автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Сравнительное изучение антиокислительной активности дигидрокверцетина в мясопродуктах

На правах рукописи

НАСОНОВА ВИКТОРИЯ ВИКТОРОВНА

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА В МЯСОПРОДУКТАХ

003163674

Специальность 05 18 04 - технология мясных, молочных, рыбных

продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

'3 1

Москва - 2008

sUgjN

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им В М Горбатова Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИ мясной промышленности им В М Горбатова Россельхозакадемии)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Семенова А А

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, ХвыляС И

кандидат технических наук, Мокшанцева И В

Ведущая организация: ЗАО «Микояновский мясокомбинат»

Зашита диссертации состоится «19 » февраля 2008 г в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета ДМ 006 021 01 при ГНУ ВНИИ мясной промышленности им В М Горбатова Россельхозакадемии по адресу 109316, Москва, ул Талалихина, д 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИМП Автореферат разослан « 18» января 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

А Н Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Максимальное сохранение произведенной пищевой продукции является ключевой проблемой человечества на протяжении всей истории его существования Тем не менее, ежегодно в мире в результате порчи теряется до 30% продуктов питания

Наряду с микробиологической порчей одной из важнейших причин этих потерь являются окислительные процессы

Известно, что глубокое окисление жиров вызывает не только изменение органолептических свойств пищевых продуктов, но и может оказывать вредное воздействие на организм человека В связи с этим, в нашей стране и за рубежом изучению процессов окислительной порчи всегда придавалось и придается особое значение

Изучением механизмов протекания химических процессов при окислении жиров были посвящены труды Н К Журавской, Ю Н Лясков-скои, И А Шумковой, A Asyhav, Н W Chan, Е Н Farmer, IJ Gray, S Harel J О Jgene, W Jamtz, J Kanner, J D Love, A M Pearson, J Pokorny, К S Rliee, A L Toppel, J Z Tichivangana и др Учеными H С Семеновым. Н М Эммануэль, Б Н Тарусовым, Е Фармер, М Кон, М Ливерседж и др были описаны сотни соединений, способных оказывать влияние на скорость протекания реакций окисления, и предложены различные виды антиокислителей

Проблема окисления жиров затрагивает практически все виды продуктов питания, актуальна она и для мясной промышленности Вопросам окисления жиров в мясопродуктах были посвящены работы Ю Н Лясковской, М И Транцевой, X К Аюпова, Л А Грушицкой, Ю А Лаптева, Н П Матеранской, В И Пиульской и др

В последние годы появились новые данные о влиянии продуктов окисления липидов на здоровье человека, в том числе и об их канцерогенном и мутагенном действии

В тоже время с накоплением знаний в области нутрициологии и влияния пищевых добавок на здоровье человека в мире сложилось негативное отношение к синтетическим антиокислителям, предложенным в 1950-е годы, поскольку, несмотря на их высокую эффективность, существует возможность их негативного влияния на здоровье человека В связи с этим применение синтетических антиокислителей ограничено законодательно Гигиеническими требованиями по применению пищевых добавок разрешено их применение только в сушеном мясе, поэтому все более пристальное внимание стало уделяться натуральным антиокислителям и источникам их получения В связи с этим изучение антиокислительного дей-

ствия пищевой добавки натурального происхождения дигидрокверцетина, мономерного соединения (ДГК), получаемого из лиственницы Сибирской, обладающего по литературным данным более выраженными свойствами антиокислителя, в отличие от полимерного соединения, является актуальным

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы являлось сравнительное изучение антиокислительной активности ДГК в мясопродуктах и разработка технологии его применения при производстве мясопродуктов длительного срока годности, устойчивых к окислительной порчи без снижения показателей качества и безопасности

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих основных задач

- изучить глубину протекания окислительной порчи различных мясопродуктов и обосновать целесообразность применения антиокислителей,

- определить оптимальные дозы и способы внесения ДГК на различных видах мясопродуктов, наиболее подверженных окислительной порче,

- изучить влияние ДГК на динамику изменения показателей качества мясопродуктов в процессе их хранения,

- на основе методов математической статистики дать сравнительную оценку антиокислительной активности ДГК и других антиокислителей в мясопродуктах,

- изучить кумулятивное токсичное действие мясопродуктов, выработанных с внесением ДГК, и возможные геннотоксические последствия потребления ДГК путем биологических испытаний на животных,

- разработать методические рекомендации по обоснованию вида и дозы антиокислителей и техническую документацию по их применению при производстве мясопродуктов

Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально доказана целесообразность и эффективность применения ДГК для увеличения срока хранения свиного жира-сырца и улучшения качества жиросодержа-щих мясопродуктов

Выявлены оптимальные дозировки ДГК, в зависимости от содержания влаги и жира в мясопродуктах

Методом ín vivo на белых беспородных крысах установлено, что колбасные изделия, изготовленные с рекомендованной дозой ДГК, не оказывают кумулятивного токсического действия на организм животных

Методом ДНК-комет доказана безопасность мономера ДГК для здоровья человека

На основе разработанных уравнений динамики роста показателей окислительной порчи предложен новый подход для сравнительной оценки активности антиокислителей в мясопродуктах

Практическая ценность работы. Разработаны методические рекомендации (МР 03-00419779) по обоснованию вида и дозы антиокислителей, применяемых при производстве мясопродуктов

Разработаны технологические инструкции по применению антиокислителей для производства мясопродуктов

Определены оптимальный способ и дозы внесения ДГК в различные виды мясопродуктов, в зависимости от содержания в них влаги и жира

Доказана целесообразность замены экстракта розмарина на ДГК при производстве свиного жира-сырца, при этом экономический эффект на 1 тонну составил 1790 руб

Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований были представлены на 9-й Международной научной конференции памяти Василия Матвеевича Горбатова, Москва, 2006 г, 54-ой Международной конференции по мясной промышленности «Современные тенденции производства и переработки мяса» Белград. Сербия, 2007 г, 10-й Международной конференции памяти Василия Матвеевича Горбатова, Москва, 2007 г

