Принципы разработки альтернативных вариантов рациональных технологий мясных продуктов нового поколения с адаптированными пищевыми добавками

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность работы. Животноводческое сырье, являющееся объектом переработки предприятий мясной промышленности, сочетает в себе сложнейший комплекс свойств, предопределяющих эффективность его использования при производстве продуктов питания. Повышение эффективности промышленной переработки мясного сырья, производство мясопродуктов, обеспечивающих многообразие потребительских свойств, требует расширения и углубления сведений о составе и свойствах перерабатываемого сырья и ингредиентов и их изменениях под воздействием технологических факторов. В этой связи проблема соответствия технологических процессов и специфики качества перерабатываемого сырья достижению адекватных потребительских свойств готовых изделий, включая их экологическую безопасность, биологическую и энергетическую ценность, хранимоспособность имеет существенное значение.

Особую актуальность эта проблема приобретает в условиях резко обозначившихся различий в технологических свойствах мясного сырья, относящегося к различным группам с био- и физико-химической спецификой, классифицируемых как DFD, NOR и PSE. Исследованиями российских и зарубежных ученых И.А. Рогова, А.С. Большакова, Н.К. Журавской, А.Б. Лисицина, Л.С. Кудряшова, Ю.Ф. Орешкина, А.И. Жаринова, Ю.В. Татулова, R. Hamm, F. Wirt, С.O. Honikel, C. Fischer и др. установлено, что сырье со свойствами PSE и DFD оказывает существенное влияние на качественные характеристики мясопродуктов и требует корректировки функционально-технологических характеристик в процессе его переработки.

В этой связи исследования, направленные на выбор и изучение определяющих показателей технологической и функциональной адекватности мясного сырья, поступающего на промышленную переработку, его дифференциацию по качественным показателям и разработку на этой основе эффективных технологий, основанных на использовании биотехнологического потенциала как мясного сырья, так и адаптированных для сырья с DFD, NOR и PSE свойствами, пищевых добавок, являются актуальными и способствуют решению проблемы обеспечения различных социально-возрастных и национальных групп населения высококачественными мясными изделиями.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка научных принципов проектирования рецептур и альтернативных технологий мясопродуктов нового поколения с применением адаптированных многоцелевых функциональных модулей с заданным биотехнологическим потенциалом.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- на основе анализа информационного файла и теоретических предпосылок разработать концепцию создания альтернативных технологий мясопродуктов нового поколения с адаптированными многоцелевыми функциональными модулями;

- изучить структуру поступления, состав и свойства мясного сырья категорий PSE и DFD в сравнении с NOR, (на примере сырьевой зоны Ставропольского края), и обосновать принципы комплексной корректировки свойств мясных систем, содержащих мясо с аномальным развитием автолиза;

- теоретически обосновать и экспериментально исследовать степень совместимости и возможности комплексного использования белковых препаратов животного и растительного происхождения, пищевых фосфатов и лактулозы для регулирования ФТС и цветовых характеристик фаршевых систем из мясного сырья со свойствами PSE при производстве вареных колбас;

- теоретически обосновать и практически реализовать возможность создания молочно-белкового концентрата на основе деминерализованной молочной сыворотки с заданным содержанием ионизированного кальция для регулирования ФТС мясных фаршевых систем и обогащения мясопродуктов макроэлементами;

- изучить возможность применения молочных белково-углеводных концентратов на основе деминерализованной сыворотки и растительных жиров в технологии колбасных изделий категории «Халяль»;

- разработать и апробировать технологии мясопродуктов с использованием белково-углеводных функциональных модулей с адаптированными свойствами, обеспечивающими высокое качество мясопродуктов, и дать рекомендации по применению их в мясной промышленности;

- провести социально-экономическую и экологическую оценку значимости разработанных технологий.

Концептуальная направленность работы состоит в системном анализе функционально-технологических свойств говядины и свинины категорий PSE, NOR и DFD, теоретическом и экспериментальном обосновании научных принципов кондиционирования мясного сырья с использованием многоцелевых функциональных модулей на основе компонентов животного и растительного происхождения для проектирования рецептур и рациональных технологий мясных продуктов.

Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена научная концепция создания и использования адаптированных пищевых добавок для регулирования функционально-технологических свойств, обеспечивающих стабиль-ность качества и высокую пищевую ценность изделий из мясного сырья как с NOR свойствами, так и с нетрадиционным характером автолиза.

В результате анализа и обобщения результатов комплексных аналитико-инструментальных исследований сформулированы научные принципы переработки мясного сырья групп PSE и DFD с учетом специфичности его биотехнологического потенциала.

Сформулированы принципы и разработаны теоретические аспекты регулирования свойств свинины PSE путем комплексного использования белковых, фосфатных и углеводных препаратов при производстве вареных колбас.

Теоретически обоснована и практически доказана денитрифицирующая и цветорегулирующая роль лактулозы и лактулозосодержащих препаратов в технологии мясопродуктов.

Получены и систематизированы данные, характеризующие биологическую ценность, минеральный состав, физико-химические и функционально-технологические свойства полифункциональной пищевой добавки на основе деминерализованной молочной сыворотки с регулируемым содержанием ионизированного кальция.

