автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии варено-копченых продуктов из говядины с использованием пропионовокислых бактерий

На правах рукописи

НИКИФОРОВА АННА ПЛАТОНОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВАРЕНО-КОПЧЕНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГОВЯДИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 МАЙ 2012

00504420»

Улан-Удэ-2012

005044207

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ВСГУТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ханхалаева Ирина Архиповна

Официальные оппоненты: Чиркина Тамара Федоровна,

доктор технических наук, профессор кафедры «Биологическая и пищевая химия» ВСГУТУ

Залуцкая Екатерина Викторовна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Технология производства, переработки и стандартизации сельскохозяйственной продукции» Бурятской государственой селькохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова

Ведущая организация: ООО «Бурятский центр сертификации»

(г.Улан-Удэ)

Защита состоится 30 мая 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.039.05 при ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в, ауд. 8-124.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСГУТУ.

Автореферат разослан «27» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Столярова А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основным фактором повышения конкурентоспособности отечественной мясной продукции являются высокоэффективные технологии переработки мяса.

Известно, что говядина выгодно отличается от мяса других видов животных по качественным и технологическим показателям. В то же время процесс производства продуктов из говядины, Характеризующейся достаточно жесткой консистенцией, является длительным. В связи с этим возникает необходимость поиска путей интенсификации производства и разработки новых рецептур цельнокусковых продуктов из говядины.

В решении ряда задач данной проблемы следует подчеркнуть важную роль трудов многих ученых (И.А. Рогова, A.C. Большакова, В.Г. Борескова, Н.К. Журавской, J1.C. Кудряшова, Е.Ф. Орешкина и др.)!

Перспективным направлением развития технологии деликатесных мясных продуктов является создание новых решений, основанных на биотехнологических способах повышения функционально-технологических свойств сырья и улучшения качества готовых продуктов.

Большой интерес для промышленного использования представляют культуры пропионовокислых бактерий. Установлено, что отдельные штаммы пропионовокислых бактерий обладают высокими биотехнологическим потенциалом и адаптационными свойствами, что имеет важное значение при посоле и созревании мяса с неразрушенной клеточной структурой, где процессы связаны с высокой концентрацией поваренной соли и низкой температурой. В этой связи совершенствование технологии цельнокусковых мясных продуктов из говядины с использованием пропионовокислых бактерий является актуальным.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка технологии варено-копченых продуктов из говядины с использованием пропионовокислых бактерий.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

- проектирование варено-копченых продуктов из говядины на основе структурирования функции качества;

- обоснование использования закваски пропионовокислых бактерий в технологии цельнокусковых мясопродуктов;

- изучение физико-химических и биохимических процессов при посоле говядины с пропионовокислыми бактериями;

- выбор и обоснование технологических параметров производства новых мясных продуктов; -

- качественная характеристика варено-копченых продуктов из говядины;

- разработка технологии и нормативной документации на варено-копченые продукты из говядины с использованием пропионовокислых бактерий;

- опытно-промышленная проверка технологии в условиях производства.

Научная новизна. Научно обоснована, и подтверждена целесообразность' использования бактериальной закваски пропионовокислых бактерий для повышения качества варено-копченых продуктов из говядины. Выявлена высокая биохимическая активность бактерий в мясе с неразрушенной структурой, способствующая увеличению протеолити-ческой активности и активному накоплению аминного азота. Установлено, что предварительная обработка сырья закваской пропионовокислых бактерий позволяет не только интенсифицировать процесс посола говядины, но и повысить потребительские свойства готового продукта.

Практическая ценность. На основании результатов исследований разработан проект технических условий на варено-копченый продукт из говядины с использованием закваски пропионовокислых бактерий. Технология апробирована в колбасном цехе Фабрики «Селенга» (г.Улан-Удэ, Республика Бурятия). Апробация показала, что результаты экспериментальных исследований стабильно воспроизводятся в условиях производства, и качество продукта по всем показателям соответствует предъявляемым требованиям.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на I Региональной научно-технической конференции студентов Института прикладной биотехнологии «Взаимодействие науки и образования - развитию пищевой промышленности» (Владивосток, 2009); I Международной научно-практической конференции «Качество как условие повышения конкурентоспособности и путь к устойчивому развитию» (Улан-Удэ, 2009); международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность: состояние, проблемы, перспективы» (Оренбург, 2009); международной научной конференции студентов и молодых ученых «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания» (М., 2009); международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Международный университет изобретателя -обучение навыкам изобретательской и рационализаторской деятельности» (Иркутск, 2010); IV Всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2011); всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (Бийск, 2010,

2011); международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в мясном скотоводстве» (Ульяновск, 2011); научных конференциях преподавателей, научных работников и аспирантов

ВСГУТУ (Улан-Удэ, 2009-2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 ра-оот, в том числе одна статья в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора, экспериментальной части обсуждения результатов исследований, выводов, списка использованной литературы, включающего 190 наименований и 4 приложения.

Работа изложена на 125 страницах машинописного текста содержит 16 таблиц и 20 рисунков.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедр «Технология молочных продуктов. Товароведение и экспертиза товаров», «Технология мясных и консервированных продуктов», «Стандартизация, метрология и управление качеством» ФГБОУ ВПО ВСГУТУ. Опытно-промышленная апробация проводилась в колбасном цехе Фабрики «Селенга». Исследования проводились на модельных системах, а затем - готовой продукции.