Публикации. По результатам исследований, изложенным в настоящей диссертационной работе опубликовано 7 печатных работ

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 135 страницах машинописного текста и включает следующие разделы введение, обзор литературы, пять глав экспериментальной части с обсуждением результатов исследований, выводы, список литературы и приложения Работа содержит 24 таблицы, 46 рисунков и фотографий Библиографический указатель содержит 122 источника, в тч 43 работы зарубежных авторов

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, научная новизна и практическая значимость

В 1лаве 1 "Обзор литературы" проведен анализ научно-технических данных, характеризующих современные представления о развитии и торможении окислительных процессов в пищевых продуктах Рассмотрены вопросы влияния продуктов окислительной порчи на здоровье человека Обобщены сведения об использовании различных видов антиокислителей, характеризующие предпочтительность использования натуральных антиокислителей, в частности ДГК

На основании выполненного анализа литературных источников уточнена цель и сформулированы задачи исследования

В главе 2 "Организация экспериментальных исследований, объекты и методы исследований" приведены объекты исследований, схема эксперимента и методы его осуществления

Объекты исследований представлены ДГК, экстрактом розмарина, экстрактом зеленого чая, смесью токоферолов, спиртовым раствором ДГК, свиным жиром-сырцом, мясом птицы механической обвалки, полукопчеными колбасами с различным содержанием мяса птицы механической обвалки

Исследования проводили в соответствии со схемой, приведенной на рис 1

Экспериментальные исследования проводили в ГНУ ВНИИ мясной промышленности им В М Горбатова, в испытательном центре ВНИИМП, в лаборатории ООО «ИЛ ТЕСТ-Пущино», в лаборатории безопасности пищевых технологий и продуктов ГНУ ВНИИ ПБ и ВП

Исследования состава и свойств исходных объектов, готовой продукции проводили по стандартным и модифицированным методикам массовой доли жира по ГОСТ 23042-86 (1), массовой доли влаги по ГОСТ 9793-74 (2), жирнокислотного состава по ГОСТ Р 51483-99 (3) кислотного числа (4), пероксидного числа (5), гиобарбитурового числа (6) определяемых по стандартным методикам, цветовые характеристики в системе Lab (7) на приборе «Спектротон», устойчивость окраски (8), активность воды (9) на приборе AWK-20, хроническую токсичность (10) и гистологические исследования (11) (при участии лаборатории микроструктурного анализа ВНИИМП), генотоксичность (12) методом «ДНК-комет», микробиологические показатели (13) по МУК 4 2377-96 и ГОСТ 9958-81, органолептические показатели (14) по ГОСТ 9959, обработку экспериментальных данных (15)

В главе 3 "Изучение глубины протекания окислительной порчи при хранении мясопродуктов" представлены данные, подтверждающие необходимость применения антиокислителей и определены основные направледия их использования

Для решения поставленной задачи были отобраны образцы про-мышленно выпускаемых мясопродуктов (без использования антиокислителей) в различных видах колбасных оболочек и упаковочных материалов вареные колбасные изделия (колбаса вареная «Отдельная», сосиски «Особые», колбасы полукопченые «Горская» и «Донская», сырокопченая колбаса «Зернистая», копчекю-вареный окорок «Старорусский», фарш «Домашний» /охлажденный/)

Рис 1 Схема организации экспериментальных исследований

Отобранные образцы мясопродуктов хранили в условиях, регламентируемых соответствующей документацией по их производству и информацией, указанной предприятием-изготовителем. В процессе хранения определяли органолептические показатели и показатели окислительной порчи (ПЧ, КЧ, ТБЧ). Одновременно проводили микробиологические исследования с тем, чтобы исключить возможное влияние процессов микробиологической порта на качество мясопродуктов.

В качестве нормативных значений показателей окислительной порчи были использованы следующие величины:

- перекисное число - не более 10 ммоль 02/кг жира, пересчитанное на 1 кг продукта с учетом содержания в нем жира;

- кислотное число - не более 4 мг КОН/г жира, пересчитанное на 1 кг продукта с учетом содержания в нем жира;

- тиобарбитуровое число - не более 0,5 мг/кг продукта.

Указанный выше подход к определению нормируемых значений

показателей окислительной порчи, позволял привести их значения к 1 кг продукта с учетом содержания в нем жира.

Ниже представлены результаты исследования мясопродуктов, подверженных наиболее значительным окислительным изменениям в процессе хранения.

На рис. 2 представлена динамика изменения перекисных, кислотных и тиобарбитуровых чисел в процессе хранения полукопченой колбасы с массовой долей жира 24% и полукопченой колбасы с массовой долей жира 20%, содержащей в рецептуре мясо птицы механической обвалки.

0 ПЧ, ммоль 02/кг в КЧ, г КОИ(кг □ ТБЧ, мг/кг

сутки

сутки

0ПЧ, ммоль 02/кГ| В КЧ, г КОИкг О ТБЧ, мг/кг

а б

Рис. 2 Изменение показателей окислительной порчи в процессе хранения полукопченой колбасы («Горсгая») с массовой долей жира 24% (а) и полукопченой колбасы («Донская») с массовой долей жира 20% и мясом птицы механической обвалки (б)

Полученные данные показывают, что в колбасе с массовой долей жира 24% в процессе хранения наблюдалось накопление перекисей и продуктов гидролитического распада жиров (установленные нормы для пере-кисного и тиобарбитурового чисел превышены не были), кислотное число на 20 сутки хранения превышало установленную норму на 0,03%. Иначе протекали процессы окислительной порчи в полукопченой колбасе, содержащей мясо птицы механической обвалки. К 20 суткам хранения установленные значения для перекисного и кислотного чисел были превышены на 0,34 ммоль 02/кг и 0,17 мг КОН/кг соответственно, а для тиобарбитурового числа - в 2,5 раза.