Экспериментально подтверждена возможность использования бинарной системы на основе молочной сыворотки в качестве коагуляционного раствора в альтернативных технологиях колбасок без оболочки из мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза.

Доказана принципиальная возможность многоцелевого использования пищевых модулей на основе молочных белково-углеводных концентратов нового поколения и растительных жиров в альтернативных технологиях мясопродуктов функциональной направленности.

Практическая ценность. Разработана и апробирована методика сортировки полутуш говядины в зависимости от характера автолиза в ранний послеубойный период.

В результате изучения динамики комплекса физико-химических и функционально-технологических показателей мясного сырья со свойствами PSE, NOR, DFD оптимизированы технологические параметры его переработки и принципы формирования качества вареных колбасных изделий, основанные на биотехнологическом потенциале сырья.

Разработаны рекомендации по использованию в качестве коагуляционного раствора при производстве колбасок без оболочки из сырья с нетрадиционным характером автолиза бинарной системы «молочная сыворотка - Na-карбоксиметил-целлюлоза». Установлен компонентный состав коагуляционного раствора и режимы обработки колбасок без оболочки.

Разработана технология вареных колбас из PSE свинины с применением многоцелевых пищевых модулей, регулирующих функционально-технологические свойства мясного сырья.

Разработана технология получения молочно-растительного концентрата «Лак-СОМ» на основе деминерализованной сыворотки, с прогнозируемым содержанием ионизированного кальция, адаптированного к использованию в колбасном производстве. Разработаны рекомендации по применению препарата «Лак-СОМ» при производстве вареных колбас.

Сформулированы требования к пищевой и биологической ценности, а также к технико-технологическим условиям использования комплекса молочного белково-углеводного концентрата на основе деминерализованной сыворотки и жиров растительного происхождения при производстве мясопродуктов категории «Халяль». Разработаны и предложены конкретные рецептуры и технологии вареных и полукопченых колбас.

Результаты комплексных исследований реализованы в разработке ТД (ТУ): вареные колбасные изделия (3 наименования), колбаски без оболочки (1 наименование), полукопченые колбасы (1 наименование), полифункциональный молочно-раститель-ный концентрат (1 наименование).

Предложенные технологии апробированы на действующих предприятиях мясной промышленности Ставропольского края, Волгоградской и Самарской областей. Разработанная технология вареных колбас из PSE свинины отмечена дипломом VIІ Московского международного салона инноваций и инвестиций (2006 г).

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе в лекционных и лабораторных курсах, дипломном и курсовом проектировании при подготовке специалистов пищевого профиля и аспирантов СевКавГТУ.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международных (Москва - 2004, 2007, 2008 гг., Ставрополь-Пятигорск - 2003 г., Калининград - 2005г., Ставрополь 2006, 2008 гг., Краснодар - 2007 г.), Всесоюзных (Ленинград - 1986г., Москва - 1988 г., Харьков - 1989 г.), Всероссийских и региональных (Москва - 1987, 1988 гг., Кемерово - 1991, 1993 гг., Краснодар - 2005 г., Ставрополь - 2008 г., Вологда - 2007 г.) конференциях, конгрессах и симпозиумах.

Публикации. Основные результаты, представленные в диссертации, отражены в 86 публикациях, в том числе 1 монографии, 1 учебном пособии. По результатам работы получено 1 авторское свидетельство и 2 патента, 14 статей опубликованы в журналах и изданиях рецензируемых ВАК РФ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- концепция создания альтернативных технологий мясопродуктов нового поколения с адаптированными пищевыми добавками;

- результаты комплексного исследования формирования функциональных свойств PSE, NOR и DFD мясного сырья, направленного на обоснование принципа выявления мясного сырья нетрадиционного качества, с целью повышения управляемости технологическими процессами и стабилизации качества мясных продуктов;

- принципы использования в качестве коагуляционного раствора при производстве колбасок без оболочки из сырья с нетрадиционным характером автолиза бинарной системы «молочная сыворотка - Na-карбоксиметилцеллюлоза»;

- теоретическое и экспериментальное обоснование состава модульной системы на основе белковых, фосфатных и углеводных препаратов для целенаправленного регулирования свойств свинины PSE;

- результаты исследований состава и свойств деминерализованной молочной сыворотки для обоснования ее использования в качестве базового компонента многоцелевых функциональных пищевых модулей, адаптированных к мясным системам;

- совокупность результатов исследований состава, биологической ценности, функционально-технологических свойств полифункциональной добавки на основе деминерализованной сыворотки и ее влияния на качество и пищевую ценность вареных колбас;

- оригинальные рецептуры и технологии вареных и полукопченых колбас функциональной направленности с использованием молочного белково-углеводного препарата нового поколения и растительных жиров.

1. Методология проведения исследований

Общая схема проведения исследований приведена на рис. 1.

В соответствии с поставленными задачами был осуществлен выбор объектов исследования и условий проведения эксперимента. Экспериментальная часть работы выполнена на базе Северо-Кавказского государственного технического университета (ГОУ ВПО СевКавГТУ) - кафедра биотехнологии пищевых продуктов и кафедра технологии мяса и консервирования и международной научно-исследовательской лаборатории «Электро- и баромембранные методы обработки пищевых продуктов» ГОУ ВПО Северо-Кавказского государственного технического университета.

