автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Свекловичные пищевые волокна отечественного производства в технологии мясных продуктов функционального назначения

На правах рукописи

ВОРОНКОВА ЮЛИЯ ВИКТОРОВНА

СВЕКЛОВИЧНЫЕ ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА В ТЕХНОЛОГИИ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

15 ЯНЗ 2015

ВОРОНЕЖ-2014

005557635

005557635

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

заслуженный деятель науки РФ, доктор Научный руководитель: технических наук, профессор

Лнтипова Людмила Васильевна

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Гиро Татьяна Михайловна

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО Саратовский государственный аграрный университет им. Н И. Вавилова, профессор

Прянишников Вадим Валентинович

кандидат технических наук,

ЗАО «Могуншм-Интеррус», генеральный

директор

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», г. Краснодар

Защита состоится «18» февраля 2015 года в 11 ч. 00 мин. на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц зал.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербового печатью учреждения, просим присылать ученому секретарю совета Д 212.035.04.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "ВГУИТ". Полный текст диссертации размещен в сети «Интернет» на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» хуту у^псЧ п] 25 ноября 2014 г. Автореферат размещен в сети «Интернет» на официальном сайте Министерства образования н науки РФ по адресу:уш\у.уак2.е(1 gov.ru и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» wvwv.vsuet.ni «16» декабря 2014 г. Автореферат разослан «23» декабря 2014 г. Ученый секретарь совета по защите диссертаций на соискание учепой степени кандидата наук, на соискание

ученой степени доктора наук Успенская М.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Последние исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что население в России испытывает недостаток потребления пищевых веществ, а именно макро- и мшсронутриентов, в том числе белков, кальция, йода, железа, фтора, селена. Одним нз главных факторов возникновения и прогрессировали! сердечнососудистых заболеваний, болезни обмена веществ является нарушение межнутриенгных взаимоотношений

Современные научные аспекты физиологии и биохимии мотивируют экспертов в области питания, производителей пищевых продуктов, в том числе мясных, менять требования к разрабатываемым продуктам и особенностям их производства путем моделирования рецептур и приведения соотношения пищевых веществ и волокон в соответствие с нормами, связанными с изменившимися условиями труда и быта людей. В этом направлении наиболее известны работы отечественных и зарубежных учёных и специалистов: Антиповой Л.В., Вогельбахера А., Глатгхара Й., Голубевой Л.В., Дунченко Н.И., Жартгаова А.И., Лисицына А.Б., Магомедова Г.О., Миклашевски П., Пащенко Л.П., Прянишникова В В., Постникопа С.И., Рогова И.А., Токаева Э.С, Тонауэр Й., Устиновой A.B., и др.

Однако функциональность сочетания компонентов и научное обоснование условий применения комплекса биополимеров и пищевых волокон для достижения технологических целей и функциональности в пищевых, в частности мясных системах, изучена ещё недостаточно, а отечественные технологии практически отсутствуют.

Учитывая значимость пищевых волокон для профилактики заболеваний, весьма актуальна проблема создания комплекса пищевых волокон и белков с совокупностью функционально-технологических свойств, регулирующих качество и нивелирующих недостатки мясного сырья, для создания продуктов функционального назначения.

Цель диссертации состоит в разработке нового ассортимента мясных продуктов функционального назначения на основе целенаправленного применения препаратов пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» отечественного производства.

В рамках поставленной цели решались задачи:

- исследование особенностей состава неусвояемых полисахаридов в препарате свекольной клетчатки «ECOLIGHT native»;

- определение основных функциональных свойств препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native»;

- исследовшше морфологии мясных фаршей с использованием препарата «ECOLIGHT native»;

- исследование влияния технологических факторов на свойства пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» в мясных системах;

- установить закономерности изменения физико-химических свойств мясного сырья при внесении в мясные системы пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native»;

- оценка влияния препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» на качественные показатели и безопасность готовых продуктов;

- разработка технической документации на производство и продукцию;

- апробация результатов экспериментальных исследований.

Научная новизна. Дана характеристика физико-химических показателей п состав пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native», охарактеризованы функциональные группы в их структуре, ответственные за водоудерживающие и структурообразующие свойства. Показаны морфологические особенности пищевых

волокон, состоящие в образовании капиллярно-волокнистой структуры и обеспечивающие стабилизацию структуры мясного фарша. Установлены закономерности изменения ФТС в зависимости от дозы свекольной клетчатки, представляющие собой колоколообразные зависимости. Инструментальными методами установлена высокая сорбционная ёмкость свекольной клетчатки, обеспечивающая устойчивость цветности и ароматов в мясных системах. Обоснованы рациональные условия получения мясных систем с заданными свойствами на примере мясных продуктов различных ассортиментных групп.

Практическая значимость. Определены условия гидратации препарата «ECOLIGHT native», установлены способы внесения препарата, в зависимости от ассортимента мясных продуктов. Определены нормы (10-20%) внесения препарата свекольной клетчатки в мясные системы для производства продуктов стабильного качества и функционального назначения. Разработаны и утверждены технологические инструкции и рецептуры мясных продуктов с применением пищевых волокон отечественного производства «ECOLIGHT native» (ТИ 9213-800-00419779-11, ТИ 9213-010-47928152-2011, ТИ 9214-048-13160604-11). В производственных условиях ООО «Белая Лилия» проведена апробация мясных продуктов с применением пищевых волокон отечественного производства «ECOLIGHT native».