Объектами исследований служили: закваска пропионовокислых ^ТГ''<<Пр0т'0[1ИКС)> конДентрированная жидкая прямого внесения (ТУ 9229-007-02069473-2005); внутренние мышцы лопаточной, тазобедренной частей говяжьих полутуш 1 и 2 категории; варено-копченые продукты из говядины, выработанные с применением бактериального концентрата. В качестве контроля были использованы варено-копченые продукты из говядины без использования закваски. Схема проведения экспериментальных исследований приведена на рисунке 1.

В ходе экспериментальных исследований определяли следующие показатели: величину рН - потенциометрическим методом (ГОСТ 362487); количественный учет клеток пропионовокислых бактерий - методом предельных разведений на среде ГМК-1 по ТУ 10-02-789-192-95-протеолитическую активность по ГОСТ 20264.2-88; содержание амин-ного азота - методом формольного титрования; антимутагенную активность - по тесту Эймса; массовую долю водорастворимой фракции мышечных белков - методом экстракции; влагоудерживающую способность - при помощи нагревания и применения жиромера; потери массы при варке, выход готового продукта - весовым методом; органолепти-ческую оценку - по пятибалльной шкале; пластичность и влагосвязы-вающую способность (ВСС) мяса - методом прессования по Грау-Хамму; массовую долю поваренной соли - аргентометрическим мето-

Проектирование продуктов из говядины с использованием

ОРБ-методологии *

Обоснование использования закваски пропионовокислых бактерий

1, 2, 3, 5, 6, 8 *

Исследование влияния биотехнологической обработки на физико- ' химические и биохимические процессы при посоле и созревании говядины 1,2, 3,4,5, 6,7,8,9,10,11,

12,13, 14, 15, 18, 22 ♦

Разработка технологии производства варено-копченых продуктов из говядины и опытно-промышленная

проверка технологии

+ ~

Влияние биотехнологической обработки сырья на качественные характеристики варено-копченых продуктов из говядины 5, 6, 10, 11, 12, 15, 16, 17,18,19,20,21,23

Показатели:'

1. Величина рН

2. Влагосвязывающая способность

3. Пластичность

4. Потери массы при варке

5. Массовая доля влаги

6. Напряжение среза

7. Влагоудерживающая способность

8. Количество пропионовокислых

бактерий

9. Содержание летучих жирных кислот

10. Антимутагенная активность

11. Содержание витамина В12

12. Массовая доля водорастворимой фракции мышечных белков

13. Содержание аминного азота

14. Активность протеолитических ферментов

15. Органолептические показатели

16. Массовая доля белка

17. Массовая доля жира

18. Массовая доля поваренной соли

19. Массовая доля нитрита натрия

20. Остаточная активность кислой фосфатазы

21. Микробиологические показатели

22. Количество удерживаемого рассола

23. Выход готового продукта

Рисунок 1 - Схема проведения экспериментальных исследований

дом (ГОСТ 9957-73); массовую долю нитрита натрия - по ГОСТ 8558.178; массовую долю влаги - по ГОСТ 9793-74; остаточную активность кислой фосфатазы - арбитражным методом (ГОСТ 23231); содержание витамина В12 - спектрофотометрическим методом; напряжение среза на приборе типа Уорнера-Братцлера; микробиологические исследования -по стандартным методикам СанПиН 2.3.2.1078-01; содержание летучих жирных кислот - методом дистилляционной отгонки; массовую долю белка - фотометрическим методом (ГОСТ 25011); массовую долю жира - методом Сокслета (ГОСТ 23042-86); количество удерживаемого рассола, выход готового продукта - весовым методом.

Повторность опытов трех-, пятикратная. Обработку экспериментальных данных проводили методами математического и корреляционного анализа с использованием пакета стандартных программ (р<0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Анализ потребительских предпочтений мясных деликатесов

Известно, что для успешной реализации товара на рынке при разработке нового вида продукта необходимо учитывать требования потребителей. Учет и анализ этих требований можно произвести на основе технологии структурирования функций качества (СТВ-методологии), основанной на построении матрицы потребительских предпочтений -«домика качества». На основе маркетинговых исследований была составлена номенклатура потребительских требований к качеству. Наиболее значимыми показателями для варено-копченых продуктов из говядины, с точки зрения потребителей, являются: натуральность продукта, хороший вкус, приятный запах и сочность продукта. Изучена взаимосвязь между запросами потребителей и показателями качества (рис. 2).

Обозначение хрьшш «Д-омыка качества»

о — слабая полоизпдазьнаа хорр-еяяши:

с — сяаогя о тр ицат-эльная корргйісциЕ

• — сильная положительная

и —сильная отрицательная корреляция

Оо-огиачгни& етёлзни связи • — сильная ^ -средняя А - слабая я! II і а 5 1" І & 9 н 1 5г & 1а ■з а 11 И г І І I Е о Є а 0 & о § I 0 & 1 1 а а 1 1 £ І £ в

¿V» Пшазаияи ждагйгкль скш предзачт-гнни іїавг о о О О о с 1 а и § & о о <*

Еяус Ог212 * О Д • •

©ргаакмшнчас- Зззэк О о » & Д О'

КЗЙ шзжгге-ш: КГовоЕтанайа 0,«7 • О * ♦

Ц&5Г «¿т • Д * а

ГБокзаззалн сгсхзва Натуральность % 222 * 0 •

Ф Е«ЖЄВЗКЗт Приєшгзгзя 1НВЗ. ®,3©3 0 о- # •

Зрге>ваі2нтазазг покагазезн Шакгввпь #

Вакагаззда нззгжносхв. Длительный сскг-зс грзнгяиж 0,835 ♦ • * Д • * &

Рисунок 2 - Матрица потребительских предпочтений

Учитывая, что важность потребительских предпочтений умень-■ шается в следующей последовательности: натуральность, вкус, аромат,

цена, полезность и т.д., определены следующие направления совершенствования качества варено-копченых продуктов из говядины:

- продукт должен быть натуральным, что обеспечивается исключением ряда добавок, в частности синтетических; при этом продукт должен иметь минимальное количество добавок;

- продукт должен быть полезным за счет содержания витаминов и антимутагенных веществ;

- продукт должен иметь выраженные вкус и аромат;

- цена должна быть приемлемой.

