автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии стерилизованных мясных консервов с повышенной устойчивостью к абиогенной порче

и'Российская академия сельскохозяйственных наук

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи УДК 664.9.036.2(043.3)

ТИМЧЕНКО Сергей Викторович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СТЕРИЛИЗОВАННЫХ МЯСНЫХ КОНСЕРВОВ С ПОВЫШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К АБИОГЕННОЙ ПОРЧЕ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте мясной промышленности

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Е.Ф.Орешкин

Научный консультант - лауреат Государственной премии СССР, доктор технических наук, профессор Э.С Токаев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор А.В.Устинова

кандидат технических наук Г.С.Чубарова

Ведущее предприятие - АО Консервный завод «Ставропольский»

Защита состоится «_»_1998 г в _ час. на

заседании диссертационного Совета Д.020.62.01 Всероссийского научно-исследовательского института мясной промышленности (ВНИИМП) по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, 26.

Ваш отзыв (в двух экземплярах), заверенный печатью, просим направлять в адрес института.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИМП.

Автореферат разослан «_»_1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, с.н.с.

А.Н.Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время вопросы производства «ясных продуктов с длительными сроками хранения остаются весьма акту-1льными в связи с необходимостью транспортировки готовых к употреблению мясопродуктов на большие расстояния в рамках различных государственных и международных программ, обеспечения питанием отда-пенных регионов и т.п. Стерилизованные мясные консервы представляют собой ценный продукт питания и занимают существенное место в рационе значительной части населения России и других стран мира. Особенностью мясных консервов длительного хранения, выделяющей их из всего спектра мясопродуктов, является то, что они подвергаются наибольшей тепловой нагрузке - стерилизации.

Долгое время считалось, что стерилизация «сглаживает» различия в качестве сырья, используемого ДЛя производства консервов. Однако практический опыт свидетельствует о том, что в некоторых случаях промышленно стерильные консервы тем не менее оказываются низкого качества, в частности, по органолептическим показателям. Известно, что сроки достижения такой непригодности консервов в различных случаях не одинаковы и варьируются в широких пределах в зависимости от ряда, по всей видимости, абиогенных факторов, многие из которых до сих пор неизвестны. Вопросами абиогенной порчи стерилизованных консервов занимались В.И.Курко, Е.Ф.Орешкин, А.В.Устинова, B.Tomas, B.Hottenroth и другие, но значительная часть вопросов, касающихся причин значительного ухудшения качества, остается открытой. Наиболее интересной из них представляется зависимость стабильности качества консервов от характеристик сырья .особенностей его хранения и предварительной обработки до стерилизации, а также изучение механизмов этих влияний.

В этой связи изучение закономерностей протекания абиогенных дете-

риоративных процессов в стерилизованных консервах и возможностей тех нологического влияния на эти процессы представляет теоретический и прак тический интерес.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка тех нологии стерилизованных консервов с повышенной устойчивостью к абио генной порче, на основе изучения закономерностей протекания физико химических, биохимических и других процессов, влияющих на полезность I стабильность качества консервов в процессе их производства и хранения.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основньк задачи:

- с использованием методов системного анализа выделить группу объективных качественных критериев, способных эффективно описывать полезность и сохраняемость стерилизованных мясных консервов;

- применяя систему выбранных показателей, установить корреляционную зависимость содержания реакционно-активных низкомолекулярных соединений в стерилизованных консервах от качества используемого сырья и технологических режимов;

- исследовать процессы гидролиза белка, протекающие при хранении стерилизованных консервов и степень их влияния на состояние продукта;

- изучить возможности стабилизации стерилизованных мясных систем путем снижения их химической и биохимической активности с применением гидроколлоидов;

- разработать оптимальные технологические режимы производства стерилизованных консервов с использованием каррагенана.

Научная новизна. На основе метода системного анализа разработан комплекс критериев, позволяющий количественно оценить химические и биохимические свойства мясного сырья, направляемого на производство стерилизованных мясных консервов. 2

Изучена динамика показателей степени первичного и вторичного окис-:ния липидной фракции мышечной ткани сырья в процессе созревания, кола и стерилизации. Установлена зависимость фракционного и жирно-[слотного состава липидов стерилизованных мясных систем от жирнокис->тного и фракционного состава липидов мышечной ткани мясосырья вличных сроков созревания.

Получены уровни активности остаточных протеаз в стерилизованной !инине и говядине и величина этого показателя в зависимости от сроков )анения консервов.

Определена динамика структурных и фракционных изменений жиро-)й ткани сырья в процессе созревания и стерилизации.

Практическая ценность работы. На основе экспериментальных ис-юдований:

- получены статистические данные, описывающие эффективность генки свежести сырья в соответствии с ГОСТ 7269-79, ГОСТ 23392-78 и Медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества гадовольственного сырья и пищевых продуктов»;

- рекомендован комплекс показателей оценки качества для определения >зможности использования мясного сырья при производстве стерилизован-ых консервов;

- разработана методика стабилизации стерилизованных систем из раз-гчных видов мясосырья с использованием гидроколлоидов;

- разработана технология стерилизованных консервов с использовани-« препаратов каррагенана «Говядина для завтрака» (проект ТУ согласован в эсторгинспекции РФ, письмо N 27-2-9/69).

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались:

- на секциях ученого совета ВНИИМПа;

- на Всесоюзной научно-технической конференции «Качество сырья

мясной промышленности, методы оценки и пути рационального и эффектив ного его использования», Москва, 1990;

- на конференции «Экология человека и проблемы молодых ученых поев, академику Флауменбауму», Одесса, 1997

Публикации.По материалам диссертации опубликовано 8 печатные

работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, f глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 130 страницах машинописного текста и содержит 12 таблиц, Тг рисунка и 5 приложений. Список литературы включает 112 наименование работ отечественных и зарубежных авторов.