При изучении динамики окислительной порчи мясопродуктов, не прошедших тепловую обработку, было установлено, что на протяжении всего срока хранения охлажденного фарша («Домашнего», свини-наховядина = 50:50) с массовой долей жира 16,8% и добавлением лаьстата натрия (3%) происходило активное накопление вторичных продуктов окисления жиров, и уже на третьи сутки хранения на 22% была превышена установленная норма для ТБЧ (рис. 3).

Рис. 3 Изменение показателей окислительной порчи в процессе хранения охлажденного фарша с массовой долей жира 16,8% и добавлением лактата натрия (3%)

Полученные результаты микробиологических исследований показали, что введение консерванта угнетало развитие микроорганизмов. Однако в исследуемых образцах уже на 2 сут хранения наблюдалось изменение органолептических характеристик (в особенности, запаха), что было

связано с интенсивным развитием окислительной порчи в образцах фарша и появлением вторичных продуктов окисления жиров (увеличение ТБЧ) Следовательно, для производства охлажденного фарша с увеличенным сроком годности применение только консерванта недостаточно, целесообразно рекомендовать совместное использование консервантов и антиокислителей

Таким образом, исследования окислительной порчи различных мясопродуктов с учетом содержания в них жира показали, что окислительная порча имеет место в различных мясопродуктах и приводит к снижению их качества Дополнительным риском, способствующим ее ускорению, является наличие в рецептуре легко окисляемых компонентов (ненасыщенных жирных кислот в мясе птицы механической обвалки и т п), а также использование модифицированной газовой среды, содержащей преимущественно кислород, при упаковке охлажденных полуфабрикатов

Проведенные исследования позволили сделать вывод о целесообразности разработки технологии применения антиокислителей различной природы в мясопродуктах с содержанием жира более 15% и с увеличенными сроками годности

В главе 4 " Определение способов внесения и эффективной дозировки мономера ДГК" решались задачи по определению оптимальной дозировки и способа внесения ДГК Были выработаны образцы свиного жира-сырца в одну часть опытных образцов ДГК вносили в сухом виде в дозировках 0,001%, 0,006% и 0,02% образцы №2, №4 и №6, соответственно Минимальная исследуемая дозировка 0,001% была выбрана по рекомендациям производителя ДГК 25%-ный спиртовой раствор, с содержанием 0 001%. 0,006% и 0,02% ДГК вносили в образцы №3, №5 и №7, соответственно В образец №1 (контроль) ДГК не вносили После выработки опытные образцы хранили при 1=4°С±2°С

Экспериментальные данные (рис 4 и 5) показали, что дозировка ДГК 0,001% не эффективна в отношении снижения продуктов окислительной порчи Антиокислительную активность ДГК проявлял в дозировках начиная с 0,006%, причем увеличение дозировки более чем в три раза (до 0,02%) снизило значение ПЧ только на 0,16 ммоль акт Ог ДГК в спиртовом растворе обладал большей антиокислительной активностью в отношении снижения продуктов окисления, очевидно, за счет более равномерного распределения по массе жира растворенных в спирте частиц Размер молекул в растворе составляет не более 1 нм, тогда как средний размер частиц в порошке - 17 мкм

< контроль -&~-о,оо1%агк

0,001%ДГК в СР 0,006%ДГК —«~0,006%ДГК в СР —«—0,02% ДГК —>—0,02% ДГК в СР

Рис 4 Динамика изменения перекисного числа при хранении свиного жира-сырца

I контроль —0,001"/ДГК

0,001%ДГК в СР - - 0,006%ДГК —и—О 006% ДГК в СР —о—-0,02% ДГК -0,02% ДГК в СР

Рис 5 Динамика изменения кислотного числа при хранении свиного жира-сырца

Для обоснованнования выбранной дозировки ДГК были проведены исследования по хранению мяса птицы механической обвалки, поскольку это быстроокисляемый продукт с содержанием влаги свьппе 70% а ДГК характеризуется ограниченной растворимостью в водной среде Для решения поставленной задачи были выработаны пять опытных образцов образец №1 (контроль) без внесения ДГК, в образцы №2-№5 вноси-

ли спиртовой раствор с содержанием ДГК к массе жира 0,006%, 0,02%, 0,04% и 0,06%, соответственно Все полученные образцы хранили при 1=-18°С±2°С в течение 50 сут

Было установлено, что дозировка 0,006% ДГК к массе жира была не достаточно эффективной для торможения накопления продуктов окисления, так как на 50 сут хранения по всем исследуемым показателям образец с 0.006% ДГК практически соответствовал контрольному образцу В опытных образцах №3, №4 и №5 накопление перекисей протекало значительно медленнее и примерно с равной скоростью, в отличие от образцов №1 и №2

Гидролитический распад жира в модельных образцах мяса птицы механической обвалки в процессе хранения приводил к накоплению свободных жирных кислот, что увеличивало значение кислотного числа Образцы с содержанием 0,02%, 0,04% и 0,06% ДГК к массе жира были устойчивыми к накоплению свободных жирных кислот, которые на 50 сутки хранения незначительно превысили допустимую норму

Накопление продуктов вторичного распада жиров в образцах №3-№5 происходило гораздо медленнее, чем у контрольного образца и образца с 0,006% ДГК При хранении образцов в течение 50 суток была отмечена устойчивость к накоплению малонового альдегида

По органолептическим показателям (внешний вид, запах, цвет) на пятнадцатые сутки хранения контрольный образец и образец с 0,006% ДГК соответствовали по своим характеристикам опытным образцам с 0 02%. 0,04% и 0,06% к 50 суткам хранения Уже на 30-е сутки хранения у первых двух образцов было отмечено появление ярко выраженного постороннего запаха, что, по-видимому, было связано с накоплением продуктов окисления жиров и микробиологической порчей

На основании исследований цветовых характеристик было установлено, что у образцов, содержащих 0,02% ДГК и более, общая устойчивость цвета в процессе хранения была на 10% выше, чем у контрольного образца и образца с 0,006% ДГК

Исходя из полученных результатов, были определены оптимальные дозировки 0,02 и 0,04% ДГК к массе жира для мяса птицы механической обвалки

Проведенные опыты показали, что антгокислительная эффективность ДГК зависит и от содержания влаги в продукте На рис 6 представлены значения активности воды и показателей скислительной порчи на 3 сутки хранения фарша с различным сочетанием шпика и говядины высшего сорта С увеличением доли шпика, фарш ?арактеризовался более низким значением содержания влаги Более низкие значения показателей окислительной порчи были получены в образце с мшимальным содержа-

нием влаги. Таким образом, дигидрокверцетин проявляет более высокие антиокислительные свойства в продуктах с меньшим содержанием влаги, что и объясняет разные значения по дозировкам, установленным для жира и мяса птицы механической обвалки.