Для решения поставленных задач предлагается использовать биотехнологический способ обработки сырья - внесение закваски про-пионовокислых бактерий при посоле и созревании мяса.

Обоснование использования закваски пропионовокислых бактерий

При использовании микроорганизмов в технологии мясных продуктов следует учитывать их биохимическую активность, устойчивость к поваренной соли, нитриту натрия и кислотообразующую способность, которая важна в регулировании pH среды при созревании мяса.

С учетом рекомендаций ранее проведенных исследований была выбрана бактериальная закваска Propionibacterium shermanii КМ-186. О высоком биотехнологическом потенциале штамма свидетельствуют высокий экзополисахаридный потенциал (6,8 мкг/мл), что привлекательно для увеличения ВСС белков мяса, хорошая вязкость (5,8 сСт), слабая кислотообразующая способность и выраженная протеолитиче-ская активность. Исследованиями было установлено, что для улучшения потребительских свойств варено-копченых колбас, выработанных по ускоренной технологии, оптимальная доза вносимой закваски пропионовокислых бактерий составляет 2 единицы активности на 100 кг сырья.

С целью уточнения дозы закваски, вносимой при посоле кускового мяса, был использован метод планирования эксперимента - полный факторный эксперимент.

В качестве варьируемых факторов были выбраны:

- доза закваски с диапазоном от 1 до 5 единиц активности на 100 кг мясного сырья;

- продолжительность посола 24 ч, при котором использовали рассол плотностью 1,078 г/см3.

В качестве параметра оптимизации служило количество клеток пропионовокислых бактерий в мясной среде при посоле при температуре (0-4) °С.

В результате анализа получена адекватная эксперименту математическая модель. Изданных, представленных на рисунке 3, видно, что

6.5 Е . 6.0 4 й.б I » «О

I 3°, I 2'6

с увеличением дозы вносимой закваски активизируется рост пропионовокислых бактерий. При этом характер изменения количества клеток бактерий имеет следующий вид: (УО = 4, 61+1,25х2-0, 65х,2--1,1 5х22 За 24 ч культивирования количество клеток составило 106 КОЕ/г при дозе внесения закваски 3 единицы активности. Для активизации роста пропионовокислых бактерий в мясе в дальнейших исследованиях была предусмотрена предварительная выдержка прошприцованного мяса при более высокой температуре (20±2)°С в течение 4 ч при выбранной дозе внесения закваски.

Об активности

Рисунок 3 - Изменение содержания клеток пропионовокислых бактерий при посоле

а к ш

£ 5-о

ю ■

6,1 6

5,9, 5,8£ 5,7

12 3 4 Продолжительность выдержки, ч

—•—Количество бактерий ••-■-• рН

Рисунок 4 - Количественный учет клеток пропионовокислых бактерий и изменение рН в процессе предварительной выдержки мяса

пропионовокислых бактерий судили по изменению реакции среды и содержанию жизнеспособных клеток. Как свидетельствуют данные рисунка 4, при выдержке крупнокускового мяса наблюдается стабильный рост жизнеспособных клеток при дозе закваски 3 единицы активности. При этом величина рН изменяется незначительно.

Таким образом, повышение температуры увеличивает биохимическую активность вносимых микроорганизмов и через 4 ч ферментации количество жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий составляет 107 КОЕ/г.

Исследование влияния биотехнологической обработки на физико-химические и биохимические процессы при посоле мяса

На следующем этапе исследований крупнокусковое мясо после предварительной выдержки с целью роста клеток пробиотических мик-

6 12 18 24 30 Продолжительность посола, ч -контроль —««.опыт

Рисунок 5 -варенной соли

Изменение содержания по-

роорганизмов было подвергнуто посолу, включающему процессы шприцевания, массирования и созревания.

Дальнейшие исследования были посвящены изучению проникновения и распределения поваренной соли. Как свидетельствуют данные

рисунка 5, содержание соли, равное 2,5% достигается в опытных образцах через 6 ч посола, в то время как в контрольных - только к 18 ч. Установлено, что ускорению диффузионно-осмотических процессов способствовали ферментация сырья и дополнительное разрыхление в результате шприцевания рассола.

О развитии биохимических процессов, способствующих созреванию и тендеризации мяса при ферментации, можно судить по динамике протеолитических процессов.

Протеолитическая активность является одним из важнейших свойств пропионовокислых бактерий, характеризующих их способность расщеплять белки с образованием низкомолекулярных фрагментов. О протеолитической активности судили по изменению содержания аминного азота.

Анализ экспериментальных данных накопления аминного азота, представленных на рисунке 6, показал, что опытные образцы мяса характеризуются более высокой протеолитической активностью по сравнению с контрольными. Так, содержание аминного азота, характерное

для мяса, подвергнутого ферментации пробиотиче-скими бактериями, достигается в необработанном сырье только через 12 ч посола. Следует отметить, что если в опытных образцах сохраняется высокая протеолитическая активность на всем протяжении посола, то в контроле наблюдается ее нарастание только в период механической обработки.

12 18 24 30 Продопжтпельносгь посола, ч -контроль опыт

Рисунок б - Динамика накопления аминного азота в процессе посола

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что высокая протеолитическая активность пропионовокислых бактерий способствует более активной ферментации мясного сырья.