Автор выносит на защиту:

- разработку системы критериев оценки сырья для стерилизованны> мясных консервов;

- результаты исследований зависимости качественных показателей стерилизованных консервов от показателей качества сырья;

- обоснование возможности корректировки показателей качества и сохраняемости стерилизованных консервов с использованием каррагенана;

- результаты изучения динамики качественных показателей стерилизованных консервов, изготовленных с использованием каррагенана, в процессе хранения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы и ее практическое значение, сформулирована цель исследований..

В первой главе систематизированы существующие в отечественно?

ормативно-технической документации требования к качеству сырья и мяс-ых консервов, а также критерии и методы его оценки. Приведены экспери-ентальные данные, позволяющие критически проанализировать ассмотренную оценочную систему.

Во второй главе приведен об?ор информации о детериоративных провесах, способных протекать в стерилизованных мясных консервах при хра-ении, а также внутренних и внешних факторах, влияющих на эти процессы. ' использованием методов квалиметрии и системного анализа определены сновные направления исследований.

В третьей главе описана организация проведения работы, объекты и 1етоды исследований, приведена схема эксперимента.

В четвертой главе представлены результаты изучения характеристик :табнпьности различных составляющих плотной части стерилизованных сонсервов в зависимости от характеристик сырья, из которого они изготов-1ены.

В пятой главе методологически (с использованием системного анаш-1а) и экспериментально обоснована возможность биохимической стабидта-лии стерилизованных мясных систем путем применения гидроко.ыоидов. приведены данные по изучению влияния гидроколлоидов на качественные «арактеристики мясных консервов в процессе хранения. Описана технология ггерилизованных консервов «Говядина для завтрака» с использованием кар-рагенана.

В заключение даны выводы по выполненной работе.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследований являлись заднетазовая часть говядины I категории и свинины 2 категории упитанности, модельные рецептуры для стерилизованных консервов, стерилизованные модельные системы из говядины и свинины, мясные стерилизованные консервы промышленного изготовления.

Отбор сырья

Изучение

эффективности

стандартных

методов

оценки

свежести

Системный анализ

Обоснование

системы

методов

объективной

оценки

свежести

сырья

Методы оценки

качества стерилизованных консервов

Разработка

методов

технологической

коррекции

качественных

показателей

консервов

I, П, 1П, ГУ /

Рис. 1.Схема эксперимента

Объекты исследования.

О - методы и системы методов исследования (3 - мясные системы ( сырые и стерилюованные консервы) до - системы стандартных методов оценки свежести А1 - системы объективных методов оценки качества сырья и мясных консервов

д2 - мясное сырье в процессе созревания АЗ - стерилизованные модельные системы и мясные консервы II II - этапы исследовательских работ 1 I - этапы технологической обработки

I | - методы исследования

/ / - варьируемые параметры (I - вид сырья: II - тип ткани:

III - срок хранения: IV - способ посола: V- степень измельчения: VI - количество вводимого каррагенана)

Сырье, используемое для сырых и термообработанных модельных сис-5М, отбиралось с величиной рН от 5,8 до 6,5. Отбор сырья осуществляли на тавропольском, Московском, Серпуховском и Лабинском мясокомбинатах, ККЗ ВНИИМП. Модельные системы изготавливали и обрабатывали в усло-иях лаборатории технологии консервного производства ВНИИМПа, ЭККЗ НИИМП, Лабинского мясокомбината.

Исследования проводили с использованием приборной базы НИКИМП, института биофизики клетки (ИБФ) АН СССР (г. Пущино), НИИ овцеводства и козоводства (г. Ставрополь), производственных лабора-эрий Ставропольского и Лабинского мясокомбинатов в соответствии с редставленной схемой (рис.1).

Качественные показатели сырья, модельных систем и готовой продук-ии определяли по следующим показателям: оценка свежести сырья по ОСТ 7269-79 и ГОСТ 23392-78 (при участии проф. Костенко Ю.Г.), т.е. роба с сернокислой медью, содержание летучих жирных кислот, микроско-ия и органолептическая оценка; величину рН - с помощью стационарного Н-метра; форму спектров флуоресценции интакгной мышечной ткани, экс-ракга липидов и интактной жировой ткани - на флуориметре Signe - 2 (при частой к.б.н. Борисовой М.А.); величину протеолитической активности - с спользованием в качестве субстрата раствора казеината натрия в фосфатно-цетатном буфере; кислотное число, содержание диеновых конъюгатов, тио-арбитуровое число - по общепринятым методикам; определение фракцион-ого состава липидов - методом тонкослойной хроматографии; определение афнокислотного состава липидов - на газовом хроматографе «Хром-5» на азе ВНИИ козоводства и овцеводства (г.Ставрополь, при участии к.б.н. Ер-[иловой Л.Ф.); содержание липидов - по общепринятым методикам; диффе-енциальную сканирующую микрокалориметрию тканей (при участии д.б.н. Цнырова В.Л.) - на приборе ДСМК-2 института биофизики клетки АН -ССР; степень пенетрации - на пенетрометре ВНИИМПа, активность воды ia сорбционно-частотной установке МАПБ ( при участии к.т.н. Кулагина

В.Н.), санитарно-микробиологические характеристики (при участии проф Костенко Ю.Г.) и статистическую обработку экспериментальных данньп (21). Повторность опытов и анализов - трехкратная.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Анализ эффективности оценки качества сырья стандартными методами