Производственная апробация технологий, опытно-промышленные выработки и дегустация продукции проводились на базе Ставропольского мясоконсервного комбината, ЗАО «Прасол Ставрополья» (г.Изобильный), АО «МегаПрофилайн» (г. Ставрополь), мясоперерабатывающего завода ООО «Маркет» (Ставропольский край), «ИП Кузнецов» (г. Новоаннинск, Волгоградская область), мясокомбината ООО «Халяль» (Самарская область).

Рисунок 1. Схема проведения исследований

В качестве объектов исследования были использованы: мясное сырье -говядина 1 и 2 категории упитанности, свинина 2-4 категории упитанности (длиннейшие мышцы спины longissimus dorsi), полученные от животных промышленного откорма и животных, выращенных в фермерских хозяйствах, полужирная свинина замороженная, в блоках, со сроком хранения при Т=-18оС в течение 6 мес., говядина жилованная (ГОСТ 779-55), свинина жилованная (ГОСТ 7724-77); молочное белково-углеводное сырье - сухое обезжиренное молоко (ГОСТ 10970-87), сыворотка молочная (ОСТ 10213-97), сыворотка деминерализованная, полученная методом электродиализа (СД-ЭД) - ТУ 9229-001-82062396-2007 с 50%-ным уровнем деминерализации и содержанием сухих веществ 20%, бифидогенные концентраты из молочного белково-углеводного сырья «Лактобел» (ТУ9229-038-00437062-01), «Лактобел ЭД» (ТУ9229-001-79993300-2006); белковые препараты МБК «Мол-Про» фирмы производителя ООО «Русский ряд» (Россия) и СБК «Аркон-S» фирмы производителя АДМ (США); жиросодержащее сырье - межмышечная жировая ткань и шпиг, рафинированное дезодорированное подсолнечное масло (ГОСТ Р 52465-2005), масло кокосовое (производитель «PT.SMSRT Tbk», Индонезия); эмульсии на основе белков растительного и животного происхождения; модельные фаршевые системы с белковыми препаратами, фосфатными препаратами «Олбрайт», «Биофос-90», «Пуромикс 66», препаратами лактулозы «Лактусан», «Лаэль»; другие ингредиенты и материалы, отвечающее требованиям действующей нормативной документации и разрешенные к применению органами Роспотребнадзора.

В работе в процессе реализации задач эксперимента и определения характеристик объектов исследования использовали общепринятые методики в соответствии с ГОСТами, стандартные, стандартизированные, а также модифицированные, усовершенствованные и оригинальные методики, удовлетворяющие целям исследований. При возможности выбора предпочтение отдавалось инструментальным и автоматизированным методам исследований. Для определения физико-химических, микробиологических и органолептических показателей сырья и готовых продуктов применяли общепринятые и стандартные методы анализа, методы математического моделирования и обработки экспериментальных данных.

Реализация комплексной программы исследований осуществлялась с участием к.т.н. Мишина И. А., к.т.н. Лупандиной Н. Д., к.т.н. Некрасовой Н. Н., аспиранта Мирзояновой Е. П.

2. Теоретическое обоснование экспериментальных исследований регулирования технологических характеристик мясного сырья с различным характером автолиза для производства мясопродуктов с прогнозируемыми показателями качества

Влияние особенностей мясного сырья с PSЕ и DFD свойствами на качество готовой продукции определило необходимость проведения исследований, направленных на изучение количества и соотношение объемов мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза для конкретного региона (сырьевой зоны предприятий мясной промышленности Ставропольского края).

Анализ полученных в течение двухлетнего периода данных позволяет сделать вывод о том, что максимальное количество сырья PSE и DFD приходится на зимний и летний периоды, причем в летний период наблюдается заметное увеличение PSE свинины и DFD говядины (рис. 2). Общий объем PSE и DFD сырья, поступающего из промышленных комплексов Ставропольского края в этот период времени составляет до 40 % и 24 % для свинины и говядины, соответственно.

Рисунок 2. Объемы мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза в зависимости от сезонности поставок из промышленных комплексов (а - свинина, б - говядина)

Основным видом животных, поступающих на переработку на предприятия мясной промышленности средней и малой мощности из фермерских и личных подсобных хозяйств, являются свиньи. Признаки аномального развития автолиза зарегистрированы у 36 - 49 % туш убойных животных, в зависимости от сезонности поступления (рис. 3).

Рисунок 3. Диаграммы соотношения свинины с различным ходом автолиза в зависимости от сезонного поступления на переработку из фермерских и частных хозяйств

Таким образом, установлено, что на промышленную переработку в Ставропольском крае поступает 40 % сырья с PSE и 18 % с DFD свойствами. Производство мясопродуктов из сырья такого рода без учета его качественных особенностей приводит к увеличению производственного брака, в том числе, и при выработке колбас, составляющих основную часть ассортимента мясной продукции, выпускаемой мясоперерабатывающими предприятиями. Очевидно, что совершенство-вание технологии колбасных изделий с учетом характера автолиза мясного сырья позволит более рационально использовать сырьевые ресурсы.

