Применение порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы в технологии мясных изделий функционального назначения
На правах рукописи
Зенищев максим аНАТОЛЬЕВИЧ
ПРИМЕНЕНИЕ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ СТОЛОВОЙ СВЕКЛЫ В технологии мясных изделий функционального назначения
Специальность: 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства
автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Мичуринск – Наукоград РФ 2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» на кафедре технологии переработки растениеводческой продукции
| Научный руководитель: | доктор сельскохозяйственных наук, профессор Манжесов Владимир Иванович |
| Официальные оппоненты: | Лукин Алексей Леонидович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», кафедра ботаники, защиты растений, биохимии и микробиологии Шевцов Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», заведующий кафедрой технологии хранения и переработки зерна |
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Курская ГСХА им. И.И. Иванова
Защита состоится «23» мая 2012 г. в 1100 ч. на заседании диссертационного совета Д 220.041.01 при ФГБОУ ВПО Мичуринский ГАУ по адресу: 393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101.
Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать в адрес совета университета и на электронный адрес с пометкой «отзыв на автореферат».
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мичуринского государственного аграрного университета.
Сведения о защите и автореферате диссертации размещены на официальном сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации www.vak.gov.ru и на сайте www.mgau.ru.
Автореферат разослан 20 апреля 2012 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета Д 220.041.01, кандидат сельскохозяйственных наук |  | Н.М. Соломатин |
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. В связи с тем, что мясные изделия в России являются основным продуктом питания, а их качество не всегда соответствует предъявляемым требованиям, возникла реальная необходимость создания новых видов мясных изделий, обладающих не только высоким качеством и безопасностью, но и определенной функциональностью.
Современная концепция науки о питании выдвигает ряд требований к сбалансированности и полноценности состава продуктов. В связи с этим актуальным направлением является создание и использование биологически полноценных и сбалансированных пищевых систем, отвечающих требованиям адекватного, рационального и лечебно-профилактического питания с одновременным увеличением выпуска и улучшением качества продукции путем оптимизации технологических процессов, выявления и использования нетрадиционных растительных ресурсов АПК. В ассортименте изделий мясной промышленности отсутствуют научно обоснованные рецептуры комбинированных мясопродуктов в виде полуфабрикатов и паштетов общего назначения, соответствующие физиологическим нормам здорового питания.
Рядом исследователей (Антипова Л.В., Глотова И.А., Токаев Э.С., Прянишников В.А., Лисицин А.Б., Рогов И.А., Чернуха И.М., Пащенко Л.П., Жаринов А.И., Касьянов Г.И., Шалимова О.А., Манжесов В.И. и др.) показана возможность рационального комбинирования сырья и создания функциональных композитов, отвечающих требованиям к продуктам эконом-класса с одновременным повышением пищевой и биологической ценности. В последнее время перспективно использование функциональных композитов, полученных на основе растительных ресурсов, в том числе овощных культур, характеризующихся высоким содержанием функциональных ингредиентов.
В связи с этим весьма актуальна разработка обогатителей и разбавителей – заменителей основного мясного сырья с максимально высокой биологической ценностью и по уровню функционально-технологических свойств адекватных белковому сырью, используемому в пищевых технологиях при создании продуктов различных ассортиментных групп. При этом большое внимание отводится снижению себестоимости заменителей основного мясного сырья для удовлетворения потребительского спроса широких слоев населения.
1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы являлось использование корнеплодов столовой свеклы и вторичных их ресурсов в производстве порошкообразных полуфабрикатов в технологии мясных изделий функционального назначения.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- определить биохимический состав различных сортов корнеплодов столовой свеклы и способы получения порошкообразных полуфабрикатов на их основе различной функциональности;
- обосновать возможность использования ботвы корнеплодов столовой свеклы для получения порошкообразных полуфабрикатов;
- изучить состав, функционально-технологические свойства и токсичность порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы;
- изучить особенности изменения функционально-технологических, микроструктурных изменений модельных фаршевых систем с использованием порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы;
- исследовать влияние порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы на цветность и аромат мясных изделий;
- разработать технологию мясных изделий комбинационного типа с использованием порошкообразных полуфабрикатов;
- исследовать химический состав, пищевую и биологическую ценность разработанных мясных изделий;
- изучить безопасность разработанных изделий на тест-культуре
Paramecium caudatum;
- провести промышленную апробацию разработанных изделий.
1.3 Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования корнеплодов и ботвы столовой
свеклы сорта Бона для получения порошкообразных полуфабрикатов, снижения
себестоимости и повышения пищевой ценности фаршевых продуктов.
Обоснованы принципы рационализации рецептурного состава, разработаны рецептуры фаршевых изделий с композициями растительных ингредиентов.