В результате проведенных исследований получена статистическая информация, касающаяся эффективности методов оценки свежести мясного сырья - основного критерия подбора сырья для стерилизованных консервов, имеющегося в нормативно-технической документации. Выявлено, что единичные органолептические показатели качества сырья не противоречат друг другу лишь в 30% случаев, а обобщенному органолептическому показателю -в 70% случаев. Установлено, что наиболее достоверным единичным органо-лептическим критерием является запах, т.к. он совпадает с обобщенным ор-ганолептическим показателем в 100% случаев ( в эксперименте исследовалось 33 образца). Обработка полученных данных свидетельствует, что число совпадений показаний объективных методов с органолептически-ми составляет 60 - 70% ( табл. 1). При этом максимум достоверности приходится на область достоверно свежего и достоверно несвежего мяса, т.е. в случаях, когда достаточно эффективна органолептическая оценка. Для сомнительно свежих образцов число совпадений составляет от 20 до 60%.

Отмечено, что для таких объективных критериев как величина рН и реакция на пероксидазу отсутствует оценочная градация «сомнительно свежее», т.е. идентифицируется только свежее и несвежее мясо. При использовании остальных количественных объективных критериев также существует ряд проблем, делающий их недостаточно достоверными. Фактически оценка свежести мяса при помощи стандартных методов превращается в субъективное решение на основе ряда противоречивых данных. 8

На основании проведенного анализа сделан вывод о необходимости >азработки иной системы численных объективных методов оценки качества лясосырья, предназначенного для изготовления мясных консервов.

Таблица 1

Статистические характеристики взаимной корреляции стандартных методов

оценки свежести сырья

Показатель Частота совпадений объективной оценки образца с органолептической по группам сырья, % от количества образцов в соответствующей группе Общая частота совпадений объективной оценки с органолептической, ° о от общего количества образцов

Свежее мясо Мясо сомнительной свежести Несвежее мясо

Проба с сернокислой медью 83 20 53 61

Реакция на пероксидазу 92 - 76 73

Содержание летучих жирных кислот 0 20 100 54

рН 92 - 88 79

Микроскопия 42 60 94 73

Влияние качественных показателей мясного сырья на характеристики стабильности стерилизованных мясных консервов

Изучение характеристик стабильности мышечной ткани стерилизованных мясных консервов в зависимости от характеристик мясного сырья

Изучение качественных характеристик сырья, предназначенного для производства стерилизованных консервов, подвергнутого различного рода технологическим воздействиям, и готовой продукции, изготовленной из нею (см. табл.2) позволяет сделать некоторые выводы.

Установлено, что мышечная ткань в плотной части содержимого консервов сохраняет остаточную протеолитическую активность как непосредственно после стерилизации, так и через 6 и 12 месяцев хранения(табл.2). Тот факт, что величина протеолитической активности гомогенизированной мы-

шечной ткани более стабильна и различима при проведении протеолиза ] кислых условиях (рН 5,5), может свидетельствовать об остаточной протеоли тической активности как результате деятельности одной или нескольки: групп кислых протеаз. Известно, что к ним относятся и катепсины мышц. И: табл.2 видно, что активность остаточных протеаз в стерилизованных систе мах составляет от 13 до 25% от их активности в исходном сырье.

Таблица<

Протеолитнческая активность остаточных протеаз в стерилизованных модельных системах н мясных консервах

Характеристика образца Величина протеолитиче-ской активности, мкг тирозина/г образца Стандартная ошибка

Свиная мышечная ткань(1о1^5$1тш

¿ога):

-нативная 223,0 8

-стерилизованная 30,0 12

56 18

Говяжья мышечная ткань

(1опдо$шш$ бог»):

-нативная 183,0 10

-стерилизованная 26,5 9

37,1 4

Консервы «Говядина тушеная»

-после изготовления 72,0 9

-после 6 месяцев хранения 60,0 15

Консервы «Фарш колбасный»

-после изготовления 52,0 3

-после12 месяцев хранения 57,0 6

Химические показатели состояния липидов свидетельствуют о поэтапном накоплении реакционно-активных продуктов распада липидной фракции мышечной ткани в процессе хранения и переработки сырья (табл.3 и 4).

С увеличением срока хранения сырья кислотное число увеличивается, а в ходе последующего посола дополнительно возрастает. Термообработка на несоленое и соленое сырье оказывает противоположное влияние. Несоленое

сырье подвергается при температуре стерилизации термогидролизу, в результате чего кислотное число возрастает в сырье двухсуточного хранения на 30%, а в сырье двухнедельного хранения - на 10%.

Таблица 3

Характеристики липидной фракции сырой мышечной ткани говядины в процессе хранения

Длительность хранения, сутки

Наименование показателя 2 9 16

несоленое соленое несоленое соленое несоленое соленое

Кислотное число, мг КОН 50 78 80 110 104 138

Тиобарбитуровое число, ммоль МДА/г продукта 0,14 0,20 0,77 0,85 1,41 1,27

Содержание диеновых коныогатов, % 2,20 0,29 2,23 0,69 2,39 1,06

Таблица 4

Характеристики липидной фракции термообработанной мышечной ткани из говядины в процессе хранения

Длительность хранения, сутки

Наименование показателя 2 9 16

несоленое соленое несоленое соленое несоленое соленое

Кислотное число, мг КОН 70 56 93 82 112 107

Тиобарбитуровое число, ммоль МДА/г продукта 0,18 0,29 0,72 0,98 1,60 1,93

Содержание диеновых конъюгатов, % 0,28 0,11 0,32 0,73 0,35 0,78

В сырье, предварительно подвергавшемся посолу, наблюдается обратная картина, т.е. величина кислотного числа после стерилизации снижается в среднем на 30%.