В этой связи, научный и практический интерес представляют исследования динамики изменения в послеубойный период и в процессе холодильного хранения сырья с нетрадиционным характером автолиза основных технологических характеристик мышечной ткани, таких как рН, водосвязывающая способность, потери массы при тепловой обработке.

Установлено, что в процессе автолитических изменений в NOR говядине наибольшее снижение рН отмечается в начальный период времени после убоя (1-4 часа) с дальнейшим постепенным уменьшением величины рН в течение 24 часов. Начальная величина рН1 мяса варьирует в широких пределах от 5,9 до 6,6. Через 24 часа значение рН образцов достигает минимума - 5,4-5,9. Изучение динамики изменения концентра-ции водородных ионов экссудативной говядины подтвердило, что наиболее интенсивное изменение рН мяса со свойствами PSE происходит в течение 1-2 часов после убоя. Величина рН DFD сырья через 1 час после убоя находится в пределах 6,5-7,2, что вызывает затруднения при его выявлении по величине рН1, так как у части полутуш категории NOR этот показатель может иметь аналогичные значения рН1>6,3. Минимального значения рН в DFD образцах достигает в интервале 12-24 часа, однако, остается на уровне 6,3 и выше.

Для решения вопроса дифференцированного рационального использования мясногоNOR, DFD и PSЕ сырья при производстве колбас необходимо учитывать характеристики, определяющие его технологическую пригодность - величину рН, ВСС и потери массы при тепловой обработке. Через 1 час после убоя наибольшее значение ВСС отмечены в образцах DFD мяса (говядина - 94 - 96 %, свинина - 90 - 93 % по отношению к общей влаге), у NOR мяса также отмечалась довольно высокая ВСС (говядина - 89 - 92 %, свинина - 84 - 89 %). Наименьшие значения ВСС в указанный период времени отмечены в образцах PSE мяса (говядина - 84 - 86 %, свинина - 60 - 78 %). Минимального значения данный показатель достигает через 20 - 24 часа после убоя. Способность мышечных белков к связыванию влаги постепенно повышается независимо от величины рН исследуемых образцов, но не достигает уровня, характерного для парного мяса. Через 72 часа после убоя величина ВСС NOR мяса на 7 - 10 % выше, чем у PSE мяса и 5 - 7 % ниже, чем у DFD. В тоже время ВСС охлажденного DFD мяса находится на одном уровне с ВСС парного сырья с нормальными свойствами.

В процессе автолиза выявлены различия в абсолютных величинах и интенсивности изменения потерь при тепловой обработке (ПТО) исследуемых групп сырья. В течение 72 часов послеубойного хранения максимальное значение ПТО отмечено у мяса PSE (24 - 31 % у говядины и 40 - 30 % у свинины). Полученные данные коррелируют с данными по изменению ВСС.

Анализ спектральных характеристик (рис.4) мышечной ткани говядины и свинины с разным характером автолиза выявил различия в отражательной способности образцов в видимой области спектра. Наибольшей отражательной способностью обладает мясо со свойствами PSE, наименьшей - DFD сырье. Отражательная способность исследуемых образцов возрастает в процессе охлаждения и холодильного хранения. Наиболее заметно это в области спектра с длиной волны от 600 до 750 нм.

Результаты количественной и качественной оценки цвета мышечной ткани говядины и свинины свидетельствуют о снижении цветового модуля и координаты красного цвета по мере увеличения продолжительности автолиза и повышения значения рН. Полученные данные дают основание считать, что цветовые характерис-тики мышечной ткани в комплексе с величиной рН и ВСС должны обязательно учитываться при производстве мясопродуктов из сырья категорий PSE, NOR и DFD.

Рисунок 4. Спектры отражения парной мышечной ткани ( а - говядина, б - свинина)

Данные по изучению технологических и цветовых характеристик мясного сырья с PSE и DFD свойствами свидетельствуют о существенных конформационных изменениях мышечных белков в ранний послеубойный период и в процессе охлаждения и хранения. Результаты определения содержания небелкового азота дают основание считать, что для мяса PSE и DFD характерен высокий уровень протеолитической активности тканевых катепсинов по сравнению с сырьем NOR группы. Наиболее интенсивное развитее протеолиза установлено в мышечной ткани DFD (по сравнению с NOR и PSE). Выявлены различия в степени растворимости мышечных белков и накопления небелкового азота говядины в зависимости от характера автолиза сырья. В частности, в группе PSE доля растворимых белков в начальный период автолиза на 1 % и 8 % меньше, чем в NOR и DFD, соответственно. Через 72 часа после убоя растворимость белков мышечной ткани снижается, причем в большей степени для мяса PSE, в наименьшей для DFD.

Анализ электрофореграмм мышечных белков, извлеченных из парного сырья с разным рН, позволил установить различия в количестве и электрофоретической подвижности высоко- и низкомолекулярных фракций (рис. 5а,б). Установлено увеличение количества белковых фракций, извлеченных из охлажденной мышечной ткани через трое суток после убоя (рис. 5 в, г). Полученные результаты дают основание считать, что образование низкомолекулярных фракций в сырье PSE и DFD обусловлено проявлением активности ферментов с разной специфичностью действия, при этом нарастание доли низкомолекулярных фракций в охлажденном мясе DFD и содержание небелкового азота свидетельствует о более высоком уровне активности тканевых ферментов по сравнению с NOR и PSE, что согласуется с результатами исследований Большакова А.С., Кудряшова Л.С.