Установлено, что замена мясного сырья на адекватное количество пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» в рецептурах мясных продуктов улучшает органолептические характеристики и качество, одновременно повышая их функционально-технологические свойства, и снижает потери массы в процессе тепловой обработки.

Научные положения, выпосимые на защиту:

- структурные особенности и компонентный состав препарата свекольной клетчатки «ECOLIGHT native»;

- рецептурно-компонентные решения и модификация технологии;

- закономерность изменения физических, химических и функционально-технологических свойств мясных систем в зависимости от доли внесения свекольной клетчатки;

- качественные, потребительские свойства и пищевая ценность мясных продуктов.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертационная работа соответствует пунктам 1, 2, 7 паспорта специальности

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

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований были доложены п обсуждены на научно-практических всероссийских и международных конференциях: Международная научно-техническая конференция «Биотехнологическне системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» (Воронеж, 2011 г.); Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в мясопереработке: оборудование, технологии, менеджмент» (Краснодар, 2011 г.); Межуниверситетских инновационных чтениях в рамках проекта «У.М.Н.И.К.» «Инновационные технологии на базе фундаментальных научных разработок - прорыв в будущее» (Воронеж, 2013 г.).

Основные этапы работы выполнены в рамках НИР кафедры «Технология продуктов животного происхождения».

Публикации. По результатам исследований, изложенных в диссертационной работе, опубликовано 10 печатных работы, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных для опубликования основных результатов исследований ВАК Минобрнаукн РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 98 наименования и 8 приложений. Работа изложена на 228 страницах машинописного текста, содержит 28 таблиц, 43 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние качества питания, необходимость балансирования пищи не только по содержанию белков, жиров и усвояемых углеводов, витаминов, минеральных веществ, но и по количеству балластных веществ, обоснована актуальность темы диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе приведены особенности химического строения и источники пищевых волокон, охарактеризован современный рынок пищевых волокон, рассмотрена роль пищевых волокон в производстве мясных продуктов. На основании проведенного анализа обоснован выбор объектов исследования, сформулированы задачи диссертационной работы и подходы к их решения.

Во второй главе приведены краткие характеристики объектов и информация о методах исследований, применяемых в диссертации, приведена схема экспериментальных исследований и условия их выполнения, сырьевыми источниками служили: гранулы пищевых волокон «Ecolight native» производства ЗАО «ЭФКО-НТ», говядина жилованная первого сорта (ГОСТ 779-55), свинина жилованная полужирная в охлажденном состоянии (ГОСТ 7724-77), субпродукты мясные обработанные (ТУ 9212-460-00417997), мясо птицы механической обвалки (ТУ 9214-217-23476484), чеснок свежий (ГОСТ 7977, ГОСТ 27569), лук репчатый свежий (ГОСТ 1723, ГОСТ 27166, ГОСТ Р 51783), соль поваренная пищевая (ГОСТ Р51574), натрий азотистокисльш (нитрит натрия) (ГОСТ 4197), сахар-песок (ГОСТ 21), перец черный (ГОСТ 24050), кориандр (ГОСТ 29055), кишки говяжьи (круга, синюги, проходники, черевы) (ТУ10.02.01.148-91), оболочка искусственная для колбас, разрешенная к применению учреждениями Госсанэпидслужбы РФ. Экспериментальные исследования проводились в условиях НИЛ кафедры технологии продуктов питания животного происхождения, физики, физической и аналитической химии ВГУИТ, в Воронежской областной ветеринарной лаборатории, а также в испытательном лабораторном центре AHO «НТЦ» Комбикорм». В работе использовались следующие методы исследований: содержание массовой доли влаги - по ГОСТ 51479-99; содержание массовой доли жира методом Сокслета по ГОСТ 23042 на анализаторе жира SER-148 фирмы «Velp»; содержание массовой доли минеральных веществ определяли в муфеле, на оборудован]™ КФК-3 и атомно-абсорбционном спектрометре «Квакг-2А»; содержание массовой доли белка определяли методом Кьельдаля по ГОСТ 13496.4-93на дигесторе DK-6 и дистилляторе UDK-149 фирмы «Velp»; содержание водорастворимых углеводов выполняли в соответствии с ГОСТ Р 51636;содержание сырой клетчатки определяли методом Геннеберга и Штомана по ГОСТ 52839-2007; содержат« массовой доли золы -по ГОСТ 26226-95; определение величины pH - потенциометрическим методом; массовую долю связанной влаги определяли методом прессования; определение влагоудерживающей и жироудерживающей способности — согласно рекомендациям (Антгаюва Л.В. и др., 2001); определение вязкости проводили на ротационном вискозиметре РВ-8; определение степени набухания - весовым методом; химико-токсикологические методы исследования проводили в соответствии с ГОСТ 30692-2000, ГОСТ Р 53698-2006, ГОСТ 13496-98.19-63 газовом хроматографе «Кристалл 2000М»; определите остаточного содержания нитрита натрия - по ГОСТ 29299-92наиономере «Эксперт 001», колориметре фотоэлектрическом концентрационном КФК.-2; определение цветовых характеристик мяса проводили на спектрофотометре; спектроскопические исследования проводили на спектрометре с Фурье-преобразованием «Vertex-70»; микробиологические методы исследований проводили по ГОСТ 10444.15-94; определение

безвредности и биологической активности на тест культуре Paramecium caudatum проводили в соответствии с методикой, разработанной сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института патологии фармакологии и терапии Россельхозакадешш; исследования микроструктуры проводили используя классические морфологические методы; оценку качества готовой продукции проводили по оргаиолептпческим показателям и результатам определения химического состава в соответствии с требованиями ГОСТ и технической документации к данной ассортиментной группе; аминокислотный состав определяли на аминокислотном анализаторе ААА-400; определение аромата мясных продуктов проводили методом пьезокварцевого микровзвешившшя на анализаторе запахов «МАГ-8» с методологией «Электронный нос». Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики. Повторность анализов при выполнении экспериментальных исследований 3-х кратная Generik 2.0. Количество параллельных определений - 3-5-ти кратное. Схема экспериментальных исследований представлена на рис. 1.