Содержание малондиальдегида (МДА) в процессе хранения сырья поступательно возрастает как в сырье без посола, так и с посолом, от 6 до 10

раз. В том числе собственно в процессе посола ТБЧ возрастает примерно на 20-30%.

Возрастание ТБЧ в ходе термообработки незначительно (табл.4). Эта величина принимает ощутимые размеры лишь у сырья двухнедельного хранения (на 15% для несоленого и 30% для соленого сырья).

Динамику содержания диеновых конъюгатов (ДК) в процессе хранения и технологической обработки сырья можно охарактеризовать как состояние динамического равновесия. Содержание ДК при хранении остается примерно одинаковым, эта же тенденция наблюдается и в стерилизованных продуктах из этого сырья.

Исходя из имеющейся в литературе информации о флуоресценции продуктов первичного и вторичного окисления липидов изучены спектры возбуждения экстрактов липидов при длине волны регистрации 440 нм и спектры флуоресценции при длине волны возбуждения 365 нм (рис.2 и 3). Спектры возбуждения экстрактов сырой и термообработанной несоленой мышечной ткани имеют три максимума при 310, 325 и 350 нм. Спектр возбуждения соленой ткани также содержит две полосы в районе 310-320 нм и полосу меньшей интенсивности в районе 350-370 нм, однако наблюдается довольно значительное смещение всех структур. В частности, первая полоса смещена до 302 нм, вторая находится в районе 310 нм, а третья сильно уширена и смещена в длинноволновую область до 370 нм.

При рассмотрении динамики фракционного состава липидов мышечной ткани говядины в процессе хранения на хроматограммах видно, что за вторую неделю хранения накопление продуктов окисления идет гораздо быстрее, чем за первую, что объясняется увеличением содержания легкоокис-ляющихся соединений, а также делокализацией фосфолипидов.

Сравнивая эти данные с показателями жирнокислотного состава сырья, можно сделать вывод о наличии корреляции между возрастанием степени окисления липидов и снижением содержания полиненасыщенных жирных кислот (для линолевой кислоты К= -0,75 , для линоленовой К=-0,55).

12

Общее содержание полиненасыщенных жирных кислот (линолевой и лино-леновой) имеет тенденцию в процессе хранения сырья к снижению как для образцов сырой ткани, так и для термообработанных систем, изготовленных из них. В то же время содержание насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот остается в обоих случаях на том же уровне.

Изучение характеристик стабильности жировой ткани стерилизованных мясных консервов в зависимости от характеристик мясного сырья Термограммы жировой ткани говядины и свинины различных сроков хранения имеют хорошо различимую структуру, что говорит о четкой дифференциации липидов сырья по фракциям и энергетическим состояниям. В процессе хранения происходят значительные изменения в состоянии липид-ной фракции сырья, что отражается на характере термограммы (рис. 4). Интенсивность теплопоглощения в области температур 373 - 413° К значительно снижается , максимумы интенсивности смещаются в сторону высоких температур ( более 423° С). Возрастание температур фазовых переходов может быть связано с образованием продуктов гидроперекисей макромолекул липидов.

Изучение технологических возможностей корректировки качественных показателей стерилизованных консервов

Получены данные, описывающие влияние введения каррагенана при посоле на активность воды в стерилизованных мясных системах (табл. 5).

Из таблицы видно, что каррагенан понижает активность воды в зависимости от количества введенного гидроколлоида. Это означает, что энергия связи воды, содержащаяся в пространственной структуре коллоида, возрастает. Одновременно это говорит о существенном снижении подвижности молекул воды в ячейках пространственной полисахаридной решетки, а также молекул вещества, растворенных в воде. Подобное снижение подвижности потенциально способно привести к снижению реакционной активности мясной системы как плотной, так и жидкой части консервов.

4§0 /I , нм

Рис.2.Спектры возбуждения флуоресценции экстрактов липидов мышечной ткани говадины

о—о Сырая соленая ткань •—• Термообработанная соленая ткань -+ Сырая несоленая ткань ~х Термообработанная несоленая ткань

х-

500

Рч о

400 450 5Й0 ^ , ем

Рис.З.Спектры флуоресценции экстрактов липидов мышечной ткани говядины при длине волны возбуждения 365 нм

О—о Сырая соленая ткань •—• Термообработанная соленая ткань +—+ Сырая несоленая ткань х-----х Термообработанная несоленая ткань

~100 ПО 120 130 15Ь 150

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ..... I. й

100 ПО 120 130 140 150 Т, С

Рис.4.Термодиаграммы жировой ткани сырья различных сроков хранения

А)говядина: 1-24 часа после убоя; 2-16 суток после убоя Б)свинина: 1-24 часа после убоя; 2-16 суток после убоя

Таблица 5

Влияние уровня введения каррагенана на показатель а„ стерилизованных консервов из говядины

Содержание Активность Энергия связи

№ образца каррагенана, % воды, ед. влаги, кДж-кг

1 0 0,916 12,50

2 0,3 0,891 14,25

3 0,6 0,870 17,00

4 0,9 0,830 21,75

Картина поведения различных составляющих плотной части консервов, изготовленных с использованием каррагенана в процессе хранения была получена в ходе дальнейшего эксперимента после 6 и 12 месяцев хранения.