Научно обосновано влияние порошкообразных полуфабрикатов на функционально-технологические показатели, текстуру фаршевых систем и увеличение доли связанной влаги. Установлены их эффективные концентрации. Разработаны композиции функциональных порошкообразных смесей для фаршевых изделий и технология мясных изделий функциональной направленности.
Установлено, что новые пищевые композиты обладают высокими функционально-технологическими свойствами, пищевой и биологической ценностью, доказана их безвредность на тест-культуре Paramecium caudatum. Гистологическими исследованиями доказана совместимость и равномерное распределение функциональных композитов в мясных фаршевых системах.
1.4 Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработаны бинарные композиты на основе полуфабрикатов столовой свеклы и изолята белков гороха Nutralis F85M. В производственных условиях ИП «Кузминцев» (г. Воронеж) проведена апробация мясных полуфабрикатов и мясных паштетов. Разработаны технические условия ТУ 9214-025-00492894-2011 «Полуфабрикаты рубленые замороженные, обогащенные» и ТУ 9213 – 026 – 00492894 – 2011 «Паштеты мясо-растительные для функционального питания».
Основные положения, выносимые на защиту:
- характеристика функциональных композитов для замены части мясного сырья в рецептурах фаршевых изделий;
- результаты исследований влияния растительных композитов на функционально-технологические свойства и текстуру фаршевых систем;
- рецептуры и технологии рубленых полуфабрикатов и паштетов комбинированного состава;
- анализ химического состава, безопасности, а также пищевой и биологической ценности мясных изделий.
Соответствие диссертации паспорту специальности
Диссертационное исследование соответствует п.2, п.3 и п.6 паспорта специальности 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных производств, плодоовощной продукции и виноградарства»
1.6 Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались и докладывались на научно-практических конференциях ВГАУ им. К.Д. Глинки «Актуальные проблемы развития технологии производства продуктов питания» (май 2009 г., май 2010 г., май 2011 г.), международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию факультета пищевых технологий «Состояние, проблемы и перспективы производства и переработки сельскохозяйственной продукции»(29-30 марта 2011 г., Уфа), международной научно-практи-ческой конференции «Современные достижения в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции» (Воронеж, 24 мая 2011 г), международной научно-практической конференции «Достижения науки и инновации в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции», посвященной 80-летию заслуженного работника высшей школы РФ, профессора Ю.Г. Скрипникова (20-22 сентября 2011 г.), всероссийской научно-практи-ческой конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 100-летию Воронежского государственного аграрного университета им. императора Петра I (28-29 ноября 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 166 страницах основного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 176 наименований, в том числе 3 на иностранном языке, и 3 приложений. Содержит 77 табл., 33 рис.
2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи исследований, раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость.
2.1 Обзор литературы. В обзоре научно-технической литературы рассмотрены современные технологические аспекты использования продуктов переработки корнеплодов в пищевых технологиях, а также представлена характеристика функциональных ингредиентов, используемых при производстве продуктов поликомпонентного состава. Даны теоретическое обоснование и оценка целесообразности применения продуктов переработки столовой свеклы при производстве мясных изделий функционального назначения.
2.2 Экспериментальная часть
Экспериментальные исследования проводили в условиях НИЛ кафедры ТПРП и научно-исследовательского центра Воронежского государственного аграрного университета, лаборатории Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института патологии, фармакологии и терапии биохимической и микробиологической лаборатории Воронежского государственного университета, областной СЭС Воронежской области. Производственную апробацию проводили на базе ИП «Кузминцев», г. Воронеж.
Массовую долю гигроскопической влаги в сырье и готовых продуктах определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 51479-99.
Определение массовой доли жира в сырье и модельных фаршах проводили методом Ружковского в аппарате Сокслета в соответствии с рекомендациями.
Массовую долю минеральных веществ определяли после сжигания органических веществ в муфельной печи при температуре 500-700 °С в течение 5-6 часов до постоянной массы в соответствии с рекомендациями.
Витамины и минеральные элементы определяли в соответствии с ГОСТ 25999 – 83, ГОСТ 29140-91.
Массовую долю белка в продуктах определяли фотометрическим и методом Кьельдаля в соответствии с ГОСТ 25011-81.
Массовую долю хлорида натрия определяли в водной вытяжке из продукта методом Мора в нейтральной среде по ГОСТ 9957-73.
Определение углеводного комплекса полуфабрикатов порошкообразных проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Аминокислотный состав исследовали методом ионообменной хроматографии на автоматическом аминокислотном анализаторе марки ААА-881 (Чехия).
Количественное определение углеводных фракций проводили: крахмала – методом Эверса, редуцирующих сахаров – методом Бертрана, массовой доли клетчатки – в соответствии с требованиями ГОСТ 13496 – 91.
