической ценностью [Текст] / P.C. Омаров // Аграрная наука - Северо-Кавказскому федеральному округу : сборник научных статей по материалам 75-й региональной научно-практической конференции. - Ставрополь : ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», 2011. - С. 90-91.

10. Омаров, P.C. Альтернативный вариант расчета общей продолжительности механической обработки мясного сырья [Текст] / P.C. Омаров, С.Н. Шлыков, О.В. Сычева // Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции : материалы VII международной научно-практической конференции. - Ставрополь : ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», 2012.— С. 116—118.

11. Омаров, P.C. Функциональные белковые компоненты в производстве реструктурированных мясопродуктов [Текст] / P.C. Омаров // Инновационные направления в пищевых технологиях : материалы V международной научно-практической конференции. — Пятигорск : ФГБОУ ВПО «Пятигорский государственный гуманитарно-технологический университет», 2012. - С. 251-254.

12. Омаров, P.C. Перспектива использования белкового препарата Арго-PORK HF85 для производства мясных продуктов [Текст] / P.C. Омаров, Е. Идрисова // Мясной ряд. - 2012. - № 1. - С. 24-25.

13. Омаров, P.C. Инновационные направления в перерабатывающей отрасли АПК [Текст] / P.C. Омаров // Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях : сборник докладов IV Международной научно-практической конференции. — М.: Московский государственный строительный университет, 2012. - С. 326-329.

14. Омаров, P.C. Комбинированные белковые препараты для реструктурированных мясопродуктов [Текст] / P.C. Омаров, С.Н. Шлыков // Аграрная наука - Северо-Кавказскому федеральному округу : сборник научных статей по материалам 76-й региональной научно-практической конференции. - Ставрополь: ФГБОУ ВПО «Ставропольский государст венный аграрный университет», 2012. - С. 67-68.

15. Омаров, P.C. Использование цитрата натрия в мясопродуктах [Текст] / P.C. Омаров // Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях: материалы международной научно-практической конференции. — Волгоград: Волгоградский государственный технический университет; ГНУ Поволж-

ский научно-исследовательский институ т производства и переработки мясомолочной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук, 2012. - С. 204-206.

16. Омаров, P.C. Современные тенденции в производстве реструктурированных мясопродуктов [Текст] / P.C. Омаров, О.В. Сычева, С.Н. Шлыков // Проблемы и перспективы повышения, продуктивных и племенных качеств сельскохозяйственных животных : материалы международной научно-практической конференции. - Ставрополь : ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», 2012. -С.265-270.

17. Омаров, P.C. Использование молочного белково-углеводного концентрата «Лакт-ОН» в рассолах для шприцевания при производстве деликатесных цельномышечныхмясопродуктов [Текст] / P.C. Омаров, О.В. Сычева// Развитие АПК юга России: сборник тезисов научно-исследовательских проектов Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ учащихся, студентов, аспирантов (соискателей) и научных сотрудников. - Анапа : ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Анапский филиал, 2012. - С. 27-28.

18. Омаров, P.C. Белковые добавки животного происхождения для производства деликатесных мясопродуктов [Текст] / P.C. Омаров // Вузовская наука Северо-Кавказскому федеральному округу : материалы научно-практической конференции (9-10 апреля 2013 года). Секция с международным участием «Инновационные направления в пищевых технологиях». - Том 3. Технические науки. - Пятигорск : РИА-КМВ, 2013.-С. 184-188.

19. Омаров, P.C. Современные посолочные компоненты, как альтернатива пищевым фосфатам [Текст] / P.C. Омаров // Инновационные разработки молодых ученых — развитию агропромышленного комплекса : материалы II международной конференции. - Том 3. - Ставрополь : ГНУ СНИИЖК, 2013. - С. 210-213.

Подписано в печаггь 12.11.2013. Бумага офсетная. Гарнитура «Times». Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 89.