Динамика органолептических характеристик консервов приведена в табл. 6. Наиболее общей тенденцией, касающейся влияния каррагенана на качественные характеристики консервов в процессе хранения, является снижение уже в начале процесса хранения органолептических характеристик с одновременным возрастанием величины ПНС, вкусовые характеристики изменяются при этом незначительно.

В случае консервов, изготовленных из сырья, хранившегося 14 суток, наблюдаются принципиально иные явления. Поскольку при изготовлении консервов свежесть сырья была по некоторым характеристикам близка к сомнительной, общие усредненные величины органолептических характеристик образцов несколько ниже, чем у образцов из сырья 2-х суточного хранения. Однако в процессе 6- и 12-месячного хранения образцов, содержащих каррагенан, их органолептические характеристики ухудшались гораздо мед-

1еннее, чем у контрольного образца, и к концу 12-месячного хранения баллы >рганолептической оценки всех трех образцов, содержащих каррагенан, бы-ш выше, чем у контрольного образца (табл. 6)

Таблица 6

Органолептические характеристики стерилизованных консервов с различным содержанием каррагенаиа в процессе хранения, балл

"рок хранения сырья 2 суток 14 суток

V. Срок хранения консервов, мес 0 6 12 0 6 12

Концентрация N. каррагенана, %

0 4,71 4,77 4,50 4,17 3,52 3,26

0,3 4,23 4,02 4,21 4,03 3,97 4,12

0,6 3,57 3,63 3,93 4,12 4,05 3,90

0,9 3,30 3,76 3,82 3,31 3,53 3,51

Суммируя вышеизложенное, можно сказать, что влияние каррагенана на характеристики продукта в случае сырья с ухудшенными показателями свежести является неоднозначным. С одной стороны, неизбежное уплотнение консистенции продукта при достижении некоторого критического значения вызывает ухудшение субъективного восприятия продукта и, как следствие, снижение органолептической оценки. С другой стороны, каррагенан замедляет процессы, связанные с ухудшением вкусовых характеристик продукта в процессе хранения. Таким образом, в описываемой части эксперимента показана необходимость подбора оптимальных уровней введения каррагенана. В частности, из табл. 6 следует, что таким уровнем в данном случае является диапазон от 0,3 % до 0,6 % вводимого каррагенана. Именно в этом диапазоне

уплотнение продукта не является заметно выраженным, а положительное

17

влияние на сохраняемость продукта уже достаточно заметно.

Таблица 7 иллюстрирует на примере процессов распада липидной фракции ингибирующее влияние каррагенана на абиотические процессы, снижающие качество консервов в процессе длительного хранения. Из таблицы видно, что исходные величины КЧ образцов, содержащих каррагенан, ниже, чем у контрольных. Это объясняется тем, что значительный вклад в увеличение показателей КЧ вносят процессы посола и стерилизации, а в экспериментальных образцах действие каррагенана, по- видимому,

Таблица 7

Показатели КЧ стерилизованных консервов с различным содержанием каррагенана в процессе хранения, мг КОН

Срок хранения сырья 2 суток 14 суток

N. Срок хранения консервов, мес 0 6 12 0 6 12

Концентрация каррагенана, % ^^

0 70 102 112 115 147 153

0,3 60 92 98 97 109 115

0,6 65 80 110 108 108 121

0,9 62 95 93 90 112 127

смягчает влияние технологических процессов на распад липидов. Процесс стерилизации во много раз замедляет гидролиз, однако не ингибирует его полностью. Гидролитические процессы, как видно видно из табл. 7, при таких сроках хранения как 6 и 12 месяцев, являются заметными.

Выводы

1.С использованием методов системного анализа определен перечень объективных методов исследования, информативных с точки зрения оценки сохраняемости стерилизованных консервов, включающий показатели содержания низкомолекулярных реакционно активных продуктов распада белковой и липидной фракций мяса.

2.Показано, что содержание низкомолекулярных активных продуктов в сырье в период хранения увеличивается в несколько раз, например, содержание малондиальдегида за 16 суток хранения несоленогосырья увеличивается с 0,14 до 1,27 ммоль/г продукта.

3 .Экспериментально установлена зависимость качественных показателей стерилизованных мясных консервов от качества исходного сырья. В частности, уровень содержания малондиальдегида в готовом продукте способен увеличиваться в 4 - 6 раз в зависимости от глубины автолиза сырья, в том числе только в процессе посола происходит увеличение концентрации малондиальдегида на 20 - 30%.

4.Установлен Количественный уровень остаточной протеолитической 1ктивности в плотной части стерилизованных мясных консервов (около 15% эт величины протеолитической активности сырья), которая влияет на ста-эильность качества продукта в процессе длительного хранения.

5 Показана возможность корректировки качественных показателей стабильности стерилизованных консервов на примере использования гидрокол-тоидов (каррагенанов). Экспериментально установлено, что оптимальное соличество вводимого каррагенана составляет 0,3 - 0,6%, продолжитель-гость посола - 10 - 12 часов.

6.Разработана технология стерилизованных консервов с повышенной остойчивостью к абиотической порче «Говядина для завтрака» (согласовано ) Госторгинспекции РФ, письмо N 27-2-9/69).

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1.0решкинЕ.Ф., Тимченко C.B. Прогнозирование качества и сроков хранения мясных консервов/Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции «Качество сырья мясной промышленности, методы оценки и пути рационального и эффективного его использования», М., 1990, с.81.

2.Об эффективности оценки качества мясного сырья стандартными ме-тодами/Орешкин Е.Ф., Костенко Ю.Г., Тимченко С.В.//Молочная и мясная промышленность. -1991, 2,29-31.