3,5 3 2,5

Значение показателей ^ 5

1

0,5 0

И 20/80 □ 50/50 И 80/20

Рис. 6 Зависимость эффективности ДГК от соотношения жир:влага в фарше

Анализ ранее проведенных исследований по изучению глубины окислительной порчи в полукопченых колбасах, содержащих мясо птицы механической обвалки, показал, что без добавления в их рецептуру антиокислителя, в процессе хранения интенсивно накапливаются продукты окислительной порчи, что негативно отражается на их качестве и безопасности.

В связи с этим для проведения дальнейших исследований были выработаны полукопченые колбасы по рецептурам, представленным в табл. 1. Уровень добавления ДГК был выбран исходя из полученных ранее данных.

При анализе окислительной порчи в полукопченых колбасах учитывали, что образцы №1, №3 и №2, №4 имели разное содержание жира -27% и 20%, соответственно. Исходя из этого, нормируемые значения для ГТЧ и КЧ, для образцов №1, №3 составили 2,7 ммоль акт 02 и 1,08 г КОН/кг соответственно, для образцов №2, №4 - 2,0 ммоль акт 02 и 0,8 г КОН/кг, соответственно.

aw П Ч, ммоль КЧ, г КОН/кг ТБЧ, м-/кг акт02

Таблица 1

Рецептуры полукопченых колбас__

Наименование мясного сырья, пищевых ингредиентов и добавок Норма для полукопченых колбас:

обр. №1 обр. №2 обр. №3 обр. №4

Сырьё несоленое, кг на 100 кг

Говядина первого сорта 50 50 50 50

Свинина полужирная 20 12 20 12

Свинина жирная 15 8 15 8

Мясо птицы механической обвалки 15 30 - -

Мясо птицы механической обвалки с 0.02% дигидрокверцетина - - 15 30

Пищевые ингредиенты и добавки, г на 100 кг несоленого сы эья

Соль поваренная пищевая 3000 3000 3000 3000

Нитрит натрия 7,5 7,5 7,5 7,5

Перец черный молотый 100 100 100 100

Дигидрокверцетин - - 1,18 0,76

Примечание. Мясо птицы механической обвалки без и с ДГК использовали после 30 сут хранения.

Анализ динамики накопления показателей окислительной порчи (рис. 7-8) показал, что образцы №1 и №2 (без ДГК) уже на 10-е сутки храпения превысили установленную норму для ПЧ на 0,05 и 1,5 ммоль акт СЬ соответственно, и на 0,14 и 0.15 мг/кг для КЧ соответственно. Более интенсивное накопление перекисей и кислот в образце №2 объясняется большим содержанием в рецептуре мяса механической обвалки. В то же время было отмечено, что значения для ПЧ и КЧ у образцов, выработанных с ДГК. в течение 20 суток хранения не превысили установленных норм.

Рис. 7 Динамика накопления перекисных чисел в полукопченых колбасах: с содержанием мяса птицы механической обвалки 15% (а) и 30% (б)

а б

Рис. 8 Динамика накопления кислотных чисел в полукопченых колбасах: с содержанием мяса птицы механической обвалки 15% (а) и 30% (б)

Органолептическая оценка полукопченых колбас показала, что опытные образцы с ДГК имели преимущество перед образцами без ДГК. Добавление ДГК в образцы №3 и №4 положительно отразилось на виде на разрезе, цвете и консистенции колбас. Гистологические исследования полукопченых колбас на 10 сутки хранения (рис. 9-10) подтвердили результаты органолептической оценки.

При гистологическом исследовании образца №1 полукопченой колбасы (рис. 9а), было установлено, что масса фарша в центральных слоях была разрыхленная, характеризовалась крупными пучками мышечных волокон в поперечном и продольном сечении, фрагменты жировой и соединительной ткани были размером до 1500 мкм. Между частицами круп-ноизмельченной ткани располагалась мелкозернистая гомогенная белковая масса, формирующаяся в результате механического измельчения мышечной ткани и деструкции миофибриллярных белков в процессе посола. Мелкозернистая белковая масса пронизана крупными вакуолями, часто сливающимися друг с другом или щелями, резко разрыхляющими массу фарша. Крупные фрагменты структурных элементов фарша слабо связаны между собой. Остаточная микрофлора обнаруживалась на поверхности жировых клеток и капель, а также в значительном количестве между мышечными волокнами и в участках их деструкции.

Повышение содержания мяса птицы механической обвалки в образце №2 до 30 % приводило к существенному разрыхлению компоновки основных структурных элементов фарша, мелкозернистая белковая масса пронизана крупными щелями, часто сливающимися друг с другом. Остаточная микрофлора палочковидной формы, формирующая цепочки, обнаруживалась в значительном количестве на поверхности жировых капель и клеток, а также между мышечными волокнами, под сарколеммой волокон и в участках деструкции (рис. 10а).