Следует отметить, что в процессе ферментации накапливается значительное количество летучих соединений, влияющих на вкусо-ароматические характеристики, синтезируется витамин В12, повышается антимутагенная активность.

Таким образом, за счет внесения стартовой культуры существенно ускоряются физико-химические и биохимические процессы, в результате чего продолжительность посола сокращается до 18 ч.

Применяемые в промышленности современные технологии копченостей предполагают использование широкого спектра пищевых добавок, различные уровни шприцевания и способы механической обработки и, следовательно высокую вариабельность выхода и качества готовой продукции.

Известно, что для интенсификации посола мяса с неразрушенной структурой применяется массирование, продолжительность которого для говядины, как правило, составляет (7-8) ч.

В этой связи для исследований процесса массирования принят интервал от 0 до 8 ч при скорости вращения барабана 16 об/мин. Основным критерием выбора оптимальной продолжительности массирования служило общее влагоудержание мясной системы.

69 68 6" .о 66

Г- «5

8 64 " 63 62 61 60

2 4 6 8

Продолжительность тсспровагога. ч

—•—КОНТРОЛЬ — ОПЫТ

Рисунок 7 - Изменение влагосвязывающей способности мяса в процессе массирования

На рисунке 7 представлена динамика изменения ВСС контрольных и опытных образцов мяса. Согласно приведенным данным, ВСС опытных образцов выше, чем контрольных, причем максимальное значение показателя достигается через б ч массирования. Вероятно, это объясняется тем, что

пропионовокислые бактерии в значительных количествах синтезируют полифосфаты, которые восполняют органические фосфорные соединения, экстрагируемые из мяса солевым раствором. Биосинтез бактериями полифосфатов обусловливает увеличение набухания, адгезии мяса и последующего влагоудержания. Соответственно, через 6 ч механической обработки наблюдался наибольший прирост массы после массирования (рис. 8).

удержанного рассола •

г? зо

ч

О

Рисунок 8 - Изменение количества

20

25

Продолжительность массирования, ч

0 2 4 6 8

Дальнейшее массирование приводило к снижению количества удерживаемого рассола, что связано с фрагментацией и нарушением целостности мышечных волокон. Полученные данные дают основание считать, что применение бакконцентрата позволяет сократить процесс механической обработки до 6 ч.

В процессе массирования происходит существенное снижение жесткости мяса. При этом оно более выражено в опытных образцах. Так, после механической обработки напряжение среза опытных образцов составило 170 кПа, что на 25% ниже по сравнению с контролем.

Известно, что пропионовокислые бактерии обладают исключительно лабильным метаболизмом, способны приспосабливаться к изменению среды благодаря вариабельному приспособительному обмену. Следует отметить, что рост бактерий продолжается и в экстремальных для них условиях. Так, после 6-часового массирования количество жизнеспособных клеток было равным 108 КОЕ/г.

Дальнейшими исследованиями установлено, что оптимальные значения физико-химических показателей соленого мяса были достигнуты после 12-часовой выдержки.

Таким образом, в результате исследований установлено, что использование закваски пропионовокислых бактерий способствует интенсификации физико-химических и биохимических процессов при посоле, созревании мяса и формированию оптимальных функционально-технологических свойств в более короткие сроки.

Разработка технологии варено-копченых продуктов из говядины с использованием закваски пропионовокислых бактерий

На основании проведенных исследований была разработана технология производства варено-копченых продуктов из говядины с использованием закваски пропионовокислых бактерий. Технологический процесс осуществляют по схеме, представленной на рисунке 9.

Особенностью технологии является шприцевание перед посолом закваской пропионовокислых бактерий в количестве 3 единицы активности на 100 кг сырья и сокращение времени массирования до 6 ч и выдержки в посоле до 12 ч. Разработанная технология позволяет улучшить технологические характеристики и качество готового продукта.

Рисунок 9 - Технологическая схема производства разработанных варено-копченых продуктов из говядины

В настоящее время перед производителями остро стоят задачи обеспечения и подтверждения качества и безопасности пищевых продуктов, которые должны быть гарантированы для потребителей и соответствовать характеристикам, указанным в маркировке. В связи с этим, для анализа и контроля за технологическим процессом были применены некоторые принципы системы ХАССП. Проведенный анализ позволил выявить 20 критических контрольных точек при производстве продуктов из говядины с использованием бактериального концентрата. Предложены контролирующие и предупреждающие действия для обеспечения качества и безопасности нового продукта.

Изучение качественных показателей варено-копченых продуктов из говядины

Показатели качества варено-копченых продуктов из говядины представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Качественная характеристика варено-копченых про-

дуктов из говядины

Наименование показателя Варено-копченый продукт из говядины

Контрэль | Опыт

Внешний вид Поверхность чистая, сухая, без выхватов мяса, бахромок, без пятен и загрязнений. Вырабатывается в сетке .и без, с обсыпкой и без обсыпки декоративными смесями

Форма Прямоугольно-овальная

Консистенция Плотная Плотная, упругая

Вид на разрезе Равномерно окрашенная мышечная ткань от красного до темно-красного цвета Равномерно окрашенная мышечная ткань красного цвета, без серых пятен

Запах и вкус Свойственные данному виду продукта, без посторонних привкуса и запаха, с ароматом копчения и пряностей Свойственные данному виду продукта, без посторонних привкуса и запаха, с ярко выраженным ароматом копчения и пряностей