Рис. 1 — Схема экспериментальных исследований

В третьей главе обоснован выбор препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native».

Для определения услогий применения препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» исследовали физико-химические свойства, микроструктурные особенности и безопасность в соотношении клетчатка:вода: 1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 1:5; 1:6; 1:7 при хранении в течении 24 часов.

Для оценки возможности использования препаратов в технологии мясных продуктов проводили химико-токсикологическое исследование. Данные представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Химико-токсикологическое исследование препарата «ECOLIGHT native»

Наименование показателей, едшпщы измерения

Токсичные элементы, мг/кг фактически НД на метод испытания

свинец 0,094±0,033 ГОСТ 30692-2000

кадмий 0,036±0,013 ГОСТ 30692-2000

Пестициды, мг/кг:

ГХЦГ и изомеры <0.001 ГОСТ Р 52698-2006

ДДТ и его метаболиты <0,007 ГОСТ Р 52698-2006

Нитраты, мг/кг 83,1±13,3 ГОСТ 13496-98.19-63

Нитриты, мг/кг <0,2 ГОСТ 13496-98.19-63

Одним из аспектов безопасности пищевых продуктов является отсутствие мутагенного или другого любого неблагоприятного действия пищевых добавок на организм человека при употреблешш их в общепринятых количествах. Для проверки безвредности клетчатки пищевых волокон «ECOLIGHT native» была использована тест культура Paramecium eaudatum.Данные приведены в табл. 2.

Таблица 1 — Оценка биологической активности пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native»__

Наименовшше препарата Индекс биологической активности в разведении

1:100 1:1000 1:10000 1:100000 1:1000000

«Ecolight native» 1,073 1,054 1,000 1,000 1,000

Из данных таблицы видно, что препараты не проявляют значительной биологической активности, что может быть связано с трудной перевар1гааемостью клетчатки и, следовательно, клетчатка «ECOLIGHT native» не обладает мутагенным и общетоксическим действием, что совпадает с мнением большинства специалистов.

На рис. 2 представлены микроструктурные характеристики пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native», на котором видно, что они представляют собой мощные волокна, ориентированные в разных направлениях. Волокна имеют выраженное капиллярное строение, что позволяет удерживать воду за счет йоногенных функциональных групп не только с внешней стороны, но и с внутренней, что предполагает значительную долю капиллярно-связанной влаги.

Рисунок 2 - Микроструктурные характеристики пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native».YB. х 200 Среднестатистический химический состав балластных веществ свекольной клетчатки препарата «ECOLIGHT native» представлен в табл. 3

Таблица 3 - Химический состав балластных веществ свекольной клетчатки препарата «ECOLIGHT native»___

Компоненты пищевых волокон Значения

Суммарное количество пищевых волокон, % не менее 70

в том числе: целлюлозы, % 23-28

пектиновых веществ, % 20

лигнина, % 7-9

Результаты определения химического состава свекольной клетчатки (таблица 3) показали, что в составе препарата доминируют пищевые волокна, главными из которых является целлюлоза. Практически одну пятую препарата составляют пектиновые вещества и около 8 % лигнина.

Таким образом, исследуемый препарат имеет в своем составе сложный набор пищевых волокон с высокой химической активностью и большим числом функциональных групп.

Спектроскопические исследования пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» представлены на рис. 3, 4.

Рисунок 3 - ИК спектры образцов водного и спиртового растворов пищевых волокон свекольной клетчатки

Рисунок 4 - ИК спектры образцов солевого и щелочного растворов пищевых волокон свекольной клетчатки

Анализ ИК-спектров показывает, что в исследуемых природных полисахаридных полимерах содержатся циклические фрагменты, обусловленные наличием фуранозных и пиранозных колец. В исходных растворах пищевых волокон содержатся как недиссоциированные карбоксильные группы (1735 см"'), так и карбоксилатные группы (1510 см"'), характерные СОО" колебаниям групп Пищевые волокна после обработки щёлочью (NaOH) и кислотой (НС1) содержат значительно большое количество гидратной воды по сравнению с исходными образцами (максимум в области 3410 см"'). Сольватация СООН, СОО", ОН" групп в водных растворах максимальна по сравнению со спиртовыми растворами. Полученные результаты свидетельствуют о возможном регулировании функционально-технологических свойств пищевых систем в зависимости от их компонентного состава.

Для определения условий применения препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» исследовали их функционально-технологические свойства Сводная информация и среднестатистические данные приведены в табл. 5.