Рисунок 5. - Электрофореграммы мышечных белков говядины (а - парная PSE, б - парная DFD, в - охлажденная PSE, г - охлажденная - DFD)

При изучении уровня стабильности липидной фракции жировой ткани сырья с нетрадиционным ходом автолиза установлена меньшая подверженность липидов в DFD мясе окислительным процессам по сравнению с PSE образцами, о чем свидетельствуют данные ИК-спектроскопии. Это может быть обусловлено плотной структурой мышечной ткани DFD и снижением проницаемости для кислорода.

Результаты проведенных исследований позволяют расширить научно-практические представления об изменении физико-химических и технологических свойств мясного сырья NOR, PSE и DFD в процессе автолиза, подтвердить ряд ранее полученных данных, обосновать принципы методики дифференциации (сортировки) сырья в ранний послеубойный период для его рациональной переработки.

С целью совершенствования методики сортировки мясного сырья на ранних стадиях автолиза были проведены исследования изменения величины рН длиннейшей мышцы спины в тушах крупного рогатого скота и свиней в течение 25 часов после убоя в условиях охлаждения и хранения при температуре 0 ч 4 єС. Анализ полученных данных подтвердил, что выявление PSE говядины возможно через 1 час после убоя по величине рН1<5,8. Учитывая, что у NOR и DFD мяса в течение нескольких часов после убоя величина рН находится на уровне 6,3 и выше целесообразно говядину разделить на две группы: 1 - NOR с 5,8<рН1<6,3, 2 - NOR и DFD с рН1>6,3, с последующим выделением из второй группы мяса со свойствами DFD. Обработка массива экспериментальных данных позволила получить математическую зависимость рН от длительности автолиза для NOR говядины, на основе которой представляется возможным определить фопт для проведения сортировки. Изменения рН в период выдержки при температуре 0 ч 4 єС могут быть выражена двумя уравнениями: 1 - для отрезка времени 1-25 часов после убоя ; 2 - для отрезка времени 1-7 часов после убоя , где Х-продолжительность автолиза,У-величина рН.

Зависимость, выраженная первым уравнением имеет максимальные отклонения от реальных данных, в то время как линейная зависимость на отрезке времени 1-7 часов имеет минимальные отклонения(рис. 6).

Рисунок 6. Зависимость величины рН от продолжительности автолиза (1 - экспериментальная кривая, 2,3 - расчетные зависимости для NOR мяса)

Учитывая, что классификация NOR говядины во второй группе возможна только после достижения рН уровня 6,3 и ниже, из уравнения 2 была определена временная точка (Х=2,5 часа) для дифференциации туш говядины на группы NOR и DFD.

Выделение PSE свинины, составляющей основную часть свиных полутуш с нетрадиционным характером автолиза, возможно через 1 час после убоя по схеме ВНИИМПа. Для определения DFD свинины нами рекомендуется проводить контрольное измерение рН через 2,5 часа после убоя.

Таким образом, проведенные исследования показали необходимость: 1 - регистрации, наряду с величиной рН, водосвязывающей способности и цветовых характеристик мясного сырья; 2 - обязательного контроля рН через 2,5 часа после убоя. Это позволит проводить сортировку мясного сырья на качественные группы PSE, NOR и DFD на ранних стадиях автолиза с целью его рациональной переработки при производстве мясопродуктов.

3. Исследование технологических аспектов использования мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза

Анализ существующих научно-практических подходов к вопросу переработки мясного сырья качества PSE и DFD, значительно отличающегося от мяса NOR, представляет серьезную проблему для мясоперерабатывающей промышленности и касается, в основном, производства соленых и консервированных мясных продуктов, в то время как значительную долю потребительского рынка занимают колбасные изделия, среди которых доля вареных колбас (38,6 %), сосисок и сарделек (25,6 %) превышает 60%. Проведение комплексных исследований функциональных и биотехнологических свойств мясного сырья с нетрадиционным характером автолиза в технологическом цикле позволят определить его потенциал и технологические приемы обработки.

В этой связи представляется целесообразным оценить влияние степени измельчения и длительности выдержки в посоле на ФТС мясных систем и характер изменения состояния мышечных белков, обосновать технологические режимы переработки сырья DFD и PSE с учетом совместимости, взаимокомпенсации его свойств и использования функциональных пищевых модулей.

Одной из основных операций, определяющих качество готового продукта, является операция посола мяса. Исследования мясных систем в процессе посола, проведенные на основе математического планирования, позволили изучить влияние величины рН исходного сырья на функционально-технологические свойства фарша и качественные показатели готового продукта - вареных колбас (табл. 1). В качестве варьируемых факторов использованы степень измельчения - Х1 и длительность выдержки в посоле - Х2.