Определение липидных компонентов проводили методом жидкостной хроматографии.
Определение остаточных количеств вредных веществ проводилось в соответствии с методическими указаниями и ГОСТ 26927-86, ГОСТ 26930-86, ГОСТ 30178-96 и ГОСТ 51116-97, МР 2273-80.
Функционально-технологические свойства мясных фаршей определяли стандартными методами.
Качество готовых изделий – по стандартным методикам, регламентированным действующей нормативной документацией.
Определение показателей безопасности сырья и готового продукта: отбор проб и подготовка их для микробиологических анализов по ГОСТ 26668, 26669; определение микробиологических показателей по ГОСТ 10444.8, 10444.12, 10444.15, ГОСТ Р 52814, 52816; подготовка проб, минерализация для определения токсичных элементов по ГОСТ 26929; определение токсичных элементов по ГОСТ 26927, 26930, 30178. Определение безвредности и биологической активности сырья и готовых продуктов проводили на тест-культуре Paramecium caudatum.
Определение аромата продуктов проводили методом пьезокварцевого микровзвешивания на установке «электронный нос» в условиях Воронежского института МВД России.
Исследования проводили в трехкратной повторности. Для математической обработки результатов исследований использованы методы регрессионного анализа с применением многофакторного планирования, градиентного метода и метода наименьших квадратов, линейного программирования, пакета программ STATISTICA 7.0. Графические зависимости на рисунках представлены после обработки экспериментальных данных по методу наименьших квадратов, реализованные в Microsoft Ехсel.
2.2.2 Основные результаты исследований
Исследование химического состава, безопасности корнеплодов и порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы
Преимущества растительных пищевых источников, балансирующих недостаточность животных белков путем целенаправленного комбинирования, возможность придать мясным продуктам новые, лечебно-профилактические свойства за счет обогащения их витаминами, минеральными веществами на фоне снижения общей калорийности уже доказаны многими авторами.
Корнеплоды свеклы содержат много сахаров (8-12%), небольшое количество белка – около 1,7 %, азотистых веществ – 0,5-3,6 %, жир почти отсутствует. Содержание клетчатки составляет 1,8-4,9% и пектина (0,2-1,1%). В состав корнеплодов входят яблочная, лимонная и щавелевая органические кислоты, витамины С, В1, В2, В5, В6, U, РР, Р, пантотеновая и фолиевая кислоты, много разнообразных микроэлементов (кальций, калий, магний, медь, марганец, фтор, цинк, железо, йод, кобальт), бетанин.
Общий химический состав столовой свеклы представлен в табл. 1.
Таблица 1 – Общий химический состав корнеплодов столовой свеклы
| Наименование сорта | Товарная урожайность, ц/га | Содержание | ||
| сухого вещества, % | общего сахара, % | витамина С, мг/% | ||
| Пабло Водан Мулатка Египетская плоская Бона | 335,5 380,0 450,0 420,5 600,0 | 14,0 12,9 13,8 13,0 16,5 | 8,8 10,1 12,7 18,8 12,0 | 7,56 7,93 6,54 7,9 9,52 |
Химический состав измельченной свекольной массы из корнеплодов различных сортов приведены в табл. 2.
Показателем, который строго нормируется и контролируется при производстве продуктов из столовой свеклы, является содержание нитратов и нитритов, оказывающих негативное влияние на организм человека.
Содержание нитратов в исследуемых сортах составило, мг/дм3, соответственно 845,3; 752,8 и 325,4. Но в ходе обработки (путем высушивания на инфракрасной сушилке) часть нитратов переходила в нитриты, мг/дм3, соответственно 125,6; 137,8 и 98,4, что ниже допустимых значений.
На основе анализа химического состава и накопления нитратов в корнеплодах столовой свеклы сортов, районированных в ЦЧЗ, был выбран сорт Бона, характеризующийся значительным содержанием бетанина, пектиновых веществ и сахаров.