Таблица 5 - Характеристика препарата пищевых волокон «ECOLIGHT native» на основе свекольной клетчатки ___

Наименование показателей Характеристика

Физические данные:

водосвязывающая способность, % 65,2

водоудерживающая способность, % 83,5

жироудерживающая способность, % 70,2

набухаемость, мл/г 2

Из данных табл. 5 видно, что препарат обладает высокой водосвязывающей, водоудерживающей и жиро удерживающей способностью и поэтому перспективен для применения в мясных системах, представляющих собой эмульсии типа вода-белок-жир.

Набухание исследуемой свекольной клетчатки проводили по методике, описанной в главе II, в соответствие с которой степень набухания определялась как отношение массы поглощенной жидкости к единице массы полимера (рис. 5).

О 10 20 3D 40 5ft 60 70

Т. С

Рисунок 5 — Изменение степени набухания пищевых волокон свекольной клетчатки

«ECOLIGHT native»

В четвертой главе представлены результаты исследования функционально-технологических свойств модельных мясных фаршей с использованием препарата серии «ECOLIGHT native» взамен адекватной доли нежирного основного сырья (говядины) показаны в табл. 6.

Таблица 6 - Функционально-технологические свойства модельных фаршей

Массовая доля вносимого компонента, % Выход, % ВСС, % ВУС, % ЖУС, % ЭС, % сэ, %

«Ecolight native» 1 «Витацель» j «Ecolight native» «Витацель» «Ecolight native» «Витацель» «Ecolight native» «Витацель» «Ecolight native» «Витацель» «Ecolight native» «Витацель»

0 65,7 65,3 95,3 51,9 69,7 48,3 55,1 55,3 49,0 49,2 52,7 53,1

10 63,6 62,8 67,7 67,9 71,1 61,8 65,8 66,0 56,7 56,3 61,2 61,7

20 69,2 - 64,2 - 73,7 - 72,3 - 67,1 - 69,5 -

30 72,8 - 62,8 - 78,4 - 69 - 64,4 - 62,9

На рисунке 6 и 7 представлены сравнительные данные по определению функционально-технологических свойств модельных фаршей при внесении свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» и пшеничной клетчатки «Витацель».

-всс

-ВУС -ЖУС

Рисунок 6 — Влияние гранул пищевых волокон Массовая доля WF-200 %

«Ecolight native» на функционально-технологические рисунок 4.2 - Влияние массовой доли пшеничной клетчатки свойства модельных фаршей WF-200 на функционально-технологические свойства

модельных фаршей

ЖУС модельных фаршей при введении свекольной клетчатки взамен основного сырья увеличивается и составляет 69,0-72,3 % (рис. 6). При этом максимум отмечается при 20 % замены основного сырья. При введении в модельный фарш пшеничной клетчатки серии «Витацель» ЖУС модельных фаршей увеличивается и составляет 70,370,5 % (рис. 7). При этом максимум отмечается в интервале 3,5-4,0 %. Показатели ВУС модельных фаршей также увеличиваются при введении свекольной клетчатки, что подтверждает участие клетчатки в стабилизации мясных коагуляционных систем. При этом образуется прочная, эластичная и чрезвычайно устойчивая при тепловой обработке мембрана, защищающая жировые глобулы от слипания, и даже нагревание не приводит к каким-либо изменениям Однако следует отметить, что при увеличении доли внесения пищевых волокон «ECOLIGHT native» больше 20 % наблюдается снижение показателей ВСС и ЖУС, что необходимо учитывать при практическом использовании При добавлении «Витацель» выше 4-6 % значение ВСС и ВУС несколько ниже, хотя остаются на довольно высоком уровне. При добавлении пшеничной клетчатки менее 4-6 % значение ВСС и ВУС также снижается

Эмульгирующая способность и стабильность эмульсии модельных фаршей с использованием гранул пищевых волокон «ECOLIGHT native» и пшеничной клетчатки серии «Витацель» представлены на рисунках 8 и 9.

70 .

-эс -сэ

Рисунок 8 - ЭС и СЭ модельных фаршей при замене основного сырья на свекольную клетчатку

Массовая доля \VF-200 Рисунок 9 - Влияние массовой доли пшеничной клетчатки \VF-200 на эмульгирующую способность и стабильность эмульсии

В силу тенденции к снижению показателей при 30 %-ой замене сырья свекольной клетчаткой «ECOLIGHT native», рекомендуемая доля замены составляет 20 %. Повышение концентрации пищевых волокон более чем на 20 % ухудшает органолептику готовых продуктов Модельные колбасные фарши с заменой основного сырья пшеничной клетчаткой серии «Витацель» WF-200 имеют высокие функциональные характеристики с массовой долей до 4-6 %.

Функционально-технологические свойства модельных фаршей на основе говядины, свинины и мяса птицы механической обвалки с добавлением пищевых волокон «ECOLIGHT native» представлены в таблице 7.

На рисунках 10 - 15 представлены зависимости изменения показателей функционально-технологических свойств при замене свинины и МПМО на пищевые волокна «ECOLIGHT native».