Таблица 1. Изменение технологических свойств сырья и готового продукта в зависимости от варьируемых факторов (n=3, V<16)

Примечание: ЦЭ - центр эксперимента, Х1 - длительность выдержки мяса в посоле (от 1 до 48 часов), Х2 - степень измельчения (от 0,1 до 25 мм)

Полученные уравнения регрессии, описывающие изменения ФТС сырья и качественных показателей готового продукта (табл. 2) в зависимости от варьируемых факторов, позволили установить различия функционально-технологических свойств сырья в процессе посола и качественных характеристик готового продукта, полученных из мяса различных качественных групп PSE, NOR и DFD. Уравнения, описывающие зависимость выхода готового продукта от варьируемых факторов, явились основой для расчета длительности посола мяса различного характера автолиза с учетом степени измельчения сырья. Принимая во внимание, что все образцы из DFD говядины независимо от варьируемых факторов имели органолептические показатели и высокий выход готового продукта, сделан вывод о возможности исключения выдержки этого сырья в посоле при производстве вареных колбас. Решение уравнения регрессии, полученного для выхода готового продукта из мяса DFD, подтверждает это предположение. Так для говядины DFD при Х1=0 часов и Х2=3 мм (степень измельчения согласно технологической инструкции) расчетный выход составил 115,9 %, что выше нормативного показателя. Результаты лабораторных исследований и промышленной проверки оказались близки к расчетным и подтвердили правомерность сделанных выводов.

Таблица 2. Регрессионный анализ процесса посола для колбасного производства говядины и свинины с различным характером автолиза

Оценка характера изменения состояния мышечных белков в процессе посола, по на их растворимости в 0,6 М КС1 показала, что доля растворимых белков в говядине PSE ниже, чем в мясе NOR на 3 % и 7 % по сравнению с DFD. Сопоставление растворимости мышечных белков NOR говядины, измельченной на волчке с диаметром решетки 2 - 3 мм при традиционном посоле в течение 24 часов с растворимостью белков мышечной ткани DFD говядины, позволяет отметить, что и в парном, и в охлажденном, и в посоленном сырье разной степени измельчения величина этого показателя, отнесенная общему азоту, выше в образцах мышечной ткани DFD говядины, что определяет степень их гидратации и высокий уровень ВСС. Анализ результатов исследований растворимости мышечных белков в мясном сырье с различным характером автолиза в комплексе с технологическими показателями (табл. 1) позволяет прийти к выводу, о возможности исключения выдержки в посоле охлажденной говядины DFD при ее использовании в колбасном производстве. При производстве вареных колбасных изделий говядину DFD необходимо использовать либо в парном состоянии или производить перемешивание измельченного (2 - 3 мм) охлажденного сырья с посолочными ингредиентами, после чего без выдержки направлять его непосредственно на составление фарша.

Анализ уравнений регрессии для PSE сырья показывает, что для повышения выхода вареных колбас до уровня нормативного требуется длительная выдержка в посоле с высокой степенью измельчения. Однако, это не гарантирует приемлемых органолептических показателей готового продукта и экономически нецелесообразно. Рациональная переработка DFD, NOR и PSE сырья предполагает использование различных технологических приемов, в том числе основанных на принципах комбинаторики как самого сырья, так и совокупности с другими компонентами животного и растительного происхождения, белковой и небелковой природы.

Существующие приемы использования PSЕ мяса не позволяют получать качественные продукты, либо сложны и трудоемки. Наиболее простой и доступный - комплексное использование PSE и DFD. Однако, отсутствуют обоснованные нормы использования PSЕ сырья в рецептурах колбасных изделий.

Исследования функционально-технологических свойств фаршевых систем и качественных показателей готового продукта (табл. 3) при различных количественных соотношениях PSE и DFD сырья позволили установить, что при их совместном использовании в технологии вареных колбас, количество мяса PSE в рецептурах не должно превышать 25 %. Повышение доли PSE сырья в фаршевых системах приводит в увеличению потерь при тепловой обработке, снижению выхода готового продукта, бульонно-жировым отекам, что отражается на общей органолептической оценке.

Таблица 3. Изменение технологических свойств сырья и готового продукта в зависимости от уровня замены DFD говядины PSЕ свининой (n=3, V<16)

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования подтверждают возможность переработки PSE сырья при производстве колбасных изделий, основанной на принципе взаимокомпенсации свойств мяса различных качественных групп.

Одним из альтернативных вариантов технологий эмульгированных мясопродуктов является производство колбас без оболочки. Несомненный интерес представляет исследование технологических аспектов производства этого вида продуктов из мясного сырья с различным характером автолиза с использованием в качестве функционального пищевого модуля - коагуляционного раствора на основе нативных пищевых компонентов. Это позволит улучшить ФТС и СМС мясного сырья, повысить качество, улучшить микробиологические показатели и снизить себестоимость продукта. Проведенные аналитические и экспериментальные исследования позволили прийти к заключению, что наиболее доступным, дешевым и ценным, с точки зрения пищевой и биологической ценности, коагулянтом является натуральная творожная сыворотка, стабилизатором при формировании поверхностного слоя продукта может служить широко применяемое в пищевой промышленности вещество - натрийкарбокси-метилцеллюлоза (Nа-КМЦ).