З.Орешкин Е.Ф., Тимченко C.B. Влияние окисления липидов мясногс сырья на качество консервов//Научно-технич. информ. сборник/АгроНИИТЭИММП. Сер.Мясная промышленность. 1992, вып.5, стр.5.

4.0решкин Е.Ф., Тимченко C.B. Процессы окисления липидов в мясных продуктах.: Обзорная информация. М.: АгроНИИТЭИММП, 1992.

5.0решкин Е.Ф., Тимченко C.B. Снижение качества мясных консервов при хранении.: Обзорная информация. М.: АгроНИИТЭИММП, 1992.

б.Орешкин Е.Ф., Токаев Э.С., Тимченко C.B. Изучение зависимости некоторых характеристик стерилизованных мясных консервов от продолжительности созревания сырья/ Тез. докл. на конференции «Экология человекг и проблемы молодых ученых», поев, академику Флауменбауму, Одесса, 1997. с. 73

7.Токаев Э.С., Орешкин Е.Ф., Тимченко C.B. О возможностях стабилизации стерилизованных мясных систем/ Тез. докл. на конференции «Экология человека и проблемы молодых ученых», поев, академику Флауменбауму, Одесса, 1997, с. 81

8. Орешкин Е.Ф., Токаев Э.С., Тимченко C.B.. Изучение протеолитиче-ской активности в стерилизованных мясных консервах. //Известия вузов Пищевая технология. - 1998,1, с.

Формат 60x90/16 Печать офсетная Бум. тип Тираж 80 экз. Зак. 39

Предприятие "Полиграфсервис " 109316, Москва, ул. Талалихина, 26

Российская академия сельскохозяйственных наук Всероссийский научно-исследовательский институт мясной

промышленности

На правах рукописи

Тимченко Сергей Викторович

Разработка технологии стерилизованных мясных консервов с повышенной

устойчивостью к абиогенной порче

Специальность 05.18.04 - "Технология мясных, молочных и рыбных

продуктов"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Орешкин Е.Ф. Научный консультант - доктор технических наук, лауреат Государственной премии СССР,

профессор Токаев Э.С.

Москва -1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список использованных сокращений 4

Введение 5

Глава 1. Анализ состояния вопроса 7

1.1 .Современная классификация стерилизованных мясных консервов и критерии их качества 7

1.2.Детериоративные процессы в стерилизованных мясных консервах 11

1.3. Заключение 30 Глава 2.Некоторые методологические вопросы оценки качества мясных консервов и сырья для их производства 32

2.1.Структурирование и формализация понятия качества стерилизованных мясных консервов 32

2.2.Выбор объектов экспериментальных исследований и постановка задач 36

Глава 3.Организация эксперимента, объекты и методы исследования 39

Глава 4.Изучение закономерностей протекания физико-химических, биохимических и химических процессов, влияющих на полезность и стабильность качества консервов в процессе хранения 49

4.1.Анализ эффективности оценки качества сырья для стерилизованных мясных консервов стандартными методами 49

4.2.Изучение остаточной протеолитической активности стерилизованных модельных систем и мясных консервов 56

4.3.Изучение структурных характеристик миофибриллярных белков мясного сырья в зависимости от сроков хранения и способов технологической обработки 60

4.4.Изучение окислительных процессов в стерилизованных мясных консервах в зависимости от сроков хранения сырья

и способов технологической обработки 67

4.5.Изучение жирнокислотного состава стерилизованных модельных систем в зависимости от сроков хранения

сырья 79

4.6.Изучение характеристик стабильности жировой ткани стерилизованных мясных консервов в зависимости от характеристик мясного сырья 83

4.7. Заключение 92 Глава 5.Разработка технологии производства стерилизованных консервов из говядины с повышенной устойчивостью к абиогенной порче 94

5.1.Обоснование возможностей биохимической стабилизации стерилизованных мясных систем 94

5.2.Активность воды и ее роль в формировании качества пищевых продуктов 96

5.3.Изучение влияния гидроколлоидов на активность воды в стерилизованных консервах 100

5.4.Изучение влияния величины активности воды на динамику качественных характеристик стерилизованных мясных консервов в процессе хранения 104

5.5.Разработка технологии стерилизованных консервов «Говядина для завтрака» 112 5.6.3аключение 114

Выводы 117

Список использованной литературы 118

Приложения 128

Список использованных сокращений

НЖК - непредельные жирные кислоты

МДА - малондиальдегид

БЦ - биологическая ценность

КЭБ - коэффициент эффективности белка

ДК - диеновые конъюгаты

ЛЖК - летучие жирные кислоты

Ф - относительный выход флуоресценции

ТБЧ - тиобарбитуровое число

ТБК - тиобарбитуровая кислота

ЖК - жирные кислоты

ДСК - дифференциальная сканирующая калориметрия

КЧ - кислотное число

ПНС - предельное напряжение сдвига

Введение

Стерилизованные мясные консервы представляют собой ценный продукт питания и занимают важное место в рационе значительной части населения России, стран СНГ и мира. В настоящее время вопросы производства мясных продуктов долговременного хранения остаются весьма актуальными в связи с необходимостью транспортировки готовых к употреблению мясопродуктов на большие расстояния в рамках различных государственных и международных программ, обеспечения питанием отдаленных регионов и т.п. Особенностью мясных консервов длительного хранения, выделяющей их из всего спектра мясопродуктов, является то, что они подвергаются наиболее жесткому процессу термообработки - стерилизации, что и определяет их специфику как продукта питания.