Таблица 2 – Химический состав измельченной свекольной массы различных сортов
| Показатели | Мулатка | Египетская плоская | Бона |
| Массовая доля сухих веществ, % | 13,8±0,10 | 13,0±0,12 | 16,5±0,11 |
| Бетанин, г/100г | 1,11±0,02 | 1,22±0,04 | 1,28±0,14 |
| Органические кислоты, г / дм: янтарная | 0,019±0,006 | 0,353±0,08 | 0,353±0,08 |
| яблочная | 0,218±0,10 | 0,476±0,02 | 0,976±0,06 |
| лимонная | 3,112±0,10 | 4,132±0,13 | 5,122±0,13 |
| щавелевая | 1,599±0,12 | 1,209±0,12 | 1,709±0,12 |
| Общий сахар, % | 12,7±0,11 | 18,8±0,13 | 12,0±0,14 |
| Растворимые углеводы, %: сахароза | 7,06±0,12 | 3,11±0,10 | 4,17±0,15 |
| фруктоза | 0,21±0,02 | 1,65±0,10 | 3,65±0,12 |
| глюкоза | 1,18±0,11 | 2,62±0,18 | 5,64±0,18 |
| Пектин, %: общий | 0,20±0,08 | 0,26±0,12 | 0,46±0,10 |
| растворимый | 0,15±0,08 | 0,07±0,006 | 0,16±0,004 |
| протопектин | 0,05±0,002 | 0,19±0,09 | 0,30±0,07 |
| Целлюлоза, % | 2,56±0,12 | 1,45±0,11 | 1,85±0,15 |
| Гемицеллюлоза,% | 1,93±0,06 | 1,47±0,10 | 2,17±0,12 |
Основную опасную для здоровья человека роль играют цезий-137 и стронций-90. Было проведено определение по гамма-излучению удельной активности радионуклидов в корнеплодах свеклы с помощью радиометра РУБ-01П6.
Результаты исследований показали, что в корнеплодах радионуклидов цезия-137 и стронция-90 содержится ниже предельно допустимой нормы соответственно 1,52 и 0,15 Бк/кг.
Содержание токсичных элементов в корнеплодах столовой свеклы не превышает предельно допустимые уровни, установленные гигиеническими требованиями к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов СанПиН 2.3.2.1078-01.
Для проверки безопасности корнеплодов столовой свеклы была использована тест-культура Paramecium caudatum.
Изучение биобезопасности и биоактивности корнеплодов столовой свеклы на культуре Paramecium caudatum показало, что в минимальном разведении (1:1000) они были индифферентны по отношению к инфузориям.
При изучении репродуктивной способности (ПИ) и стрессоустойчивости в гипертонической среде (биологическая активность) выявлено, что КСС стимулируют размножение и повышают жизнеспособность клеток. Это говорит о том, что данный сырьевой ресурс безвреден и, его можно использовать в составе пищевых систем.
На основе корнеплодов столовой свеклы сорта Бона был получен порошкообразный полуфабрикат путем высушивания на инфракрасной сушилке «Феруза» в условиях кафедры ТПРП ВГАУ. Предварительно корнеплоды измельчали в стружку и закладывали в сушильную камеру. Сушку проводили при температуре 40-45 °С. В течение всего процесса сушки контролировали изменение массовой доли сухих веществ и общих сахаров (рис. 1 и 2).
| Рисунок 1 – Изменение массовой доли влаги в образцах столовой свеклы сорта Бона во время сушки | Рисунок 2 – Изменение массовой доли сахаров в образцах столовой свеклы сорта Бона во время сушки |
Анализ изменения массовой доли влаги в образцах свеклы показывает, что до массовой доли влаги, соответствующей требованиям стандарта, продукт высушивается уже в течение 3,5 ч.
Результаты исследований подтверждают, что во время сушки (свыше 3,5 ч) наблюдаются потери сахаров, что связано с реакциями меланоидинообразования и карамелизации. В образцах высушенных корнеплодов столовой свеклы наибольшая концентрация сахаров наблюдается по истечении 3,5 ч сушки и составляет 26,5 – 26,7%.
Химический состав высушенного полуфабриката столовой свеклы представлен в табл. 3.
Таблица 3 – Химический состав высушенного полуфабриката корнеплодов столовой свеклы
| Полуфабрикат столовой свеклы Бона | Cодержание, % | ||||
| сухих веществ | белка | пектиновых веществ | клетчатки | общих сахаров | |
| После высушивания | 84,59±0,11 | 10,5±0,12 | 20,9±0,13 | 26,4±0,12 | 63,09±0,16 |
Исследование перспектив получения порошкообразных
полуфабрикатов из вторичных продуктов переработки
столовой свеклы
Общеизвестно, что все виды мясного сырья не содержат или содержат в незначительном количестве такие функциональные ингредиенты, как пищевые волокна. Данная группа ингредиентов необходима организму с точки зрения адекватного питания. В связи с этим актуальным является разработка технологий обогащенных мясных продуктов, в частности пектиновыми веществами. Перспективным источником пектиновых веществ может быть выбрана ботва столовой свеклы как вторичный продукт.
С целью получения функционального компонента на основе ботвы столовой свеклы был исследован ее химический состав и содержание пищевых волокон. Содержание пищевых волокон в ботве столовой свеклы сорта Бона, определенных весовым кальций – пектатным методом, представлено в табл. 4.