Массовая доля белка, % 16,8±0,1 17,00±0,2

Массовая доля жира, % 3,22±0,14 3,44±0,15

Массовая доля поваренной соли, % 2,82±0,10 2,72±0,09

Массовая доля влаги, % 74,78±0,15 75,56±0,59

Массовая доля нитрита натрия, % 0,004±0,0003 0,002±0,0002

Остаточная активность кислой фосфатазы, % 0,0058±0,0007 0,0057±0,0005

Напряжение среза, кПа 133±8,9 93,33±4,4

Содержание витамина В|2, мкг/100 г 0,73±0,04 1,76±0,08

Масса продукта, в которой не Допускается: КМАФАнМ, КОЕ/г не более БГКП Сульфитредуцирующие клостридии S.aureus Патогенные, в том числе сальмонеллы 2,5*103 1,0 0,01 1,0 25

Как видно из данных таблицы, выработанные мясные продукты характеризуются высокими органолептическими показателями, что подтверждается данными сенсорной оценки (рис. 10).

Внешний вид-

Продукты из го-

Сочаость

Вкус

Запах, аромат

вядины с использованием закваски пропионо-вокислых бактерий характеризуются высокими органолептическими показателями, отличаются более плотной, упругой консистенцией, ярко выраженным ароматом копчения и пряностей и равномерно окрашенной мышечной тканью красного цвета без серых пятен.

Консистенция в контроль а опыт

Рисунок 10 - Профильный анализ органо-лептических показателей продуктов из говядины

Следует отметить, что содержание витамина В12 в опытном образце значительно выше, чем в контроле, что объясняется способностью пропионовокислых бактерий синтезировать этот витамин.

Выход опытных образцов готового продукта на 5% превышает значение контрольных, что обусловлено повышением влагосвязываю-щей и влагоудерживающей способности.

Опытные образцы через 10 сут хранения при температуре (2-6)°С сохранили приемлемые органолептические характеристики и соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

Расчет экономической эффективности показал, что себестоимость разработанных варено-копченых продуктов из говядины на 32,4 руб ниже по сравнению с контролем.

Таким образом, разработанная технология позволяет интенсифицировать производственный процесс и получить продукт с высокими потребительскими свойствами.

1. В результате экспериментальных исследований разработана технология варено-копченых продуктов из говядины с использованием пропионовокислых бактерий.

2. Проведен анализ потребительских требований к мясным деликатесам путем маркетинговых исследований и использование <ЗРЭ-методологии позволило определить направления совершенствования качества варено-копченых мясных продуктов.

3. Экспериментально обосновано использование закваски пропионовокислых бактерий при дозе внесения 3 единицы активности на

ВЫВОДЫ

100 кг мясного сырья для производства цельнокусковых варено-копченых продуктов из говядины.

4. Установлено, что с увеличением температуры, биохимическая активность вносимых микроорганизмов повышается, и через 4 ч ферментации количество жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий составляетЮ7 КОЕ/г.

5. Выявлено, что высокая протеолитическая активность пропионовокислых бактерий способствует более активной ферментации мясного сырья. За счет внесения закваски существенно ускоряются физико-химические и биохимические процессы, в результате чего продолжительность посола сокращается до 18 ч. Выбранные параметры массиро: вания и выдержки в посоле говядины способствуют повышению функционально-технологических свойств говядины при посоле.

6. Выбраны и обоснованы оптимальные технологические параметры и разработана технология производства варено-копченых продуктов из говядины с высокими потребительскими свойствами с использованием закваски пропионовокислых бактерий и подготовлен проект ТУ.

7. Проведена опытно-промышленная проверка технологии в колбасном цехе Фабрики «Селенга», которая показала, что варено-копченые продукты из говядины с использованием закваски пропионовокислых бактерий обладают высокими потребительскими характеристиками.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Никифорова А.П. Применение процессного подхода к управлению качеством на предприятиях пищевой промышленности // Материалы I регион, науч.-техн. конф. студентов Института прикладной биотехнологии «Взаимодействие науки и образования - развитию пищевой промышленности». Владивосток: Изд-во Дальрыбвтуз, 2009. С. 147-150.

2. Никифорова А.П. Планирование эксперимента при исследовании процесса посола продуктов из говядины с использованием бактериальных концентратов / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева, И.В. Хама-ганова // Сб. науч. тр. ВСГТУ. Серия: Биотехнология, технология пищевых продуктов. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2009. Вып. 16. С. 154-158.

3. Никифорова А.П. Обработка результатов эксперимента при исследовании процесса посола продуктов из говядины У А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева, И.В. Хамаганова // Материалы I междунар. на-уч.-практ. конф. «Качество как условие повышения конкурентоспособности и путь к устойчивому развитию». Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2009. С. 95-99.

4. Никифорова А.П. Перспективы применения пропионовокис-лых бактерий для производства продуктов из говядины / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Пищевая промышленность: состояние, проблемы, перспективы». Оренбург: Изд-во ОГУ, 2009. С.215-217.

5. Никифорова А.П. Управление безопасностью при производстве мясных продуктов с использованием бактериальных концентратов пропионовокислых и бифидобактерий / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева // Материалы междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания». М. 2009. С. 209-211.

6. Никифорова А.П. Исследование потребительских предпочтений мясных деликатесов / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева, П.С. Хамгушкеева // Сб. науч. тр. ВСГТУ. Серия: Биотехнология, технология пищевых продуктов. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. Вып. 17. С. 81-85.

7. Никифорова А.П. Исследование процесса посола мяса с неразрушенной структурой при добавлении пропионовокислых и бифидобактерий / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева, И.В. Хамаганова // Сб. науч. тр. ВСГТУ. Серия: Биотехнология, технология пищевых продуктов. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. Вып. 17. С. 92-95.