° ... г ' '

5 4 0.8 -г-1-------щ--Г' а опыт №2

5 9 0,6 Ш ; {§] ( ЕЙ Я опыт N54

; 0,4

I 0,2

I

* 0 г)

норма 1 10 20 Продолжительность хранения, сутки

Рис. 10 Образцы с 30% мяса птицы механической обвалки (ув.х 350): без ДГК (а) и с ДГК (б) Полукопченые колбасы с содержанием ДГК (рис. 96 и 106) характеризовались плотной компоновкой структурных элементов фарша. Было установлено, что порозность фарша снижалась при увеличении дозы ДГК. Крупноизмельченные фрагменты фарша (мышечная и соединительная ткани) хорошо связаны между собой, формируя плотный белковый каркас, пронизанный микрокапилярами с четко очерченными границами. Характерной особенностью фарша являлось отсутствие в основной части жировых капель и клеток микрофлоры и кристаллов жирных кислот, в то же время в участках деструкпии и под сарколеммой волокон микрофлора присутствовала в значительном количестве и была отчетливо выражена.

Полученные результаты свидетельствовали о том, что внесение ДГК обеспечивало не только устойчивость к процессам окислительной порчи, но и способствовало повышению плотность компоновки структурных элементов фарша, которая в образцах с ДГК практически не отлича-

лась от компоновки структурных элементов стандартных образцов полукопченой колбасы Следует отметить, что использование ДГК приводит к снижению количества микрофлоры на поверхности жировых капель, что, по-видимому, связано со специфическим бактериостатическим действием ДГК

В главе 5 "Определение токсичности ДГК" с целью изучения возможного негативного действия выбранных доз ДГК проводились исследования хронической токсичности опытных образцов полукопченых колбас Результаты исследований показали, что в течение всего эксперимента у животных контрольной и опытных групп не отмечалось каких-либо различий в поведенческих реакциях Внешний осмотр крыс продемонстрировал общее хорошее физиологическое состояние животных, нормальный волосяной покров и отсутствие признаков воспалительных реакций слизистых оболочек Сохранность подопытных животных во всех экспериментальных и контрольной группах была полной (100%)

При изучении динамики прироста живой массы лабораторных животных контрольной и опытных групп было установлено, что у группы животных, получавших колбасу с ДГК к концу эксперимента, привесы составили на 5,5% (tr=3,76 при се= 0,05, f=9) больше

На основании измерения массы тела животных и ряда внутренних органов (печень, селезенку, почки и сердце) был рассчитан интегральный показатель хронической интоксикации (ИПХИ), представляющий собой относительную массу органа в % к общей массе тела, который также не выявил каких-либо значимых различий в соотношениях между массой тела опытных и контрольных животных по сравнению с массой их основных жизненно важных внутренних органов

Патологоанатомические исследования контрольных и опытных животных после забоя не выявили каких-либо внешних проявлений воспалительных или иных патологических процессов во внутренних органах -пищеварительном тракте, поджелудочной железе и печени, дыхательной системе, органах кровообращения и кроветворения, мочевыделительной системе Это позволило сделать вывод о безвредности выбранных дозировок внесения ДГК

Для того чтобы исключить возможность негативного воздействия ДГК на организм потребителей были проведены дополнительные исследования по изучению генотоксичности дигидрокверцетина

Для проведения эксперимента, учитывая, что содержание ДГК в готовых продуктах, в связи с различным содержанием жира, может иметь значительные колебания, были выбраны следующие дозировки дигцдрок-верцитина в эксперименте на «ДНК-кометы» - 0,15, 1,5 и 150 мг/кг, в ци-гогенетическом эксперименте - 1,5 и 150 мг/кг Это перекрывало возмож-

ные диапазоны потребления ДГК и соответствовало принципам, положенным в основу подбора доз при генотоксическом исследовании лекарств

Полученные данные доказали что мономер ДГК при многократном и однократном введении соответственно в дозах 0,15, 1,5 и 150 мг/кг не индуцировал ДНК-повреждения в клетках костного мозга, крови, печени и прямой кишке мышей Мономер ДГК в дозах 1,5 и 150 мг/кг не обладал кластогенной активностью в клетках костного мозга мышей и не вызывал каких-либо отрицательных воздействий, а, следовательно, безопасен для применения в качестве пищевой добавки

В главе 6 " Сравнительная оценка антиокислительной активности ДГК с применением математического моделирования" изучена динамика накопления продуктов окислительной порчи, позволившая установить, что закономерность изменения показателей окислительной порчи при хранении мясопродуктов имеет нелинейный характер Причем от продолжительности хранения накопление ПЧ и КЧ имеют одинаковую зависимость (f-образную), в отличие от зависимости ТБЧ, которая имеет экспоненциальный вид В частности, уравнения зависимости показателей имеют вид

для перекисных и кислотных чисел

где Ао, Аь А2 - эмпирические коэффициенты, определяемые с применением метода наименьших квадратов,

у - оцениваемое значение показателя на момент т, т - срок хранения, сут

При исследовании антиокислительной активности различных пищевых добавок их сравнительная оценка, как правило, затруднена в связи с необходимостью анализа динамики изменения значений одновременно трех показателей (ПЧ, КЧ и ТБЧ) Это часто не позволяет также однозначно утверждать о преимуществах использования того или иного препарата

В связи с этим был предложен новый подход к сравнительной оценке антиокислителей на основе использования математических моделей, блок-схема такой оценки приведена на рис 11 Для сравнительной оценки антиокислительной активности ДГК в соответствии с предложенной блок-схемой были проведены исследования процессов окислительной порчи в жире-сырце и мясе птицы механической обвалки, в присутствии антиокислителей (0,006%, 0,02% и 0,04% ДГК, 0,12% экстракта розмарина, 0,05% кахетинов чая, 0,08% токоферолов к массе жира) и без них В

А,

(1)

для ТБЧ у=Ао exp(Aii)

(2)

выработанных модельных образцах определяли ГШ, КЧ и ТБЧ (сразу после изготовления и в течение всего времени хранения).