Таблица 4 – Содержание пищевых волокон в ботве столовой свеклы сорта Бона в сравнении с районированными сортами в ЦЧЗ
| Сорт свеклы | Массовая доля пектиновых веществ, %, на абсолютно сухое вещество | Массовая доля «сырой клетчатки», % | |
| растворимых | нерастворимых | ||
| Бона | 10,2±0,10 | 15,92±0,12 | 14,8±0,11 |
| Бордо 237 | 8,13±0,03 | 12,93±0,05 | 12,4±0,12 |
| Цилиндра | 12,9±0,06 | 11,2±0,04 | 5,05±0,03 |
На основе ботвы столовой свеклы был получен порошкообразный полуфабрикат путем инфракрасного нагрева.
Готовый продукт – порошок из ботвы столовой свеклы представляет собой порошкообразное вещество зеленоватого цвета с травянистым запахом влажностью 6 %, размер частиц – 0,12-0,14 мкм.
Установлено, что в порошкообразном полуфабрикате из ботвы столовой свеклы доминируют растворимые полисахариды — пектиновые вещества и гемицеллюлозы, с почти равным соотношением по массе трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина.
Оценка водопоглотительной способности порошкообразных
полуфабрикатов на основе корнеплодов и ботвы столовой свеклы
Проведены исследования по изучению влияния продолжительности контакта пищевых волокон из столовой свеклы с растворителем, размера их частиц на водоудерживающую способность.
С частицами порошкообразного полуфабриката столовой свеклы (корнеплоды), равновесие в системе «пищевые волокна – вода» наступает через 35...40 мин, а с частицами полуфабриката из ботвы столовой свеклы – через 75...80 мин.
Таблица 5 – Показатели функционально – технологических свойств порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы
| Образец | ВУС, г воды на 1 г препарата | ЖУС, г масла на 1 г препарата | Значение рН | Активность воды (в сухих образцах), относит. единицы |
| ППСС | 5,6 | 3,6 | 6,0-6,5 | 0,083 |
| ППБСС | 5,24 | 4,69 | 5,4-6,0 | 0,067 |
С целью изучения возможности использования полученных порошкообразных полуфабрикатов в пищевых продуктах проводили оценку их основных функционально-технологических характеристик (табл. 5) и биологической ценности.
Проведенные исследования показали, что овощные порошки имеют полноценный аминокислотный состав.
Углеводы являются основным питательным и опорным материалом клеток и тканей. Биологические свойства углеводов связаны с тем, что при их окислении в организме человека образуется основная часть энергии. Порошкообразные полуфабрикаты обладают богатым углеводным составом. Содержание редуцирующих сахаров колеблется в пределах 6,13 – 15,49 %.
Содержание глюкозы в порошкообразных полуфабрикатах находится в пределах 2,63 – 8,11 %. Порошкообразные полуфабрикаты содержат макроэлементы (соответственно), мг/кг: натрия – 417,0 и 5150,0; калия – 19750,0 и 12300,0; кальция – 12900,0 и 7350,0; магния – 206,0 и 138,0; микроэлементы, мг/кг: железа - 27,5 и 440,0; цинка - 43,0 и 36,0; меди - 10,0 и 35,5; марганца - 2,8 и 3,0; кадмия - 0,25 и 0,25. В них идентифицирован тиамин (в ППСС –
2,22 мг/кг, в ППБСС – 5,24 мг/кг); содержание рибофлавина – соответственно 2,35 и 12,91 мг/кг, а -каротина – 64,3 и 182,6 мг/кг.
Таким образом, исследование химического состава порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы показало, что они являются ценным пищевым сырьем. Богатый химический состав пищевых порошков способен выполнять важную функцию обмена веществ у человека, регулируя кислотно-щелочной комплекс, выводя из организма радионуклиды и тяжелые металлы и, следовательно, придавать продуктам лечебно-профилактические свойства.
Изучение функционально-технологических свойств композиций на основе порошкообразных полуфабрикатов корнеплодов
столовой свеклы и изолята белков гороха
Были получены композитные смеси на основе порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы (ППСС и ППБСС) и горохового белка (ГБ) Nutralys F 85M в различном соотношении.
С целью обоснования использования разработанных композиционных смесей в составе мясных изделий проводили изучение их функционально-технологических свойств. При определении влагосвязывающей способности композитных смесей готовили серию суспензий в соотношении 1:4; 1:6; 1:8 и 1:10. Изменение ВСС и ЭС углеводно-белковых препаратов представлено на рисунках 3 и 4.
ВСС и ЭС углеводно-белкового комплекса «ППСС-ГБ» имеют наибольшие значения в соотношении 9:1 при степени гидратации 1:6. В связи с чем, при изучении функционально-технологических свойств модельных фаршей были использованы полученные соотношения с различной массовой долей добавки в их составе в пределах 0-30%.