8. Никифорова-А.П. Формирование дерева показателей качества при разработке продукта из говядины [Электронный ресурс] / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева // Материалы междунар. конф. с элементами научной школы для молодежи «Международный университет изобретателя - обучение навыкам изобретательской и рационализаторской деятельности». Иркутск, 2010. 1 эл. опт. диск (CD-ROM).

9. Никифорова А.П. Использование пропионовокислых бактерий при производстве мясных деликатесов / А.П. Никифорова // Материалы IV Всерос. конф. с междунар. участием студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека». Кемерово. 2011. С.136-137.

10. Никифорова А.П. Разработка продукта из говядины с применением метода структурирования функций качества / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева, И.В. Хамаганова // Food technology, marketing, management & research. 2011. №2. С. 26-28.

11. Никифорова А.П. Изучение процесса массирования говядины с использованием концентрата пропионовокислых бактерий / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева // Материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с междунар. уч. «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности». Бийск. 2011. С. 283-285.

12. Никифорова А.П. Применение пропионовокислых бактерий при производстве продуктов из говядины / А.П. Никифорова, И.А. Хан-халаева // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные технологии в мясном скотоводстве». Ульяновск. 2011. С. 156-160.

13. Никифорова А.П. Управление качеством и безопасностью при производстве варено-копченых изделий из говядины с использованием бакконцентратов / А.П. Никифорова, И.А, Ханхала'ева, И.В. Хамаганова // Сб. науч. тр. ВСГТУ. Серия: Биотехнология, технология пищевых продуктов. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ. 2011. Вып. 18. С. 65-72.

14. Никифорова А.П. Планирование эксперимента при исследовании процесса посола говядины с использованием бактериальных концентратов / А.П. Никифорова, И.А. Ханхалаева // Техника и технология пищевых производств. 2011. №4. С. 47-51.

Подписано в печать 26.04.2012 г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1.16 .Печать операт., бумага писч. Тираж 100 экз. Заказ № 122 Издательство ВСГУТУ 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в © ВСГУТУ, 2012 г.

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

61 12-5/2987

На правах рукописи

НИКИФОРОВА АННА ПЛАТОНОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВАРЕНО-КОПЧЕНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГОВЯДИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ

БАКТЕРИЙ

05. 18. 04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и

холодильных производств

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Ханхалаева И. А.

Улан-Удэ-2012

Содержание

стр.

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

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований

1.1 Обзор способов интенсификации производства цельнокусковых мясных продуктов.................................................................... 5

1.2 Применение стартовых культур в мясной промышленности....... 13

1.2.1 Свойства пропионовокислых бактерий.................................. 27

1.2.2 Перспективы использования пропионовокислых бактерий в технологиях переработки мяса.................................................... 31

1.3 Заключение по обзору литературы....................................... 33

Глава 2. Организация проведения эксперимента. Материалы и методы исследований

2.1 Объекты исследований и постановка эксперимента.................... 36

2.2 Методы исследований......................................................... 39

2.3 Методы статистической обработки результатов исследований....... 44

Глава 3. Использование QFD-методологии при производстве нового продукта

3.1 Изучение рынка и определение потребительских требований деликатесов из говядины................................................................ 46

3.2 Структурирование функций качества мясных деликатесов.............. 51

Глава 4. Исследование влияния биотехнологического метода обработки говядины на процессы, происходящие при ее посоле

4.1 Обоснование использования закваски пропионовокислых бактерий в производстве варено-копченых продуктов....................... 55

4.2 Исследование влияния закваски на физико-химические и биохимические изменения в мясе при посоле............................................. 58

Глава 5. Разработка технологии варено-копченых продуктов из говядины

5.1 Технология варено-копченых продуктов из говядины с использованием закваски пропионовокислых бактерий.................... 71

5.2 Опытно-промышленная проверка разработанной технологии......... 74

Глава 6. Исследование качественных характеристик варено-копченых продуктов из говядины

6.1 Анализ результатов органолептической оценки варено-копченых продуктов из говядины............................................................ 76

6.2 Оценка физико-химических показателей готового продукта........ 78

6.3 Исследование сроков хранения варено-копченых продуктов из

говядины с использованием закваски пропионовокислых бактерий...... 80

Глава 7. Управление качеством и контроль за безопасностью производства варено-копченых продуктов из говядины с

использованием принципов системы ХАССП................................. 83

Глава 8. Расчет экономической эффективности технологии

производства продуктов из говядины.......................................... 92

Выводы................................................................................ 96

Библиография....................................................................... 98

Приложения......................................................................... 118

Введение

Основным фактором повышения конкурентоспособности отечественной мясной продукции являются высокоэффективные технологии переработки мяса.

Известно, что говядина выгодно отличается от мяса других видов животных по качественным и технологическим показателям. В то же время процесс производства продуктов из говядины, характеризующейся достаточно жесткой консистенцией, является длительным. В связи с этим возникает необходимость поиска путей интенсификации производства и разработки новых рецептур цельнокусковых продуктов из говядины.

В решении ряда задач данной проблемы следует подчеркнуть важную роль трудов многих ученых (И.А. Рогова, A.C. Большакова, В.Г. Борескова, Н.К. Журавской, JI.C. Кудряшова, Е.Ф. Орешкина и др.).

Перспективным направлением развития технологии деликатесных мясных продуктов является создание новых решений, основанных на биотехнологических способах повышения функционально-технологических свойств сырья и улучшения качества готовых продуктов.