Долгое время считалось, что стерилизация сглаживает различия в качестве сырья, используемого для производства консервов. Однако практический опыт свидетельствует о том, что в некоторых случаях промышленно стерильные консервы тем не менее оказываются непригодными к употреблению или обладают неудовлетворительными органолептическими показателями. Известно, что сроки достижения такой непригодности в различных случаях не одинаковы и варьируются в широких пределах в зависимости от ряда, по всей видимости, абиогенных факторов, многие из которых до сих пор неизвестны. Вопросами абиогенной порчи стерилизованных консервов занимались, В.И.Курко, Е.Ф.Орешкин, А.В.Устинова, B.Tomas, B.Hottenroth и другие, однако значительная часть вопросов, касающихся закономерностей возникновения порчи, остается открытой. Наиболее интересной из них представляется зависимость сохраняемости консервов от характеристик сырья, особенностей его хранения и предварительной обработки до стерилизации, а также изучение

механизмов этих влияний.

Таким образом, теоретический и практический интерес представляет изучение механизмов абиогенных детериоративных процессов, протекающих в стерилизованных консервах при хранении и возможностей технологического влияния на их интенсивность, что определяет в качестве цели работы разработку технологии стерилизованных консервов с повышенной устойчивостью к абиогенной порче.

Глава 1. Анализ состояния вопроса

1.1. Современная классификация стерилизованных мясных консервов и критерии их качества

Ассортимент мясных консервов разнообразен по видам, способам подготовки сырья и режимам термообработки.

По виду сырья консервы делят на мясные (из говядины, свинины, баранины, конины, субпродуктов, мяса птицы, дичи) и мясорастительные (мясо различных животных, субпродукты, мясо птицы и другое мясное сырье с крупами, изделиями из муки, бобовыми, овощами, плодами, ягодами и т.п.).

Способы обработки сырья различают консервы по типу посола (без предварительного посола сырья, с выдержкой посоленного сырья), по типу измельчения (из кускового, грубоизмельченного, тонкоизмельченного сырья) и по типу термической обработки сырья (без предварительной тепловой обработки, с предварительной бланшировкой, варкой, обжариванием).

По уровню стерилизационного эффекта и стойкости при хранении консервы делят на пастеризованные (Б= 4) и стерилизованные (Б= 5-20).

Консервированные мясопродукты должны соответствовать органолептическим и физико-химическим показателям, указанным в ГОСТах, ОСТах, ТУ и РТУ, а по бактериологическим показателям консервы должны соответствовать требованиям инструкции "О порядке санитарно-технического контроля консервов" [34, 21].

Определение внешнего вида консервов проводят по наличию и состоянию бумажной этикетки или литографического оттиска, содержанию этикетной надписи, а также дефектам тары (нарушение герметичности, подтеки, вздутие крышек и донышек, "птички", хлопающие концы и др.). У металлических банок особо отмечают деформацию корпуса, дефекты продольного и закаточных швов, у стеклянной тары — трещины, подтечность, ржавые пятна на металлических крышках.

О герметичности металлической тары судят по выделению содержимого (жир, бульон, соус) или пузырьков воздуха из банки. Существует также ряд специальных методов определения герметичности металлической тары [39].

Состояние внутренней поверхности металлических банок определяют в освобожденных от содержимого, промытых водой и досуха протертых банках. При этом отмечают: наличие и степень распространения темных пятен, возникающих от растворения полуды и обнажения железа или от образования сернистых или других соединений; наличие и степень распространения ржавых пятен; наличие и размер наплывов припоя банок; степень сохранения лака или эмали на внутренней поверхности лакированной тары, а также состояние резиновых прокладок или уплотнительной пасты у донышка и крышки банок.

В зависимости от способа употребления органолептическую оценку консервированных мясопродуктов проводят в разогретом или холодном виде. При этом осмотру и оценке подвергают все содержимое банки в следующей последовательности: внешний вид, цвет, запах, вкус, консистенция.

При оценке внешнего вида продукта определяют форму, характер поверхности, однородность, качество укладки, вид на разрезе, качество заливки соуса или бульона и т.д. Для определения прозрачности и цвета жидкой части консервов ее после вскрытия банки сливают в стеклянный бесцветный стакан и рассматривают в проходящем свете.

В зависимости от характера испытываемых консервов консистенцию определяют нажатием, надавливанием, разрезанием, размыванием (паштеты). При оценке консистенции учитывают нежность, сочность, упругость, твердость, рассыпчатость, крошливость, мягкость, однородность, присутствие твердых частиц.

Для определения соотношения составных частей в мясных консервах

банку тщательно протирают, взвешивают, подогревают в водяной бане до

необходимой температуры и вскрывают. Затем из банок сливают в стакан в

8

течение 2 мин бульон и 10 мин — соус вместе с жиром и присоединяют к нему легкоотделяющийся от мяса жир. Массу бульона определяют по разности между массой нетто консервов и массой мяса с жиром.

Для определения физико-химических показателей твердую часть консервов два раза пропускают через мясорубку, смешивают в жидкой частью и растирают в фарфоровой ступке до однородной массы. В зависимости от вида консервов и требовании к качеству определяют содержание минеральных примесей, поваренной соли, нитрита, фосфора, жира, сухих веществ, фосфатов, олова, свинца, железа, меди, цинка, крахмала; общую и активную кислотность и температуру плавления желе.

Микробиологический контроль включает в себя контроль пригодности содержимого в пищу, а также позволяет выявить недостатки в организации некоторых этапов производства.

В процессе тепловой обработки вегетативные клетки и большинство спор микроорганизмов погибают. Однако часть спор остается жизнеспособными, восстанавливая в дальнейшем свою жизнедеятельность. Этот процесс восстановления может длиться до нескольких месяцев.