Установлено, что оптимальной дозировкой добавки является введение в фарш комплекса ППБСС – ГБ и ППСС – ГБ в количестве 8-10 %, так как при этом ВУС и ЖУС модельных фаршей составляют соответственно 82,5 – 87,5% и 69,5 – 74,2 %.
а) б)
Рисунок 3 – Изменение ВСС углеводно-белкового комплекса (УБК) в различном соотношении компонентов: 1 – гидромодуль 1:1, 2 – гидромодуль 1:2, 3 – гидромодуль 1:4, 4 - гидромодуль 1:6, 5 – гидромодуль 1:8, 6 – гидромодуль 1:10; а) ППСС – ГБ, б) ППБСС - ГБ
а) б)
Рисунок 4 – Изменение эмульгирующей способности БУК в различных соотношениях компонентов: 1 – гидромодуль 1:1, 2 – гидромодуль 1:2, 3 – гидромодуль 1:4, 4 – гидромодуль 1:6, 5 – гидромодуль 1:8, 6 – гидромодуль 1:10; а) ППСС – ГБ, б) ППБСС –ГБ
Были проведены гистоморфологические исследования модельных фаршевых систем с разработанными композитными смесями. На рис. 5 приведена структура модельного фарша без внесения композитных смесей и с их внесением.
А) Б) В)
Рисунок 5 – Микроструктурная организация мясных фаршей (Окр. Гемм.-эозин. Ув.200): а) фарш без внесения композитных смесей, б) фарш с добавлением ППСС и горохового белка, в) фарш с добавлением ППБСС и горохового белка.
Как видно на рис. 5 (б, в), внесенная композитная смесь равномерно охватывает весь объем фарша и заполняет пространство, образуя между частицами мышечной ткани кластеры, иммобилизующие частицы мяса в фарше.
Таким образом, микроструктурная характеристика модельного мясного фарша с использованием белково-углеводного комплекса доказывает, что эффект стабилизации качества мясной основы достигается за счет эмульгирования и гелеобразования, уровень которых создается и поддерживается соотношением белков и полисахаридов в комплексе, что подтверждает функциональные свойства УБК в мясных системах как стабилизатора и гелеобразователя, что доказывает его полифункциональные свойства.
Разработка технологии и рецептур приготовления мясных полуфабрикатов с применением композитных смесей на основе
порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы
Проведённые исследования позволили разработать технические решения по применению композитных смесей, технологии производства рубленых полуфабрикатов. Использование композитных смесей в технологии растительно-мясных продуктов было осуществлено на примере модификации рецептур котлет «Охотничьи», используемых в качестве контроля.
Как показывают результаты определения качественных показателей разработанных котлет: «Дачные» и «Молодежные» (табл.6), внесение порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы совместно с гороховым белком позволяет увеличить в готовом продукте содержание белка, понизить содержание жира, повысить выход готовой продукции в среднем на 10,5-12,5%.
В таблице 7 представлены результаты исследований аминокислотного состава рубленых полуфабрикатов. Как видно, изделия характеризуются аминокислотной сбалансированностью и повышенной биологической ценностью.
Таблица 6 – Химический состав рубленых полуфабрикатов
| Массовая доля, %, в годовом продукте | Полуфабрикаты рубленые (котлеты) | ||
| контроль котлеты «Охотничьи» | котлеты «Дачные» | котлеты «Молодежные» | |
| влаги | 58,9 | 61,8 | 60,15 |
| жира | 17,4 | 14,9 | 14,5 |
| белка | 12,8 | 14,1 | 13,9 |
| Выход готовой продукции, % | 82,1 | 90,2 | 89,5 |
| Наименование аминокислоты | Содержание аминокислоты, г/100 г | |||
| Идеальный белок по ФАО/ВОЗ | Котлеты «Охотничьи» – контроль | Котлеты «Дачные» | Котлеты «Молодеж-ные» | |
| Валин | 5,00 | 4,47 | 4,79 | 4,76 |
| Изолейцин | 4,0 | 3,92 | 3,29 | 3,58 |
| Лейцин | 7,00 | 6,1 | 5,11 | 5,45 |
| Лизин | 5,50 | 4,6 | 5,56 | 4,95 |
| Метионин +цистин | 3,50 | 1,88 | 2,14 | 1,82 |
| Треонин | 4,00 | 3,54 | 2,99 | 3,15 |
| Фенитирозин+тирозин | 6,00 | 3,29 | 4,94 | 4,80 |
| Триптофан | 1,00 | 1,1 | 0,89 | 0,95 |
| КРАС | 29,44 | 21,28 | 20,55 | |
| БЦ | 70,56 | 78,72 | 79,45 | |
| СКОР min | 53,71 | 61,14 | 62,33 | |
Таблица 7 – Сравнительный аминокислотный состав рубленых полуфабрикатов
Также было установлено на культуре Paramecium caudatum, что мясные изделия не проявляют токсического действия на тест-объект и, как следствие, являются безвредными для человека.