После определения с применением метода наименьших квадратов эмпирических коэффициентов, необходимых для расчета прогнозируемого срока хранения замороженного жира-сырца и мяса птицы механической обвалки были рассчитаны допустимые прогнозируемые сроки хранения. Анализ полученных результатов (рис. 12) показал, что ттш было для ТБЧ. Исходя из этого, исследуемые антиокислители по эффективности действия были проранжированы в следующем порядке: 1) для замороженного жира сырца - ДГК, токоферолы, экстракт розмарина, кахетины чая; 2) для замороженного мяса птицы механической обвалки - 0,04% ДГК, кахетины чая. экстракт розмарина, токоферолы, 0,02% ДГК.

£3 Допустимый срок хранения для ПЧ о Допустимый срок хранения для КЧ □ Допустимый срок хранения для ТБЧ

а

а Допустимый срок хранения для ПЧ кз Допустимый срок хранения для КЧ □ Допустимый срок хранения для ТБЧ

б

Рис. 12 Прогнозируемые допустимые сроки хранения для свиного жира-сырца (а) и замороженного мяса птицы механической (б)

Определение т,™ для каждого антиокислителя Тпч -| Ткч 1. тт1П ТтБЧ J

1 г

Ранжирование антиокислителей по уменьшению значений тт1П и/или выбор антиокислителя с максимальным (тшт)

Рис 13 Блок-схема сравнительной оценки эффективности антиокислителей

Проведенные исследования мономера ДГК позволили установить, что он по своей антиокислительной активности не уступает экстракту розмарина, кахетинам чая и токоферолам

Экономический эффект от введения мономера Д ГК в жир-сырец исходя из замены им импортного антиокислителя (экстракта розмарина) при производстве 1 т жира-сырца составил 1790 руб в ценах на 2007 год

ВЫВОДЫ

1 На основании изучения глубины протекания окислительной порчи в мясопродуктах с учетом содержания в них жира показано, что в мясопродуктах с содержанием жира более 15% и с увеличенными сроками годности целесообразно применение пищевых антиокислителей

2 Предложен и апробирован новый антиокислитель натурального происхождения - мономер ДГК Установлены эффективные дозы его внесения для жиропродуктов (на примере свиного жира-сырца) - 0,006%, для продуктов с высоким содержанием влаги (на примере мяса птицы механической обвалки) - 0,04% При этом показано, что введение мономера ДГК в виде спиртового раствора на 10-30% эффективнее, чем в виде порошка

3 Изучено влияние ДГК на показатели окислительной порчи в технологическом процессе от производства мяса птицы механической обвалки до готовой продукции с использованием последнего Показано, что внесение ДГК позволило к 20 суткам хранения на 15-48% снизить значения показателей окислительной порчи полукопченых колбас, выработанных с мясом птицы механической обвалки

4 Гистологическими исследованиями полукопченых колбас, выработанных с применением мяса гггицы механической обвалки без и с ДГК, установлено положительное влияние ДГК на компоновку структурных элементов и бактериостатическое действие в отношении снижения количества микрофлоры на поверхности жировых капель

5 Разработаны уравнения динамики роста показателей окислительной порчи и предложен новый подход для сравнительной оценки антиокислительной активности пищевых добавок в мясопродуктах на основе методов математической статистики

6 Проведена сравнительная оценка натуральных антиокислителей, включая мономер ДГК по результатам которой антиокислители были про-ранжированы следующим образом для жиропродуктов (на примере жира-сырца) - ДГК> токоферолы>экстракт розмарина>кахетины чая, для продуктов с высоким содержанием влаги (более 70%) (на примере мяса птицы механической обвалки) - ДГК>экстракт розмарина>кахетины чая>токофе-ролы

7 Изучено кумулятивное токсичное действие мясопродуктов, выработанных с внесением ДГК, и возможные геннотоксические последствия потребления ДГК путем биологических испытаний на животных Было установлено, что ДГК безопасен для применения в мясной промышленности и не вызывает каких-либо отрицательных воздействий

8 Экономический эффект на 1 тонну жира-сырца от замены экстракта розмарина, импортного производства на мономер ДГК составил 1790 руб

Опубликованные работы по теме диссертации:

1 Семенова А А, Насонова В В Исследование антиокислительной и бактериостатической активности дигидрокверцетина// Интеграция в мясную промышленность России современных методов управления качеством и прослеживаемое™ «9-я Международная научная конференция памяти В М Горбатова», 2006-М, - С 122-123

2 Семенова А А , Насонова В В Антиокислители нового поколения для мясной продукции Часть 1 // Мясная индустрия №2, 2006-М, -С 33-36

3 Семенова А А, Насонова В В Антиокислители нового поколения для мясной продукции Часть 2//Мясная индустрия №3, 2006-М,-С 47-50

4 Семенова А А, Кузнецова Т Г, Насонова В В Изучение возможности применения дигидрокверцетина для стабилизации качества колбасных изделий с использованием мяса птицы механической обвалки //54-я Международная конференция по мясной промышленности «Современные тенденции производства и переработки мяса» Белград Сербия, 2007, 18-20 июня, с 75-77

5 Семенова А А, Лебедева Л И, Насонова В В , Беретов Л А Рациональное использование свинины в производстве мясопродуктов //Все о мясе №4, 2007-М, с 45-47

6 Семенова А А, Насонова В В , Дигидрокверцетин - перспективный натуральный антиокислитель //Все о мясе №4, 2007-М. с 48-49

7 Семенова А А, Горошко Г П, Насонова В В Сравнительное изучение антиокислительной активности дигидрокверцетина в свином жире-сырце // Актуальные проблемы мясной промышленности инновации, качество, управление «10-я Международная научная конференция памяти В М Горбатова», 2007-М, - С 128-130

Бум тип Тираж 100 экз Заказ № Г -

ООО «Полиграфсервис» 109316 Москва, ул Талалихина, 26

Введение

1 Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Окислительные изменения в мясопродуктах. 7 Состояние проблемы

1.2 Показатели, определяющие качество и 11 безопасность жира

1.3 Влияние продуктов окисления жиров на 15 здоровье человека

1.4 Классификация антиокислителей

1.5 Характеристика пищевых добавок, 20 антиокислительного действия

1.5.1 Аскорбиновая кислота и её 21 производные

1.5.2 Токоферолы

1.5.3 Эфиры галловой кислоты

1.5.4 Лецитины

1.5.5 Синтетические антиокислители

1.6 Характеристика веществ природного 34 происхождения, обладающих антиокислительным действием

1.6.1 Экстракты пряно-ароматических и 36 лекарственных растений

1.6.1.1 Экстракт розмарина

1.6.1.2 Кахетины чая

1.6.2 Кверцетин и дигидрокверцетин

Максимальное сохранение произведенной пищевой продукции является ключевой проблемой человечества на протяжении всей истории его существования. Тем не менее, ежегодно в мире в результате порчи теряется до 30% продуктов питания.