Таблица 7 — Функционально-технологические свойства модельных фаршей на основе говядины, свинины и мяса птицы механической обвалки с добавлением пищевых волокон «ECOLIGHT native»__

Массовая доля вносимого компонента, % Соотношение компонентов фарша, говядина:свинин а:МПМО, % УФ, % ВСС, % ВУС, % ЖУС, % ЭС, % СЭ, %

10 30:20:30 63,5 83,3 49,3 61,1 54,9 47,4

30:30:20 62,3 80,0 46,5 65,1 52,6 50,5

30:40:10 62,8 78,8 43,5 62,5 50,1 48,9

20 30:20:30 69,2 72,6 50,2 63 61,3 52,1

30:30:20 70,2 70,7 50,2 65,4 59,7 57,3

30:40:10 66,0 70,6 46,1 64,2 57,1 50,4

30 30:20:30 71,9 67,1 65,9 61,5 63,3 62,5

30:30:20 73,1 64,2 62,3 67,3 55,4 56,8

30:40:10 70,4 70,0 60,0 63,1 49,1 50,6

УстоРмивость фарш». %

Рисунок 10 - Устойчивость фарша при замене свинины и МПМО на пищевые волокна

Рисунок 12 -ЖУС фарша при замене свинины и МПМО на пищевые волокна

ji-.v..-

|]вч«оамли

мл sow зоягмьм* тсс. «ч lost

Рисунок 11 - ВУС фарша при замене свинины и МПМО на пищевые волокна

Рисунок 13 - ВСС фарша при замене свинины и МПМО на пищевые волокна

Стабильность эиульски, V,

Рисунок 14 - Эмульгирующая способность фарша при замене свинины и МПМО на пищевые волокна

Рисунок 15 - Стабильность эмульсии при замене свинины и МПМО на пищевые волокна

По результатам исследований можно сделать вывод, что наилучшие показатели ВСС, ВУС и устойчивости фарша имеют образцы, содержащие говядину, свинину, мясо птицы механической обвалки в соотношении 3:3:2 при замене свинины и МПМО на 20% пищевыми волокнами.

Таким образом, модельные фарши с массовой долей пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» до 20 % имеют высокие функциональные характеристики, которые превосходят аналогичные показатели контрольных образцов (говядина:свинина) и в значительной степени поддаются целенаправленному регулированию. В результате этого возможно получение рецептур на основе «ECOLIGHT native», которые позволяют получить продукт с высокими функционально-технологическими свойствами.

Для изучения морфологии фаршей были отобраны образцы, содержащие: первый -20 % мяса птицы механической обвалки, 30 % говядины и 30 % свинины; второй в своём составе в отличие от предыдущего образца содержал 40 % говядины и 40 % свинины.

Соединительная ткань стромы в препарате выявлялась в виде отдельных фрагментов. При этом в зависимости от количества составляющих мышечных клеток, отдельные мышечные фрагменты по величине были неравномерными (рисунок 16).

В препарате фарша, не содержащем мяса механической обвалки, выявлялись отдельные достаточно крупные фрагменты деформированных мышечных пучков, значительно увеличивалось количество фрагментированных мышечных клеток. Наряду с уплотнением ядерного матрикса увеличивалось количество ядер с признаками разрушения (рисунок 17).

Рисунок 16 - Гистоструктура образец №1. Окр. гематоксилин-эозин. Ув. х 200

Рисунок 17 - Гистоструктура образец №2. Окр гематоксилин-эозин. Ув. х 200

Изучение биологической безопасности фаршей на культуре Р. саисЫит выявило, что исследуемые образцы были индифферентны по отношению к инфузориям (таблица 8).

Таблица 8 - Биологическая активность фарша на культуре Р. СаисЫит

Разведение Биологическая безопасность Плотность инокулята Индекс биологической активности

1 2 3 1 2 3 1 2 3

1:1000 ИН ИН ИН 1,3± 0,15 0,9± 0,15 0,85± 0,11 1,2± 1,2 1,0± 0,12 0,9± 0,15

1:10000 ИН ИН ИН 1,0± 0,12 1,0± 0,12 1,0± 0,11 1Д± 1,2 1,0± 0,12 1,0± 0,12

1:10000 ИН ИН ИН 1,0±0,11 1,0±0,11 1,0±0,11 1,0± 1,1 1,0.+ 0,12 1,0± 0,11

* ИН - индифферентность, БА - биоактивность, БЦ-50 - погибло 50 ± 10 % клеток; БЦ-100 - погибло 100± 10 % клеток.

** ПИ - объект биологически не активен; ПИ - больше 1±0,1 объект стимулирует размножение; ПИ - меньше 1±0,1 объект угнетает размножение клеток.

*** ИБА - 1±0,1 - объект биологически не активен; ИБА меньше 1±0,1 - объект снижает жизнеспособность клеток; ИБА больше 1±0,1 - объект повышает жизнеспособность клеток.

Оценка биологической активности на биотесгах, характеризующей уровень безопасности (табл. 8) показала, что продукт физиологичен для биотеста, т.е. безопасен. Наибольшее стимулирующее действие отмечено при разведении 1:10000.

Для оценки возможного негативного влияния пищевой добавки «ECOLIGHT native» на наиболее важные показатели качества, определяющие потребительский спрос и безопасность продуктов, в опытно-лабораторных условиях реализовали технологию колбасы вареной по базовой рецептуре на примере колбасы вареной «Чайной» II сорта: сырье несоленое (кг на 100 кг): говядина жилованная второго сорта - 70; свинина жалованная полужирная - 20: шпик боковой или жир сырец бараний (курдючный) - 10 Пряности и материалы (г на 100кг): соль поваренная пищевая - 2500; нитрит натрия - 6,8; сахар-песок или глюкоза - 135; перец черный или белый молотый — 175; кориандр молотый - 90; чеснок свежий очищенный - 240. Проводили замену мясного сырья на пищевую добавку «ECOLIGHT native».