Промышленная стерильность консервов — отсутствие в консервированном продукте микроорганизмов, способных развиваться при температурах хранения, установленных для данного вида (партии) консервов, а также микроорганизмов и микробных токсинов, опасных для здоровья человека.

При выявлении в стерилизованных консервах мезофильных облигатных споровых анаэробов выполняют их идентификацию с участием органов санитарного надзора. Обнаружение в консервах является основанием невозможности их применения в пищу. При выявлении в консервах клостридий других видов вопрос об использовании всей партии решается органами санитарного надзора.

Если из консервов выделены термофилы — возбудители бомбажа или

кислой порчи, указанную партию продуктов необходимо хранить при

9

температуре не выше 15°С. В тех случаях, когда органолептические показатели таких консервов не имеют отклонений, их используют в пищу в течение года при температуре хранения 0—15°С.

Одним из характерных признаков микробиологической порчи консервов является вспучивание концов банок (бомбаж), хотя могут встречаться консервы с микробиологическим браком, но без признаков вспучивания концов. К браку микробного происхождения относят также консервы без изменения внешнего вида тары, но в которых при лабораторных исследованиях выявлена микрофлора, не соответствующая требованиям промышленной стерильности выработанной продукции.

Анализ нормативно-технической документации позволяет сделать следующие выводы:

1) существующая система оценки качества стерилизованных мясных консервов служит для решения трех задач:

— определения возможности использования консервов в пишу;

— определения режимов и сроков хранения готового продукта;

— выявление нарушений технологических режимов изготовления;

2) первая из поставленных задач решается на основе следующих критериев: наличие ионов различных металлов, органолептическая оценка, концентрация технологических добавок, наличие патогенной и токсикогенной микрофлоры, состояние тары. Для определения степени влияния на качество продукта качественных показателей сырья и технологических режимов производства, а также для уточнения режимов хранения продукта используется только критерий микробиологической обсемененности продукта. Промышленно стерильные консервы считаются стабильным продуктом, качество и сроки хранения которого не зависят от качества сырья и технологических факторов (в особенности это относится к тропическим консервам).

Описанный подход правомерен в случае, если рассматриваются

процессы изготовления консервов, в значительной мере подверженные

ю

влиянию микрофлоры, когда гнилостные процессы по своей интенсивности превалируют над остальными технологическими факторами как при производстве, так и при хранении готового продукта. В случае производств, благополучных с санитарной точки зрения (низкая обсемененность сырья и оборудования, жесткий контроль технологических режимов), процессы гнилостной порчи теряют свою лимитирующую роль, и на первый план выходят абиогенные детериоративные процессы. Известен ряд экспериментальных исследований, показавших, что при достаточно длительных сроках хранения промышленно стерильны мясные консервы тем не менее оказывались непригодными к употреблению или обладали плохими органолептическими показателями. В то же время было показано, что сроки достижения такой непригодности не являются одинаковыми и варьируют в широких пределах в зависимости от ряда факторов, многие из которых до сих пор неизвестны [85].

1.2. Детериоративные процессы в стерилизованных мясных консервах

Стерилизованные мясные системы обладают высокой степенью стабильности при хранении благодаря устранению основных дестабилизирующих факторов: активной микрофлоры, тканевых ферментных систем и контакта с кислородом воздуха. Тем не менее приведенные выше экспериментальные данные свидетельствуют о том, что реакционная способность системы сохраняется. Несмотря на значительно более низкий (практически, остаточный) уровень интенсивности, при длительных сроках хранения они способны заметно влиять на качество продукта. Теоретически можно предположить, что инициаторами и участниками этих процессов могут служить: остаточная и восстановившаяся микрофлора, остаточные ферменты и/или их кофакторы, реакционно активные и неустойчивые низкомолекулярные соединения (альдегиды, летучие, жирные кислоты,

moho- и олигосахариды), а также термоустойчивые неорганические соединения. Большую роль способна сыграть также водная фаза, увеличивающая активность органических соединений и облегчающая их диффузию по объему продукта. Поскольку совокупность процессов, протекающих в стерилизованных мясных консервах, представляет собой чрезвычайно сложный взаимосвязанный комплекс биохимических и химических реакций, в данном случае описываемые реакции условно классифицированы по направлению протекания реакций и типу участвующих соединений.

1.2.1.Гидролиз высокомолекулярных соединений 1.2.1.1.Липолитические реакции

Наличие гидролиза липидов в стерилизованных мясных консервах в настоящее время не вызывает сомнений [39]. Величина кислотного числа предлагалась в качестве критерия, коррелирующего с органолептическими показателями при хранении консервов. Однако непосредственное влияние высокомолекулярных жирных кислот, накапливающихся при гидролизе триглицеридов, на органолептические характеристики продукта маловероятно из-за отсутствия у высших жирных кислот выраженного вкуса или запаха [49]. Известны лишь косвенные формы подобного влияния вследствие превращения освободившихся ЖК в карбонильные соединения [50]. Механизм гидролитического расщепления жиров хорошо изучен. Известно, что реакция гидролиза сложных эфиров жирных кислот и глицерина обратима, состояние равновесия зависит от количественного соотношения реагирующих веществ, в частности от содержания в реакционной среде воды. Гидролиз триглицеридов протекает в три ступени, причем вероятность протекания каждой последующей ступени значительно ниже предыдущей.

Расщепление триглицеридов в мышечной и жировой тканях происходит под действием ферментов — эстераз и липаз, катализирующих расщепление сложноэфирных связей молекулы триглицерида водой. Эстеразы и липазы не отличаются �