Наряду с микробиологической порчей одной из важнейших причин этих потерь являются окислительные процессы.

Известно, что окисление жиров вызывает не только изменение органолептических свойств пищевых продуктов, но и оказывает губительное действие на организм человека. В связи с этим, в нашей стране и за рубежом изучению процессов окислительной порчи всегда придавалось и придается особое значение.

Изучением механизмов протекания химических процессов при окислении жиров были посвящены труды Н.К. Журавской, Ю.Н. Лясковской, И.А. Шумковой, А. Asyhav, H.W. Chan, E.H. Farmer, I.J. Gray, S. Harel, J.O. Jgene, W. Janitz, J. Kanner, J.D. Love, A.M. Pearson, J. Pokorny, K.S. Rhee, A.L. Toppel, J.Z. Tichivangana и др. Учеными H.C. Семеновым, Н.М. Эммануэль, Б.Н.Тарусовым, Е. Фармер, М. Кон, М. Ливерседж и др. были описаны сотни соединений, способных оказывать влияние на скорость протекания реакций окисления, и предложены различные виды антиокислителей.

Проблема окисления жиров затрагивает практически все виды продуктов питания, актуальна она и для мясной промышленности. Вопросам окисления жиров в мясопродуктах были посвящены работы Ю.Н. Лясковской, М.И. Транцевой, Х.К. Аюпова, Л.А. Грушицкой, Ю.А. Лаптева, Н.П. Матеранской, В.И. Пиульской и др.

В последние годы появились новые данные о влиянии продуктов окисления липидов на здоровье человека, в том числе и об их канцерогенном и мутагенном действии.

В тоже время с накоплением знаний в области нутрициологии и влияния пищевых добавок на здоровье человека в мире сложилось негативное отношение к синтетическим антиокислителям, предложенным в 1950-е годы, и все более пристальное внимание стало уделяться натуральным антиокислителям и источникам их получения. Это способствовало, в свою очередь, усилению научного интереса к проведению новых исследований в данной области.

В связи с этим данная диссертационная работа посвящена изучению антиокислительного действия пищевой добавки натурального происхождения дигидрокверцетина мономерного соединения (ДГК), получаемого из лиственницы Сибирской и обладающего по1 литературным данным, наряду со свойствами антиокислителя, биологически активным действием.

Целью работы являлось сравнительное изучение антиокислительной активности ДГК в мясопродуктах и разработка технологии его применения при производстве мясопродуктов длительного срока годности, устойчивых к окислительной порчи без снижения показателей качества и безопасности.

Научная новизна работы состоит в обосновании целесообразности и эффективности применения новой формы антиокислителя - мономера ДГК для увеличения срока хранения свиного жира-сырца и улучшения качества жиросодержащих продуктов, определении оптимальных дозировок ДГК, в зависимости от содержания влаги и жира в мясопродуктах. Доказана безопасность мономера ДГК и мясопродуктов с его добавлением для здоровья человека. Получены сравнительные данные по антиокислительной активности ДГК и других антиоксидантов натурального происхождения, проявляемой в мясопродуктах.' На основе разработанных уравнений динамики роста показателей окислительной порчи предложен новый подход для сравнительной оценки эффективности антиокислителей в мясопродуктах.

Практическая значимость работы состоит в разработке методических рекомендаций (MP 03-00419779) по обоснованию вида и дозы антиокислителей, применяемых при производстве мясопродуктов и технической документации по применению антиокислителей в мясной промышленности («Рекомендации по применению антиокислителей фирмы «DSM Nutritional Products Europe LTD», Швейцария, для производства мясных продуктов»). Получен экономический эффект от замены экстракта розмарина на ДГК при производстве свиного жира-сырца.

выводы

1. На основании изучения глубины протекания окислительной порчи в мясопродуктах с учетом содержания в них жира показано, что в мясопродуктах с содержанием жира более 15% и с увеличенными сроками годности целесообразно применение пищевых антиокислителей.

2. Предложен и апробирован новый антиокислитель натурального происхождения - мономер ДГК. Установлены эффективные дозы его внесения: для жиропродуктов (на примере свиного жира-сырца) - 0,006%, для продуктов с высоким содержанием влаги (на примере мяса птицы механической обвалки) - 0,04%. При этом показано, что введение мономера ДГК в виде спиртового раствора на 10-30% эффективнее, чем в виде порошка.

3. Изучено влияние ДГК на показатели окислительной порчи в технологическом процессе от производства мяса птицы механической обвалки до готовой продукции с использованием последнего. Показано, что внесение ДГК позволило к 20 суткам хранения на 15-48% снизить значения показателей окислительной порчи полукопченых колбас, выработанных с мясом птицы механической обвалки.

4. Гистологическими исследованиями полукопченых колбас, выработанных с применением мяса птицы механической обвалки без и с ДГК, установлено положительное влияние ДГК на компоновку структурных элементов и бактериостатическое действие в отношении снижения количества микрофлоры на поверхности жировых капель.

5. Разработаны уравнения динамики роста показателей окислительной порчи и предложен новый подход для сравнительной оценки антиокислительной активности пищевых добавок в мясопродуктах на основе методов математической статистики.