Проведенные исследования электропроводности и кислотности (рис. 7) бинарной системы «творожная сыворотка - Na-КМЦ» в зависимости от времени позволили оценить полноту растворения Na-КМЦ. Данные показатели, являясь функциями гидродинамической обстановки в емкости для перемешивания и растворения, скорости подачи сухого Na-КМЦ, температуры процесса, позволили обосновать состав смеси, а также параметры процесса приготовления раствора «творожная сыворотка - Na-КМЦ» для использования, в качестве коагуляционного, при производстве колбасок без оболочки: температура растворителя - 60 єС; длительность процесса перемешивания - 300 с; набухание - 600 с.

Рисунок 7. Зависимость активной кислотности и электропроводности раствора творожной сыворотки от времени растворения сухой Na-КМЦ

мясной белковый колбасный автолиз

Апробация установленных параметров на модельных мясных системах, приготовленных с использованием мяса PSE, NOR и DFD показала, что необходимо проведение исследований по влиянию режимов формования методом мокрой термопластической экструзии на качественные показатели готового продукта и прочность его поверхностного слоя. Учитывая полученные ранее данные по совместимости мясного сырья со свойствами DFD и PSE для фаршей вареных колбасных изделий, в рецептурных композициях предполагалось использование не более 25 % полужирной свинины PSE в комбинации с говядиной DFD и свининой полужирной NOR качества в различном процентном соотношении. Контролем служили образцы, выработанные по традиционной технологии из мяса NOR в соотношении говядина 1с - 50 %, свинина п/ж - 50 % (табл. 4). Формование колбасок осуществляли в пищевом коагуляционном растворе на основе натуральной творожной сыворотки по ОСТ 10-02-03-3-87 в интервале температур 55-65?C в течение 1-2 минут, определяемых варьируемыми факторами. В качестве загустителя в коагуляционном растворе использовали очищенную пищевой квалификации Na-КМЦ марки 85/500 по ОСТ 6-05-386-80, позволяющую получить эластичную, прозрачную пищевую пленку на поверхности колбасного батончика во время тепловой обработки.

После соприкосновения с коагуляционным раствором на поверхности колбасного батончика образовывался прочный слой толщиной 80 мкм, хорошо сохраняющий форму продукта. Толщина поверхностного слоя, образовавшегося в процессе коагуляции, возрастает с увеличением температуры и длительности соприкосновения с коагуляционным составом. Так, при увеличении температуры от 55 до 65 єC, при прочих равных условиях, толщина поверхностного слоя возрастает на 40 мкм, а при увеличении длительности процесса с 60 до 120сек - на 30 мкм. Исследования по показателю разрушающего напряжения позволили сделать вывод о прочности и эластичности поверхностного слоя колбасок. При возрастании длительности коагуляции на 1 сек, разрушающее напряжение в среднем растет на 100 Па, а при увеличении температуры раствора на 1єС - возрастает на 400 Па.

Таблица 4. - Функционально-технологические и структурно-механические характеристики фаршей и качественные показатели готового продукта

Примечание: рецептура 1 - DFD - 50%, NOR - 22%, PSE - 25%, рецептура 2 - DFD - 35%, NOR - 37%, PSE - 25%

Одновременно с образованием поверхностного слоя происходит повышение биологической ценности колбасок, это достигается тем, что в состав творожной сыворотки входит большое количество разнообразных соединений, желательных функциональной и высокой биологической ценности, которые в результате адсорбции и диффузии в мясной фарш обогащают его незаменимыми факторами питания, улучшают органолептические показатели, повышают биологическую и в целом пищевую ценность и сохраняемость готового продукта. Это обусловлено тем, что используемая в коагуляционном растворе Na-КМЦ способствует интенсификации процесса адсорбции компонентов молочной сыворотки на поверхностный слой колбасных изделий за счет электростатического взаимодействия. Полианионы Na-КМЦ взаимодействуют с компонентами молочной сыворотки и в виде мицелл адсорбируются на белковых компонентах фаршевой системы. Содержащиеся в коагуляционном растворе соли молочной кислоты (лактаты) способствуют улучшению микробиологических показателей продукта.

На основании полученных экспериментальных данных, характеризующих физико-химические, структурно-механические и качественные показатели готового продукта, с последующей их математической обработкой, определены эффективные режимы технологической операции формования колбасок без оболочки - температура коагуляционного раствора 62,5 - 64,5 єС; длительность операции формования - 120 с; количество загустителя в системе 0,38 - 0,43 %.

ФТС фаршей и качественные показатели готового продукта как опытных, так и контрольного образцов находятся на одном уровне (табл. 4), что свидетельствует о верном выборе технологических параметров обработки и взаимокомпенсации ФТС мясного сырья различных технологических групп, используемого в рецептурах колбасок без оболочки.

В целом, использование молочной сыворотки и Nа-КМЦ в качестве коагуляционного раствора в технологии мясопродуктов, производимых методом мокрой термопластической экструзии, позволяет снизить себестоимость продукта, по сравнению с аналогами, повысить безопасность, качество готовой продукции и микробиологические показатели. В этой связи, бинарная система «молочная сыворотка - Nа-КМЦ» является функциональным пищевым модулем адаптированным к мясному сырью с различным характером автолиза, позволяющим разрабатывать альтернативные способы производства высококачественных мясных продуктов нового поколения.