Большой интерес для промышленного использования представляют культуры пропионовокислых бактерий. Установлено, что отдельные штаммы пропионовокислых бактерий обладают высокими биотехнологическим потенциалом и адаптационными свойствами, что имеет важное значение при посоле и созревании мяса с неразрушенной клеточной структурой, где процессы связаны с высокой концентрацией поваренной соли и низкой температурой. В этой связи совершенствование технологии цельнокусковых мясных продуктов из говядины с использованием пропионовокислых бактерий является актуальным.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Обзор способов интенсификации производства цельнокусковых мясных продуктов

В связи с тем, что мясные продукты пользуются большим спросом на российском рынке, вопросы повышения эффективности их производства имеют особую актуальность. Изготовление изделий из мяса сопряжено с наиболее трудоемкими и длительными технологическими процессами, начиная от отбора сырья для получения высококачественного продукта [66].

Следует отметить, что на сегодняшний день цельнокусковые продукты производятся, главным образом, из свинины. Производство деликатесов из говядины не имеет широкого распространения. Это связано, прежде всего, с физико-химическими свойствами сырья, вследствие чего производственный процесс производства изделий из говядины более длителен, чем продуктов из свинины. Кроме того, повышенное содержание соединительной ткани снижает такую важную характеристику продукта, как нежность [17,47,58].

Вместе с тем, в нашей стране говядина занимает важное место в структуре потребления мяса, производство крупного рогатого скота на убой в 2011 г составило 1625,3 тыс. т (21,9% от общего объема) [96]. Это связано с традициями и национальным составом населения, а также природно-климатическими условиями [45].

Нужно подчеркнуть и то, что говядина весьма выгодно отличается от мяса других видов животных по качественным и технологическим показателям (хорошая сохранность в вяленом и соленом видах, возможности быстрого приготовления пищи в любых условиях, универсальность и пригодность для изготовления самых разнообразных блюд) [100, 109].

Кроме того, говядина по сравнению со свининой, характеризуется более высоким содержанием белка (18,9%) и меньшим количеством жира (16,0%). Также она превосходит свинину по общему количеству незамени-

мых аминокислот, содержит большее количество соединительно-тканных волокон, т.е. обладает лучшими характеристиками с точки зрения адекватного питания [148]. В связи с этим возрастает необходимость разработки новых рецептур продуктов из говядины и поиск путей интенсификации их производства.

Продукты из говядины традиционно классифицируются на следующие основные группы: вареные, варено-копченые, копчено-вареные и копчено-запеченные. Их ассортимент достаточно широк, но он значительно уступает ассортименту продуктов из свинины. В качестве сырья для изготовления продуктов из говядины используют мясо крупного рогатого скота в полутушах, четвертинах первой и второй категорий, в парном, замороженном или размороженном виде [95].

Мышцы крупного рогатого скота характеризуются сравнительно низкой концентрацией тканевых протеолитических ферментов (катепсинов). Кроме того, многие отруба говядины отличаются повышенным содержанием соединительной ткани, что обусловливает жесткость мяса и его медленное созревание. Поэтому для ускорения получения нежной консистенции говядины применяют различные способы [65].

Вопросам анализа качества исходного сырья и интенсификации технологических процессов производства мясных продуктов, а также решению проблемы эффективного использования сырьевых ресурсов посвящены работы многих отечественных и зарубежных авторов. Весомый вклад внесли исследования И.А. Рогова, A.C. Большакова, В.Г. Борескова, Н.К. Журавской, JI.C. Кудряшова, Е.Ф. Орешкина и др.

Важным этапом производства мясных продуктов является посол сырья, длительность и трудоемкость которого особенно проявляются при изготовлении соленых изделий [65,66,67,155].

Из анализа и систематизации литературных источников следует, что на настоящий момент применяются физические, механические и биотехноло-

гические способы интенсификации производства [15,16,18,21,46,65,119,120].

Физические способы обработки основаны на применении температуры, давления, электрического тока. Установлено, что воздействие высоких положительных температур (16°С), а также чередование низких отрицательных (минус 25°С) и высоких положительных (15°С) температур способствуют повышению нежности говядины [119,120,169].

Температура является фактором, наиболее существенно изменяющим скорость посола. Повышение температуры рассола приводит к ускорению теплового движения частиц и к увеличению коэффициента проникновения и скорости процесса и значительно уменьшает продолжительность посола. Установлено, что процесс набухания мышечных волокон наиболее эффективно происходит при температуре 18 °С и достигает своего максимального значения на пятые сутки [13].

Для интенсификации производства и повышения качества мяса и мясопродуктов важное значение имеет применение электровоздействия: предварительного - электростимуляции и электромассирования. В настоящее время различают три разновидности электровоздействия: высоковольтную (при напряжении 700 В или 1000 В и частотой 25 или 14,3 Гц), низковольтную (при напряжении (45 - 110)В и частоте (14-40) Гц) и при среднем напряжении (при напряжении (440-550) В и частоте (50-60) Гц). Применение электрических воздействий при посоле говяжьего мяса показало, что начальная зона накопления посолочных веществ, образующаяся при введении рассола, увеличивается примерно в два раза. Кроме того, электромассирование парных полутуш способствует не только лучшему распределению соли, но и более лучшему разрешению посмертного окоченения и повышению выхода соленых продуктов [29,65,117].

Исследованиями И.А. Рогова и др., A.C. Большакова, Ф.А. Мадагаева установлено, что электрообработка парных полутуш способствует ускорению распределения хлорида натрия в мышечной ткани примерно в 1,2 - 1,3 раза,

это позволяет сократить длительность посола мяса при производстве соленых продуктов из говядины. Электрообработка стабилизирует рН на относительно высоком уровне в результате интенсивного проникновения хлорида натрия в ткани и взаимодействия с мышечными белками, что, наряду с этим, обусловливает высокую влагосвязывающую способность и нежность мяса [18]. Установлено, что электрообработка наиболее эффективна для парного соленого ЖЖ мяса, в то время как для Р8Е и мяса эффект от воздействия электрообработки на мышечную ткань практически отсутствует [65].