Отпечатано в типографии «Сервисшкола», 355011, г. Ставрополь, ул. 45-я Параллель, 36, тел./факс: (8652) 57-47-27, 57-47-25, www.knigozona.ru, e-mail: s-school@mail.ru.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

04201453645

Омаров Руслан Сафербегович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕСТРУКТУРИРОВАННОГО МЯСОПРОДУКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЛКОВЫХ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

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

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Сычева Ольга Владимировна кандидат технических наук доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ставрополь - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

ГЛАВА 1 - ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.....................9

1.1 Современные тенденции в производстве ветчинных реструктурированных мясопродуктов.........................................................................................................9

1.2 Сравнительная характеристика белковых с-труктурообразователей животного происхождения...................................................................................15

1.3 Особенности механической обработки мясного сырья в посоле при производстве реструктурированных мясопродуктов........................................30

1.4 Современные функциональные посолочные компоненты, как альтернатива пищевым фосфатам.......................................................................35

1.5 Заключение к обзору литературы..................................................................39

ГЛАВА 2 - ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ................................................................................................42

2.1 Характеристика объектов и организация проведения исследований........42

2.2 Методы исследований.....................................................................................47

ГЛАВА 3 - ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОБАВОК НА ОСНОВАНИИ ИЗУЧЕНИЯ ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ......53

3.1 Обоснование выбора и изучение свойств белковых структурообразователей животного происхождения........................................53

3.2 Изучение возможности использования цитрата натрия в качестве альтернативы пищевым фосфатам при производстве реструктурированных

мясопродуктов.......................................................................................................63

ГЛАВА 4 - ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕСТРУКТУРИРОВАННЫХ

МЯСОПРОДУКТОВ................................................./...........................................70

4.1 Изучение качественных характеристик модельных образцов реструктурированных мясопродуктов................................................................70

4.2 Изучение микроструктуры контрольного и опытного образцов

реструктурированных мясопродуктов................................................................81

ГЛАВА 5 - РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВЕТЧИННОГО РЕСТРУКТУРИРОВАНОГО МЯСОПРОДУКТА................................................................................................87

5.1 Разработка технологии производства ветчины вареной в оболочке.........87

5.2 Изучение показателей качества и безопасности готовой продукции........92

ВЫВОДЫ.............................................................................................................102

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ......................104

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................................105

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................................122

*

/

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что для поддержания здоровья и работоспособности организма человека решающее значение имеет полноценное питание, важную роль в котором играют мясные продукты. Этот аспект обуславливает одно из приоритетных направлений государственной политики, направленной на увеличение производства высококачественных продуктов питания. При этом важно отметить, что современное понятие качества пищевой продукции вообще и мясной в частности подразумевает не только наличие у нее желаемых сенсорных характеристик, но и учитывает ее безопасность и высокую биологическую ценность.

Большой вклад в развитие научных и практических аспектов производства высококачественных мясных продуктов, отвечающих требованиям здорового питания, внесли: JI.B. Антипова, JI.A. Борисенко, Т.М. Гиро, И.Ф. Горлов, Г.В. Гуринович, М.Б. Данилов, А.И. Жаринов, A.A. Запорожский, Г.И. Касьянов, JI.C. Кудряшов, В.В. Прянишников, И.А. Рогов, A.B. Устинова, И.М. Чернуха, Т.Ф. Чиркина, В.И. Шипулин, R. Cassidy, D. Balac, G. Feiner и др.

Одним из популярных мясных продуктов в нашей стране является ветчина, представляющая собой реструктурированный мясной шрот. При этом получение качественного продукта во многом зависит от реструктуризации - воссоздания монолитной структуры мяса из кусочков. Теоретически процесс образования монолитности связан с такими понятиями как адгезия и когезия. Главным компонентом, обеспечивающим адгезионно-когезионное взаимодействие компонентов фарша, являются мышечные белки. Однако ввиду нестабильности качества, а также использования размороженного сырья, функционально-технологических свойств мышечных белков может оказаться недостаточно, что приведет к браку продукции. В этой связи определенный интерес представляет использование дополнительно вносимых «склеивающих» растительных и животных. Чаще

всего для этих целей используют крахмалы (в том числе модифицированные), каррагинаны, животные коллагеновые белки [80, 81, 117]. Однако использование данных компонентов может привести к снижению пищевой и биологической ценности продукции, учитывая их неполноценность или вовсе небелковую природу.

С позиции влияния вносимых добавок на пищевую и биологическую ценность конечного продукта, наиболее целесообразным видится использование белковых препаратов животного происхождения, характеризующихся полноценностью и сбалансированностью аминокислотного состава, а также способностью органично вписываться в состав продукта за счет хорошей сочетаемости с мышечными белками.