После 48 часов хранения готовых изделий при +4 "С, проводили оценку показателей, в наибольшей степени ответственных за качество и потребительский спрос продуктов: цвет, аромат.

Как показали исследования (рис. 18 и табл. 9), пищевые волокна свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» не оказывает существенного влияния на цвет продукта

Рисунок 18 - Спектры отражения К=Г(Х) образцов с добавлением пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» Таблица 9 - Цветовые характеристики вареной колбасы с добавлением различного количества пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» _

Количество, % Цветовая система L*a*b АЕ LOTkji. S

L а Ь

1 Контроль 45,58 18,07 8,14 0,00 0,00 19,81

2 Содержание 10 % 49,27 17,27 8,84 3,84 0,00845 19,54

3 Содержание 20 % 49,93 16,85 8,98 4,47 0,00971 19,39

Анализируя данные, можно сделать вывод что зависимость изменения цветности носит линейный характер С увеличением внесения свекольной клетчатки «ЕСОЬЮНТ

native» увеличивается светлота (L*) продукта и уменьшается величина а*, которая характеризует красноту образца, т.е. продукт теряет розовую окраску и приобретает более светлое окрашивание. Величина Ь*, характеризующая желтизну продукта ие изменяется, это говорит о том, что добавка «ECOLIGHT native» не изменяет цветовой тон продукта, а лишь приводит к незначительному разбавлению цвета. Величина ДЕ составляет 3,84 при 10 % доли внесения, а при 20 % - 4,47, что является допустимым уровнем отклонения в цвете, поскольку уровень различия практически не фиксируется человеческим глазом. Таким образом, внесение свекольной клетчатки «ECOLIGHT native», в исследуемых концентрациях (10-20 %), не вызывает необходимость корректировать цвет продукта внесением красителей или других цветокорректирующнх веществ.

При определении изменения компонентов ароматов использовали электроды пьезорезонатора, покрытые различными веществами, благодаря чему они проявляли специфическую чувствительность к определенным группам веществ.

После обработки данных были получены ароматограммы контрольного и опытного образцов (рис. 19, 20):

Рисунок 20 Лепестковая диаграмма ароматов: колбаса вареная с использованием пищевых волокон «ECOLIGHT native»

Рисунок 19 Лепестковая диаграмма ароматов колбаса вареная без использования пищевых волокон «ECOLIGHT native»

Сравнение диаграмм позволяет утверждать, добавлением пищевой добавки «ECOLIGHT native», богатым ароматом по сравнению с образцом без неё.

Степень перевариваемое™ мясных модельных фаршей представлена на рисунке 21 Экспериментальные данные свидетельствуют о высокой доступности и степени деструкции белков ферментами желудочно-кишечного тракта человека, как при использовании препарата в составе фарша, так и без него.

что колоаса, изготовленная с обладает более насыщенным и

1 2 3 4 5 6

w Продолжительность воздействия, ч

• Контроль (бе? "Ecolifiht native") * —Модельныйфарш с "Ecoliahtnative"

Рисунок 21 — Перевариваемость модельных фаршей системой пищеварительных ферментов «пепсин-трипсин» (invitro)

В пятой главе были проведены экспериментальные исследования, направленные на создание функциональных, профилактических мясных продуктов, что связано с разработкой научно-обоснованных рецептур и модификаций технологического процесса

производства ввиду применения нового препарата свекольной клетчатки отечественного производства.!? качестве сырья использовали говядину односортную, свинину жирную в нарном, остывшем, охлажденном, подмороженном и замороженном состоянии, мясо птицы механической обвалки, препарат пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native».

Таблица 10 - Рецептура фаршей мясных с применением пищевых волокон «ECOLIGHT native»__

Наименование сырья, добавок и материалов Норма для фа ршей мясных

Домашний Особый

Сырье, добавки и материалы, кг (на 100 кг фаршей)

Говядина жилованнаяодносортная 40 30

Свинина жилованная жирная 40 30

Мясо птицы механической обвалки 20

Пищевые волокна «ECOLIGHT native» 20 20

Хлеб из пшеничной муки 14 14

Лук свежий репчатый очищенный 5 5

Соль поваренная пищевая 1,1 1,1

Перец черный молотый 0,1 0,1

Вода питьевая 20 20

Для проектирования рецептуры применяли программное обеспечение «Оепепк 2.0». Результаты моделирования представлены на рисунке 23

№ ев ли и Щ „ ,

5 Шм

Рисунок 23 - Диаграмма функций желательности фаршей мясных Как видно из приведенного рисунка 23, использование свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» в качестве составной части рецептур ведет к незначительному снижению функции желательности, что говорит о незначительном снижении биологической ценности (в пределах погрешности 2-4 %).