А.И. Жаринов отмечает, что механизм воздействия электростимуляции на мышечную ткань после убоя заключается в том, что под влиянием электрических импульсов ионы Са++ выходят из саркоплазматического ретикулу-ма и освобождают АТФ, стимулируя АТФазу миозина, которая расщепляет АТФ до АДФ, создавая энергию для сократительных белков. Благодаря быстрому снижению рН мяса протеолитические ферменты активизируются при более высоких температурах туши (на 10-15 °С), чем в обычных условиях. Электростимуляция вызывает разрыхление, разволокнение миофибрилл и коллагена, что позволяет увеличить число свободных каналов для проникновения посолочных веществ. Электростимуляция парного мяса сопровождается нарушением целостности лизосомальной оболочки, при этом содержимое вакуоли переходит в саркоплазму, а освободившееся пространство заполняется материалом клетки [18,39,63,65].

Воздействие на животные ткани высоких (140-150 МПа) и низких давлений (вакуума (0,25-0,5)-105 Па) являются физическими приемами, сопровождающимися более быстрым процессом разрешения посмертного окоченения за счет распада актомиозинового комплекса на актин и миозин, расслаблением мышечных волокон, что обеспечивает повышение нежности мяса и степени его проницаемости для рассолов.

К механическим способам обработки мясного сырья относят массирование, тумблирование, шприцевание (инъецирование) и т.д [15,16,57,65].

Важным направлением при посоле мяса с неразрушенной структурой является принудительное введение рассола в толщу сырья, что значительно сокращает путь проникновения посолочных компонентов в мясе и создает дополнительные поверхности раздела фаз рассол-мясо внутри продукта.

Искусственное введение посолочных веществ может быть осуществлено игольным и безыгольным (струйным) инъецированием рассола. Игольное инъецирование проводится с помощью полой или перфорированной полой иглы. Если инъецирование посолочных компонентов в толщу сырья значительно сократило путь проникновения рассола, то, кроме того, использование при этом активных физических воздействий приводит к возникновению дополнительного фактора ускорения распределения соли в мясе [28,42].

Тумблирование рассматривается как вид механической обработки, основанный на принципе использования энергии падения кусков мяса с некоторой высоты, удара их о друг друга и о внутренние стенки аппарата. Этот вид обработки некоторые авторы рекомендуют применять для сырья, обладающего жесткой консистенцией, - говядины, конины, баранины [65].

Массирование основано на трении поверхности кусков мяса друг о друга и о внутренние стенки аппарата. Поэтому массирование целесообразно применять для более нежного сырья, такого, как свинина, а также для обработки мясокостных отрубов [65].

Тумблирование и массирование вызывают разрыхление морфологической структуры мышечного волокна, способствующее образованию дополнительного количества макрокапилляров, повышение проницаемости мембран, активизацию тканевых ферментов, обеспечивая ускорение процесса проникновения и перераспределения посолочных ингредиентов, интенсификацию процессов созревания мяса [16,65,66]. Для осуществления механической обработки мяса применяют различные типы тумблеров и массажеров отечественного и зарубежного производства.

Впервые механическую обработку мяса с применением массирования

применили в Нидерландах и Дании при производстве соленых изделий из отдельных кусочков мяса с целью придания готовому продукту монолитной структуры. Было установлено, что в результате массирования на поверхности кусков мяса образуется белковый слой, состоящий из водо- и солераствори-мых белков и обрывков мышечных волокон, которые служат связующим материалом и при последующей тепловой обработке способствует созданию монолитной структуры продукта.

A.A. Белоусовым и др. было установлено, что механические воздействия позволяют сохранить расслабленное состояние мышечной ткани, характерное для парного мяса. При этом увеличивается деструкция мембранных структур мышечного волокна, митохондрий, лизосом, разрыв миофибрилл по I- и Z- линиям, что способствует лучшему распределению посолочных ингредиентов. Одновременно на (10-15)% снижается механическая прочность тканей и на (2-3)% повышается выход готового продукта [10].

В последнее время получило широкое распространение применение методов биотехнологии для производства мясных продуктов. Биотехнология предлагает новые подходы к переработке нетрадиционных видов сельскохозяйственного сырья, появлению безотходных и усовершенствованию классических технологий мясопродуктов, и созданию широкого спектра полноценных высококачественных продуктов питания.

Перспективным направлением реализации биотехнологических методов в пищевой промышленности является создание принципиально новых технологических решений, основанных на целенаправленном использовании ферментных систем биологических объектов. Биохимические превращения, являющиеся основой обмена веществ, происходят в организме только под действием ферментов - катализаторов, синтезируемых в клетках живых организмов (человека, животных, растений, микроорганизмов).

Исследования многих ученых [4,14,15,18,20,32,41,67,102,113,118,123, 157,173, Патент РФ № 2030884, Патент РФ № 2239334] показали, что исполь-

зование различного рода ферментных препаратов может значительно сократить продолжительность технологического процесса. При применении этих препаратов в мясном производстве отмечаются улучшение структурно-механических, физико-химических и органолептических свойств мясных продуктов, сокращение длительности термической обработки продуктов. Целенаправленное экзогенное воздействие ферментных препаратов на низкосортное мясное сырье позволяет снизить его жесткость и улучшить функционально-технологические и структурно-механические характеристики, что открывает большие пер