Применение регуляторов кислотности и влагоудерживающих агентов, корректирующих ФТС мясного сырья, давно стало неотъемлемым атрибутом большинства рецептурных композиций в мясоперерабатывающей промышленности. Наибольшую популярность и распространение из такого рода функциональных компонентов получили пищевые фосфаты, которые вводятся практически во все виды мясных продуктов, что обусловлено их высокими функциональными свойствами. Многолетний опыт их использования позволил создать множество отработанных «фосфатных» технологий, отличающихся надежностью и стабильностью качества готовой продукции [92, 111]. Однако столь широкое распространение и, нередко завышенное содержание фосфатов в составе мясопродуктов, приводит к избытку их потребления в рационе питания, что негативно .сказывается на здоровье человека. Но, ввиду существенного влияния на формирование качественных показателей готового продукта, отказываться от использования подобного рода добавок нецелесообразно, что обуславливает актуальность поиска альтернативных функциональных компонентов, способных стать заменой пищевым фосфатам.

Таким образом, целью настоящей работы- является разработка технологии производства реструктурированного ветчинного мясопродукта с

использованием белковых структурообразователей животного происхождения и альтернативного посолочного компонента.

Для достижения поставленной цели, в рамках данной работы решались следующие задачи:

- обосновать выбор белковых структурообразователей животного происхождения для использования в производстве реструктурированных мясопродуктов;

- установить возможность использования цитрата натрия трехзамещенного в качестве альтернативы пищевым фосфатам при производстве реструктурированных мясопродуктов;

- исследовать влияние вносимых ингредиентов в совокупности с механической обработкой сырья в посоле на формирование функционально-технологических характеристик соленого полуфабриката и готового продукта;

- оценить эффективность процесса реструктуризации в опытном образце реструктурированного продукта;

- разработать технологию производства нового вида реструктурированного ветчинного мясопродукта;

- исследовать показатели качества и безопасности разработанного продукта, а также его биологической ценности;

- провести промышленную апробацию предлагаемой технологии, дать оценку экономической эффективности производства реструктурированной ветчины;

- разработать и утвердить техническую документацию на производство нового вида реструктурированного мясопродукта.

Научная новизна. Обоснована перспективность совместного использования молочного белково-углеводного концентрата (МБУК), а также белкового препарата на основе соединительнотканных и плазменных белков при производстве реструктурированных мясопродуктов.

Доказана возможность и обоснована дозировка внесения цитрата натрия трехзамещенного в качестве посолочного компонента взамен пищевых фосфатов.

Научно обоснованы дозировки внесения МБУК «Лакт-ОН» и комбинированного белкового препарата АргоРОЮС НР85, обеспечивающие получение продукции высокого качества.

Описаны особенности протекания процесса реструктуризации при внесении МБУК и комбинированных препаратов животных белков.

Разработана технология производства ветчинного

реструктурированного мясопродукта, обладающего высокими качественными показателями и биологической ценностью, а также функциональной направленностью за счет присутствия в продукте пребиотика лактулозы.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований легли в основу разработки нового вида реструктурированного мясопродукта ветчина вареная в оболочке «Ставропольская». Проведена промышленная апробация разработанной технологии в условиях ООО «Маяк», г. Зеленокумск. Разработана и утверждена техническая документация на производство данного вида мясного продукта. Новизна предлагаемых технических решений подтверждена положительным решением о выдаче патента на изобретение «Композиция для производства ветчины вареной в оболочке» (регистрационный номер 2012118125 от 03.05.2012).

Диссертационные исследования выполнялись при финансовой поддержке гранта Ставропольского государственного аграрного университета в области науки и инноваций для молодых ученых, фонда содействия развитию малых форм предприятия в научно-технической сфере (конкурс УМНИК), а также гранта Всекавказского молодежного форума «Машук-2013».

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на региональных, всероссийских и международных

конференциях, конкурсах и выставках: программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК) - государственный контракт на выполнение НИОКР; конкурс на соискание грантов Ставропольского государственного аграрного университета в области науки и инноваций для молодых ученых (Ставрополь, 2011) - грант 1 степени; национальный этап Международного студенческого конкурса «Лучший студенческий инновационный продукт питания. Ecotrophelia Europe 2011» (Саратов, 2011) - диплом 3 степени; Всероссийский смотр-конкурс лучших пищевых продуктов, продовольственного сырья и инновационных разработок (Волгоград, 2011) - золотая медаль; V Международная научно-практическая конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (Пятигорск, 2012); XII Всероссийская выставка Научно-Технического Творчества Молодежи НТТМ-2012 (Москва, 2012) - премия президента «Призер»; Всероссийский конкурс научных работ студентов, аспирантов и молодых ученых (Кемерово, 2012); XIV Агропромышленная выставка «Золотая осень» (Москва, 2012) - бронзовая медаль; Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов; аспирантов и научных сотрудников «Развитие АПК Юга России» (Анапа, 2012) — диплом победителя; конкурс молодежных проектов Всекавказского молодежного форума «Машук 2013» (Пятигорск, 2013) - грант на реализацию проекта.