Содержание основных пищевых веществ в разработанных мясных фаршах представлено в таблице 11

Таблица 11 - Содержание основных пищевых веществ в разработанных мясных изделиях с применением пищевых волокон «ECOLIGHT native»_

Наименование показателя (характеристика)в 100 г продукта Содержание характеристики и значение показателя

для фаршей мясных

«Особый» «Домашний»

Белки, г 15,1 14,1

Жиры, г 19,8 23,3

Углеводы усвояемые, г 7,9 7,9

Углеводы неусвояемые (пищевые волокна), г 11,3 11,3

Энергетическая ценность, ккал/кДж 268,2/1028,3 295,7/! 143,5

В технологии приготовления паштетов в оболочке в качестве сырья использовали субпродукты, препарат пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native». Таблица 12 - Рецептура паштета в оболочке с применением пищевых волокон «ECOLIGHT native»

Наименование сырья, пряностей и материалов Норма для паштета «Воронежского»

Сырье, на 100 кг несоленого сырья

1 2

Печень бланшированная измельченная 40

Мозги измельченные 10

Шпик 30

Пищевые волокна «ECOLIGHT native» 20

Лук репчатый пассированный с жиром 10

Пряности и материалы, г на 100 кг несоленого сырья

Соль поваренная пищевая 1300

Сахар-песок 400

Перец душистый и черный, мускатный орех, корица и гвоздика молотые (в равных соотношения) 200

Вода, л 20

Для проектирования и корректировки рецептуры применяли программное обеспечение «(тепепк 2 1». Результаты моделирования представлены на рисунке 25.

Рисунок 25 - Диаграмма функций желательности паштета в оболочке Содержание основных пищевых веществ в разработанном паштете «Воронежском» представлено в таблице 13.

Таблица 13 - Содержание основных пищевых веществ в разработанных мясных изделиях с применением пищевых волокон «ECOLIGHT native»_

Содержание характеристики и значение показателя

Наименование показателя (характеристика)в 100 г продукта для паштета в оболочке «Воронежского»

1 2

Белки, г 9,7

Жиры, г 30,1

Углеводы усвояемые, г 2,6

Углеводы неусвояемые (пищевые волокна), г 11,1

Энергетическая ценность, ккал/кДж 319,5/1337,6

В технологии производства вареных колбас в качестве сырья использовали говядину односортную, свинину полужирную, жирную в парном, остывшем, охлажденном, подмороженном и замороженном состоянии, препарат пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native».

Таблица 14 - Рецептура вареной колбасы «К чаю» с применением пищевых волокон «ECOL1GHT native» _

Наименование сырья, добавок и материалов Норма для вареной колбасы «К чаю»

Сырье несоленое, кг (на 100 кг фарша)

Говядина жилованная односортная 45

Свинина жилованная полужирная 15

Шпик 18

Пищевые волокна «ECOLIG НТ native» 20

Мука 2

Пряности и материалы, г (на 100 кг несоленого сырья)

Соль поваренная пищевая 2,1

Сахар-песок 135

Нитрит натрия 0,0075

Перец черный или белый молотый 175

Кориандр молотый 90

или вместо сахара и отдельных пряностей:

пряные смеси

ВС №3 или 600

ФС№3 950

Чеснок свежий или замороженный очищенный 240

измельченный

ВСЧ №3 или 720

ФСЧ №3 1070

Оболочка Черевы говяжьи и свиные диаметром не менее 32 мм, гузенки свиные

При планировании и определении биологической ценности колбасы вареной с пищевыми волокнами «ECOLIGHT native» использовали метод компьютерного проектирования Такой подход обеспечивает более точное решение поставленной задачи. Для проектирования и корректировки рецептур применяли программное обеспечение «Generik 2 1» Результаты моделирования, представленные на рисунке 27, указывают на высокие показатели пищевой и биологической ценности экспериментального образца колбасы.

Рисунок 27 - Диаграмма функций желательности колбасы вареной «К чаю» Содержание основных пищевых веществ в разработанных мясных изделиях представлено

в таблице 15.

_Таблица 15 - Химический состав и энергетическая ценность

Наименование Белок, г Жир, г Углеводы усвояемые, г Углеводы неусвояемые (пищевые волокна), г Энергет. ценность, кКал/кДж

Колбаса вареная «К чаю» 11,5 30,3 1,8 11,1 325,5/1362,6

Полученные данные позволяют утверждать, что колбаса с содержанием свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» обладает большей привлекательностью по органолептическим показателям - цвету, аромату , что, несомненно, повлияет на потребительский спрос продукта. Она имеет высокий выход, а, следовательно, применение пищевой добавки «ECOLIGHT native» экономически целесообразно

По результатам проведенных оценок применение пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» следует признать перспективным. Таким образом, высокий уровень

функционально-технологических свойств, позволяющий стабилизировать качество мясных продуктов, возможность нивелирования нежелательного запаха и привкуса, отсутствие явных отклонений в цвете, запахе готовых продуктов наряду с биологической безопасностью, дает основание рекомендовать пищевую добавку «ECOLIGHT native» для широкого использования в составе мясопродуктов различных ассортиментных групп.

Разработанные рецептуры новых видов мясных изделий получили высокую дегустационную оценку.

На основе исследований разработан проект технических условий на новые виды мясных изделий и представлен акт дегустации и акт производственной апробации, которые приведены в Приложениях.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Балластные вещества препарата пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» состоят из целлюлозы 25-30 %, пектиновых веществ - 25 % и лигнина 7-10 %.

2. Показатели гелеобразующей, водосвязываютцей, эмульгирующей и жироудерживающей способностей, подтверждают целесообразность применения пищевых волокон свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» в разработке мясных продуктов функционального значения в количестве 10-20 % взамен основного нежирного сырья.

3. Микроструктурнымн исследованиями установлено, что препарат свекольной клетчатки представляет собой мощные волокна, ориентированные в разных направлениях. Волокна имеют выраженную трубчато-капиллярную структуру, что обеспечивает высокие влаго- и жироудерживающие свойства при условии гидратации 1:4. Микроструктура мясных модельных фаршей с использованием в составе препарат пищевых волокон «ECOLIGHT native» представлена равномерно распределенными включениями мяса.