Разработка рецептур и технологии производства эмульгированных изделий с функциональными композициями на основе
порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы и животного белка WB 1/40
На первом этапе были исследованы функционально-технологические свойства модельных фаршей с массовой долей внесения порошкообразного полуфабриката и животного белка WB 1/40 в количестве 0 – 30 % при степени гидратации 1:1 – 1:10. В качестве контроля выступал фарш без добавления функциональных добавок, на основе печени говяжьей и говядины односортной жиловки.
Результаты исследований показали, что при увеличении процентного содержания порошкообразного полуфабриката столовой свеклы, максимальные значения функционально-технологических свойств достигались при содержании ППБСС 6 %: ВУС – 85,8%, ВСС – 93%, ЭС – 88%, СЭ – 93,7%
Были изучены функционально-технологические свойства модельных фаршей с различной массовой долей животного белка WB 1/40, которые представлены в табл. 8.
Таблица 8 – ФТС модельных фаршей с частичной заменой препаратом животного белка WB 1/40
| Объекты исследования | ВСС, % | ВУС, % | ЭС, % | СЭ, % |
| Модельный фарш | 50,8 | 58,2 | 62,8 | 78,0 |
| Фарши из свинины жирной с ее заменой на WB 1/40, % | ||||
| 1 | 53,5 | 57,4 | 64,3 | 80,3 |
| 5 | 58,2 | 53,8 | 69,5 | 81,1 |
| 10 | 60,1 | 50,5 | 73,9 | 78,5 |
| 15 | 60,5 | 47,7 | 63,4 | 73,6 |
| 20 | 49,0 | 46,7 | 62,8 | 72,5 |
Оптимизация рецептурного состава эмульгированных мясных
изделий с использованием функциональных добавок
Для исследования взаимодействия различных рецептурных компонентов, влияющих на функционально-технологические свойства мясных фаршей, было применено математическое планирование эксперимента. Основными факторами, влияющими на функционально-технологические свойства фаршей, были выбраны: Х1 – массовая доля ППБСС, % от массы основного мясного сырья; Х2 – массовая доля животного белка WB 1/40, % от массы мясного сырья.
Критерием оценки влияния различных количеств рецептурных компонентов на качество готового продукта был выбран: Y1 – ВСС, %; Y2 – ЖУС, %.
В результате статистической обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее данный процесс под влиянием исследуемых факторов:
Y1 = 80,407 + 5,262Х1 - 2,096Х2- 0,9Х1Х2 +24,828
– 18,189
(1)
Y2 = 75,25 + 2,802Х1 - 0,396Х2+11,158 1,532
– 8,140
(2)
Анализ уравнений регрессии показывает, что на величину ВСС и ЖУС мясных фаршей наибольшее влияние оказывает дозировка порошкообразного полуфабриката ботвы столовой свеклы и в меньшей степени дозировка животного белка. Повышенная дозировка функциональных ингредиентов оказывает отрицательное воздействие на ВСС модельных фаршей.
Разработка рецептур эмульгированных мясных изделий
В результате моделирования была найдена оптимальная рецептура мясорастительного паштета с применением функциональной композиции на основе порошкообразного полуфабриката ботвы столовой свеклы и животного белка WB1/40.
По органолептическим показателям разработанный мясо-растительный паштет соответствует требованиям к традиционным продуктам данной ассортиментной группы. Химический состав модифицированного мясо-растительного паштета представлен в табл. 9.
Таблица 9 – Химический состав комбинированных паштетов
| Показатель | Характеристика и норма | |
| Паштет «К завтраку» – контроль | Паштет «Сельские зори» | |
| Массовая доля, % не более влаги жира белка поваренной соли нитрита натрия | - 38 10 1,4 0,005 | 61,7 18,0 14,8 1,20 - |
Таблица 10 – Сравнительный аминокислотный состав мясных паштетов
| Наименование аминокислот | Содержание аминокислоты в эталонном белке, г/г белка | Содержание аминокислоты в паштете, мг/г белка | |
| Паштет «К завтраку» | Паштет «Сельские зори» | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Валин | 5,00 | 4,89 | 5,4 |
| Изолейцин | 4,0 | 4,1 | 4,6 |
| Лейцин | 7,00 | 7,05 | 7,82 |
| Лизин | 5,50 | 4,61 | 5,61 |
| Метионин | 3,50 | 1,65 | 2,58 |
| Треонин | 4,00 | 2,63 | 3,86 |
Продолжение табл.10
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Фенитирозин+ тирозин | 6,00 | 4,75 | 4,24 |
| Валин | 1,00 | 1,19 | 0,93 |
| КРАС = | 39,84 | 25,66 | |
| БЦ = | 60,16 | 74,34 | |
| СКОР min = | 47,14 | 70,67 |
В табл. 10 представлены результаты исследований аминокислотного состава паштетов, изготовленных по различным вариантам рецептур.