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 19 печатных работ, в том числе 3 из перечня ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 121 странице компьютерного текста, содержит 23 таблицы и 21 рисунок. Список литературы включает 162 наименования.

ГЛАВА 1 - ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Современные тенденции в производстве ветчинных реструктурированных мясопродуктов

Существенную долю в ассортименте мясопродуктов отечественных производителей занимают ветчинные реструктурированные изделия. Этому способствует стабильно высокий покупательский спрос на данную категорию продукции, обладающей высокими гастрономическими характеристиками, свойственными только ей, и позволяющими отнести ее к группе мясных деликатесов. Кроме того, с экономической точки зрения, производство реструктурированных мясопродуктов позволяет предприятиям-изготовителям более эффективно использовать мясное сырье и обрезь, получаемую при дифференцированной разделке полутуш, учитывая цену реализации конечной продукции.

Многие предприятия стремятся максимально . разнообразить

ассортимент реструктурированных мясопродуктов путем использования

/

вкусовых добавок, введения в продукт различных наполнителей, таких как сыр, грибы, зелень и т.п., а также за счет использования нетрадиционного мясного сырья. Традиционным сырьем для • производства реструктурированной ветчины является свинина, в процессе посола которой в наибольшей степени происходит накопление продуктов протеолиза, способствующих появлению у мяса столь желательных вкуса и запаха ветчинности. Это связано с большим содержанием в свинине экстрактивных веществ, играющих ключевую роль в формировании вкусоароматических характеристик готового продукта [8,27,106, 131, .139].

На сегодняшний день в производстве ветчины, помимо свинины, используются говядина, баранина, мясо кур и индеек, а также разработаны технологии по производству реструктурированных продуктов из нетрадиционного сырья, такого как мясо кроликов и козлятина [45, 46, 102,

107]. Использование нетрадиционных видов сырья позволяет получать продукты с новыми качественными характеристики, различными показателями пищевой и биологической ценности, а также диетическими свойствами.

При переработке мяса сельскохозяйственных животных особенно важным технологическим аспектом является степень развития в нем автолитических процессов. Пренебрежение процессами автолиза и созревания сырья, предназначенного для производства деликатесной продукции, создает наихудшие условия работы, при которых невозможно гарантированно обеспечить стабильность вкуса; цвета, внешнего вида и выхода готового продукта [19, 149]. По мнению ряда отечественных и зарубежных ученых, оптимальная продолжительность созревания мясного сырья для получения продукции высокого качества должна составлять 2-3 суток. По данным А.Б. Лисицына (2004) наибольшее значение влагосвязывающей способности у свинины после разрешения посмертного окоченения отмечается при сроке автолиза 48 часов.

Современные технологии получения реструктурированных мясопродуктов требуют интенсификации технологических процессов с целью получения высокого выхода и рентабельности производства продукции. Кроме того, все чаще предприятиям приходится работать с сырьем, имеющим явные отклонения в качестве, а именно с пороками РБЕ, ЯБЕ и ББО, а также замороженным мясом (в том числе импортного производства), которое было неправильно заморожено или предварительно инъецировано. Работа с таким сырьем требует внесения добавок, позволяющих повысить функционально-технологические свойства мясного сырья, улучшить текстуру продукта и обеспечить высокий выход готового продукта [1, 6, 11,16, 123,146].

В производстве ветчинных реструктурированных мясопродуктов применяются разнообразные посолочные и функциональные компоненты, такие как соль, сахар, пищевые фосфаты, гидроколлоиды белковой и

полисахаридной природы, вкусоароматические усилители и ароматизаторы [8, 62, 159]. По данным некоторых авторов, целесообразным является внесение хлористого кальция с целью активации действия катепсинов, дестабилизации состояния кальцийзависимых белков, интенсификации хода процесса реструктуризации и улучшения цветовых характеристик продукта [7, 33, 157].

Один из наиболее длительных и значимых этапов в производстве реструктурированных продуктов связан с проведением механической обработки посоленного сырья. Интенсификация технологического процесса приводит к уменьшению продолжительности данной операции, что влечет за собой неполное раскрытие функционального потенциала мышечных протеинов и, как следствие, снижение адгезионных свойств ветчинного фарша. В связи с этим, современная технология реструктурированных мясопродуктов требует внесения сторонних адгезивов [13, 39, 51, 62,