4. Применение пищевых волокон свекольной клетчатки, обеспечивает стабильность мясных систем и высокие показатели функционально-технологических свойств: ВУС - 71,1-78,4 %; ЖУС - 65,8-69,0 %, ВСС - 62,8-67,7 %.

5. Анализ безопасности и биологической активности на биотестах показали применимость препарата свекольной клетчатки «ECOLIGHT native» в мясных системах без ограничений.

6. Инструментальными методами доказано, что препарат не оказывает существенного влияния на цветность и улучшает ароматоудерживание при хранении в дозе 20 %.

7. Препарат пищевых волокон «ECOLIGHT native» образует устойчивые эмульсии с жирами растительного и животного происхождения, что расширяет спектр применения в различных отраслях пищевой промышленности. Разработанные рецептуры позволяют экономить до 20 % мясного сырья в технологии мясных продуктов (вареные, полукопченые, варено-копченые, сырокопченые колбасы, рубленые полуфабрикаты, паштеты) без снижения качества и пищевой ценности.

8. Внесение пищевых волокон «ECOLIGHT native» снижает калорийность, улучшает качество и выход продукта.

9. Разработаны способы и технологии применения препарата пищевых волокон «ECOLIGHT native» в технологии полуфабрикатов, вареных колбас, паштетов с утверждением соответствующей документации: ТИ 9213-800-00419779-11 «Производство изделий колбасных вареных с применением пищевых волокон ECOLIGHT native», ТИ 9213-010-47928152-2011 «Производство паштета в оболочке с применением пищевых волокон ECOLIGHT native», ТИ 9214-048-13160604-11 «Производство фаршей мясных с применением пищевых волокон ECOLIGHT native». Проведена апробация новых видов мясных продуктов с применением пищевых волокон «ECOLIGHT native».

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в пздаппях, рекомендованных ВАК

1. Антипова Л. В. Ильина Н. М., Дроздова Н. А., Рынднна Ю. В. Изучение ФТС белкового препарата с использованием клетчатки [Текст] / Антипова Л. В. Ильина Н. М., Дроздова И. А., Рындина Ю. В. // Вестник ВГТА -2010.

2. Аштшова Л.В, Воронкова Ю.В. Разработка рецептуры фаршей мясных с применением пищевых волокон ECOLIGHT native [Текст] / Антипова Л. В., Воронкова Ю.В. // Вестник ВГУИТ.-№ 4, 2013. -С. 116-119

3. Антипова Л.В., Воронкова Ю.В. Пищевые волокна отечественного производства для мясоперерабатывающей промышленности [Текст] / Антипова Л. В., Воронкова Ю.В. // Вестник ВГУИТ -№ 2, 2014. - С. 95-98.

4. Антипова Л.В , Воронкова Ю.В., Синяева Л А. Спектроскопическое исследование пищевых волокон свекольной клетчатки [Текст] / Антипова Л. В., Воронкова Ю.В., Синяева Л. А. // Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. - № 1, 2014. — С. 6-9.

Публикации в других изданиях и материалах конференций

5. Ильина, Н.М. Разработка рецептур колбасных изделии и полуфабрикатов с использованием функциональней добавки на основе соевых белков / ИМ.Ильина, Ю.В Воронкова, НИ. Дроздова, B E. Ильин // Международная научно-техническая конференция «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития». - Воронеж, 2011. - С. 339-345.

6. Антипова, Л. В. Разработка многофункциональной добавки на основе соевого белка для колбасных изделий /Л.В. Антипова, Н.М. Ильина, Н С. Шипилова, Ю.В Рындина, О Ю. Петрова // Материалы студенческой научной конференции за 2009 год. Воронеж, гос. технол. акад. — Воронеж, 2009.-С. 218.

7. Ильина, Н. М.. Изучение ФТС белкового препарата с использованием клетчатки / Н.М. Ильина, Ю.В. Рындина, A M. Суворина А //Материалы студенческой научной конференции за 2010 год Воронеж, гос. технол. акад - Воронеж, 2010. - С. 56

8. Антипова, Л.В. Разработка состава многофункциональной добавки на основе животных белков /Л.В. Антипова, Н.М. Ильина, Н.Н. Дроздова, Ю.В. Воронкова // Инновационные технологии в мясопереработке: оборудование, технологии, менеджмент. Сборник материалов межд. науч.-практ. конф., 26-30 сентября 2011 г. - Краснодар: Экоинвест, 2011. - С. 28-31.

9. Воронкова, Ю.В. Разработка рецептур мясных продуктов с применением пищевых волокон ecolightnative /Ю.В. Воронкова // Сборник докладов конференции «Инновационные технологии на базе фундаментальных научных разработок — прорыв в будущее», 27 - 28 ноября 2013 г. - Воронеж, 2013. - С. 15-17.

10 Антипова, Л. В. Новые паштеты в оболочке с применением пищевых волокон «ECOLIGHT native» / Л.В Антипова, Ю.В. Воронкова // Материалы LI1 отчетной научной конференции за 2013 год: В 3 ч. 4.1. / под ред. С Т. Антипова; Воронеж гос. ун-т инж. техноло. -Воронеж: ВГУИТ, 2014.-272 с. - С. 83.

Подписано в печать 17.12.2014. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 264.

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19