6. Проведена сравнительная, оценка натуральных антиокислителей, включая мономер ДГК, по результатам которой антиокислители были проранжированы следующим образом: для жиропродуктов (на примере жира-сырца) - ДГК> токоферолы>экстракт розмарина>кахетины чая; для продуктов с высоким содержанием влаги (более 70%) (на примере мяса птицы механической обвалки) - ДГК>экстракт розмарина>кахетины чая>токоферолы.

7. Изучено кумулятивное токсичное действие мясопродуктов, выработанных с внесением ДГК, и возможные геннотоксические последствия потребления ДГК путем биологических испытаний на животных. Было установлено, что ДГК безопасен для применения в мясной промышленности и не вызывает каких-либо отрицательных воздействий.

8. Экономический эффект на 1 тонну жира-сырца от замены экстракта розмарина, импортного производства на мономер ДГК составил 1790 руб.

1.7 Заключение и выводы по обзору литературы

Анализ литературных данных в области развития и торможения окислительных процессов в пищевых продуктах показал, что:

V (

- проблема окислительной порчи остается актуальной и требует особого внимания ввиду того, что накопление продуктов распада жиров напрямую связано с безопасностью продуктов питания и здоровьем населения;

- в связи с тем, что синтетические антиокислители могут оказывать негативное влияние на здоровье человека, усиливается интерес к применению антиокислителей природного происхождения;

- в настоящее время перспективным направлением исследований является изучение возможности применения в качестве пищевых добавок натуральных антиокислителей флавоноидной природы, которые представляют собой продукты, экстрагируемые из растительного сырья; антиокислительная активность препаратов растительного происхождения во многом зависит от способа их выделения и сохранения нативных форм основных веществ;

- научный и практический интерес для исследований в данной области представляет мономер ДГК - отечественный препарат, сочетающий в себе высокие антиокислительные и биологически! активные свойства и апробированный в других отраслях пищевой промышленности.

Изучение возможности применения мономера ДГК в мясной промышленности интересно еще и тем, что его использование можно отнести к активно развивающемуся, в том числе в пищевой промышленности, направлению — нанотехнологии. В рамках этого направления проблематика использования мономера ДГК имеет следующие аспекты:

- способы введения малорастворимого в воде и жире соединения в мясные системы в микроколичествах;

- оценка эффективности его воздействия на жировую часть мясопродуктов;

- оценка и обеспечение безопасности готовых мясопродуктов с использованием ДГК.

Таким образом, на основе анализа литературных данных были сформулированы следующие задачи исследования:

- изучить глубину протекания окислительной порчи различных мясопродуктов и обосновать целесообразность применения антиокислителей;

- на основе литературных и собственных экспериментальных данных выбрать для сравнительной оценки антиокислительной способности ДГК объекты исследования — антиокислители и мясопродукты;

- определить эффективные дозы и способы внесения ДГК на объектах, наиболее подверженных окислительной порче;

- изучить влияние ДГК на динамику изменения показателей качества в процессе хранения мясопродуктов;

- на основе методов математической статистики дать сравнительную оценку антиокислительной активности ДГК и других антиокислителей в мясопродуктах; изучить кумулятивное токсичное действие мясопродуктов, выработанных с внесением ДГК, и возможные геннотоксические последствия потребления ДГК путем биологических испытаний на животных; разработать нормативную документацию по применению антиокислителей при производстве мясопродуктов и методические рекомендации по обоснованию вида и дозы антиокислителей, применяемых при производстве мясопродуктов.

Глава 2. Организация экспериментальных исследований

2.1 Объекты исследования

На основании литературного обзора в качестве объектов исследования были выбраны следующие антиокислители:

- ДГК по ТУ 9199-001-70205175-04. Состав и основные характеристики, приведены в таблице 2.1.1;

1. Абрамова Ж.И., Оксенгендлер Г.И. Человек и противоокислительные вещества.- Л. Наука, 1985-230 с.

2. Багирян Э.А., Кузнецова С.Ю. Повышение биологической активности пищевых продуктов с помощью С02-экстрактов // Пищевая промышленность, №8, 1999, С.60-61

3. Базарнова Ю.Г., Колодязная B.C. Определение антиокислительных фитодобавок в жиросодержащих продуктах // Пищевая промышленность, 2000, №6, с. 20-21

4. Баймишев Р.Х. Научные и практические аспекты использования нитрита и нитрата натрия при производстве вареных колбас длительного срока хранения.- Москва.: Диссертация канд. техн. наук. ВНИИМП., 2004

5. Богатырев А.Н., Кухаренко A.A., Устинова A.B. Натуральные антиоксиданты-основа здоровой пищи.//Мясная индустрия,2003, №8, стр. 6-8

6. Бурлакова Е.Б. Окисление, окислительный стресс, антиоксиданты. Всероссийская конференция молодых ученых и II школа им. академика Н. М. Эммануэля. Тезисы и доклады М, 2006 г.

7. Гоноцкий В.А., Федина Л.П. Динамика качественных характеристик мяса птицы при хранении // Мясная индустрия, №6, 2004, С. 25-28

8. Гоноцкий В.А., Федина Л.П., Хвыля С.И., Красюков Ю.Н., Абалдо-ва В.А. Мясо птицы механической обвалки. -М.: 2004, 200 с.

9. Гуринович Г.В., Лисин К.В., Потипаева H.H. Препарат для продления срока годности мясных полуфабрикатов // Мясная индустрия, №2, 2005, С. 31-33

10. Дегтярев П.С. Исследование антиоксидантной активности растительных компонентов для использования в технологии вареных колбасных изделий.-Москва.: Диссертация канд. техн. наук. МГУПБ, 2006

11. Дегтярев П.С., Пикунов A.B., Свергуненко С.Л. Новые данные об-антиоксидантной активности шлемника байкальского // Мясная индустрия, №5, 2004, С 51-52

12. Демидов И.Н. и др. Изучение возможности использования экстрактов растений как антиоксидантов окисления жиров // Известия вузов. Пищевая технология, 1992, №3-4

13. Дмитриев М.А., Розанцев Э.Г. Качество мяса и свободные радикалы // Мясная индустрия №12, 2006, С 52-5414