4. Научные принципы регулирования функционально-технологических характеристик мясного сырья с PSE свойствами при производстве мясопродуктов

В частности предложено использование многоцелевых функциональных модулей для корректировки низких ФТС свинины PSE.

При этом препаратами, способными компенсировать низкий функциональный и биотехнологический потенциал мышечных белков мясного сырья со свойствами PSE, могут служить белки животного и растительного происхождения, пищевые фосфаты и углеводные препараты. В этой связи были проведены системные исследования по определению степени влияния этих препаратов, как индивидуально, так и в комплексе, на свойства фаршевых систем и качественные показатели готового продукта из свинины PSE.

В результате изучения функционально-технологических свойств СБК «Аркон-S» и МБК «Мол-Про» установлена возможность их использования при производстве эмульгированных колбасных изделий из PSE свинины для корректировки низких технологических свойств исходного сырья, таких как водосвязывающая, эмульгиру-ющая и гелеобразующая способность. Показано, что с увеличением уровня введения данных препаратов улучшаются физико-химические показатели модельных фаршевых систем по сравнению с исходным сырьем (табл. 5).

Таблица 5. Функционально-технологические и структурно-механические свойства сырых модельных фаршевых систем и готового продукта из PSE свинины

Примечание: В модельные фаршевые системы из PSE свинины вводили гидратированные белковые препараты СБК «Аркон-S» (1:4) и МБК «Мол-Про» (1:2) взамен мясного сырья и куттеровали с дробным введением льда в количестве 20 % сверх основной рецептуры (Тфарша не выше 11оС). mср - среднеквадратичное отклонение.

Существенно изменяется СМС и уровень ВСС фаршевых систем, что обусловлено увеличением растворимости миофибриллярных белков и уровнем их гидратации вследствие повышения рН среды на 0,3 - 0,4 ед. Определение эмульгирующей способности фаршевых систем (ЭСФ) из PSE свинины (рис. 8).

Рисунок 8. Эмульгирующая способность фаршевых систем из PSE свинины в зависимости от уровня введения белковых препаратов

Позволило установить, что использование белковых препаратов увеличивает ЭСФ до уровня данного показателя для NOR свинины. Так, при 20 % уровне введения СБК «Аркон-S» ЭСф составила 46,0 %, что на 1,0 % больше ЭСф из свинины NOR. ЭСф из PSE свинины с добавлением МБК «Мол-Про» составила 43,0 %, что на 3 % ниже ЭСф из NOR свинины. При этом следует отметить, несмотря на то, что белковые препараты повышают эмульгирующую способность фаршевых систем и способствуют связыванию влаги, они не оказывают должного влияния на влагоемкость собственно белков мяса. С целью более существенного увеличения водосвязывающей способности мышечных белков и повышения растворимости белков актомиозинового комплекса было предложено дополнительное введение пищевых фосфатов.

В результате экспериментального моделирования и проведенного мониторинга было установлено, что наиболее распространенными, доступными, относительно недорогими и чаще всего используемыми на предприятиях мясоперерабатывающей промышленности являются щелочные фосфаты «Олбрайт», «Пуромикс 66» и щелочно-кислый фосфат «Биофос-90», которые обладают достаточно хорошей буферной емкостью, что одновременно обеспечивает повышенную устойчивость фаршевой системы. Установлено, что внесение в мясную фаршевую систему фосфатов «Олбрайт», «Пуромикс 66», «Биофос-90», в количестве от 0,3 до 0,6% к массе сырья, сдвигает рН в щелочную сторону на 0,4 - 0,7 единицы как в NOR, так и PSE свинине, что приводит к увеличению водосвязывающей способности (рис. 9).

Рисунок 9. Изменения водосвязывающей способностей образцов модельных фаршевых систем из свинины

ВСС модельных фаршей без фосфатов из NOR свинины составила - 79,9 %, и PSE свинины - 53,1 %. Введение 0,3 % препарата ''Биофос-90'' повышает ВСС на 17 % из NOR свинины и на 40 % из PSE свинины (при 0,45 % - на 43,5 %; при 0,6 % - на 46 %, соответственно). Аналогично в сторону увеличения изменяется ВСС во всех опытных образцах с использованием фосфатов «Олбрайт» и «Пуромикс 66». Тепловая обработка модельных фаршевых систем приводит к уменьшению доли связанной влаги в системе, вследствие денатурации и частичной коагуляции мышечных белков. Однако, водоудерживающая способность в опытных образцах (рис. 8 б), за счет введения в них фосфатов выше, чем в контрольных образцах из NOR и PSE свинины в среднем на 7 % и 27 %, соответственно. Особенно это характерно для модельных фар-шевых систем с использованием фосфатных препаратов ''Олбрайт'' и ''Пуромикс 66''.

Анализ влияния фосфатов на структурно-механические показатели модельных фаршевых систем из свинины свидетельствует об увеличении пластичности опытных образцов по сравнению с сырьем без фосфатов (пластичность NOR свинины составила - 3,7 см2, а PSE свинины - 3,0 см2), что объяс...