Для определения изменения компонентов ароматов при внесении замены мясного сырья растительными белковыми препаратами использовали электроды пьезорезонатора, покрытые различными веществами, благодаря чему они проявляли специфическую чувствительность к определенным группам веществ.
После обработки данных были получены ароматограммы контрольных и опытных образцов (рис. 6).
Интегральные визуальные отпечатки, полученные для образцов мясного фарша (контроля и экспериментальных образцов) отличаются по площади (Sr) незначительно.
А) Б)
Рисунок 6 – Лепестковая диаграмма ароматов пробы мясного фарша: А) без внесения функциональной композиции, Б) с внесением функциональной композиции
Таким образом, можно сделать вывод о том, что растительные компоненты имеют высокое сродство к аромату мясного сырья. Алкалоидов в равновесной газовой фазе представленных образцов не обнаружено.
Были изучены микробиологические показатели мясных паштетов (табл. 11). По микробиологическим показателям опытный паштет «Сельские зори» не превышает предельно допустимые уровни, установленные СанПиН 2.3.2.1078 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов».
Таблица 11 – Микробиологические показатели эмульгированных изделий
| Наименование показателя | Паштет «К завтраку» –контроль | Паштет «Сельские зори» |
| КМАФАнМ, КОЕ/г | 1·102 | 2·103 |
| БГКП (колиформы) | - | - |
| Сульфатредуцирующие клостридии | - | - |
| S. aureus | - | - |
| Патогенные, в т.ч. сальмонеллы | - | - |
На основании результатов проведенных исследований был разработан проект технической документации на производство паштетов мясных, обогащенных для функционального питания ТУ 9213 – 027 – 00492894 – 2011. Разработанные технологии апробированы в производственных условиях ИП «Кузминцев», г. Воронеж.
Экономическая эффективность внедрения новых технологий
Внедрение в производство разработанных технологий позволяет значительно повысить экономическую эффективность работы специализированных предприятий.
Расчеты показали, что применение функциональных добавок в мясном паштете не только увеличивает биологическую ценность продукта, но и является экономически выгодным. Так, при одинаковой рентабельности в 12%, чистая прибыль от реализации мясных паштетов «Сельские зори» составит 1901,35 и паштета по традиционной технологии – 1724,8 тыс. руб.
При производстве рубленых полуфабрикатов котлет «Охотничьи» по традиционной технологии и котлет «Дачные» по разработанной технологии чистая прибыль составит соответственно 308,2 и329,04 тыс. руб., при рентабельности 17%.
ВЫВОДЫ
- Изучен химический состав корнеплодов столовой свеклы различных сортов, районированных в ЦЧЗ. Выявлено, что наибольшей продуктивностью на фоне общего повышенного содержания сухих веществ характеризуются корнеплоды столовой свеклы Бона, при одновременной низкой способности к накоплению нитратов, радионуклидов и тяжелых металлов.
- Изучена перспектива получения порошкообразного полуфабриката на основе ботвы столовой свеклы (ППБСС) сорта Бона путем инфракрасной сушки. Установлен химический состав и определена токсичность ППБСС.
- На тест-культуре Paramecium caudatum изучена безопасность корнеплодов столовой свеклы Бона и порошкообразных полуфабрикатов, полученных на ее основе. Показано, что данный сырьевой ресурс стимулирует развитие и повышает жизнеспособность клеток инфузории, что говорит о его безвредности.
- Исследованы функционально-технологические свойства полученных полуфабрикатов: ВУС и ЖУС ППСС и ППБСС составили соответственно5,6; 5,24 и 3,6; 4,69.
- Изучены функционально-технологические свойства композитных смесей на основе горохового белка Nutralis F85M и порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы (ППСС и ППБСС), а также их набухаемость. Максимальная набухаемость отмечается в системах с наибольшим содержанием порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы в соотношении 9:1, рН 4,4 (в среде творожной сыворотки) при температуре 35°С (для ППСС – ГБ) и температуре 45°С (для ППБСС – ГБ).
- Исследованиями функционально-технологических свойств показаны высокие значения ВСС и ЭС композитных смесей, которые составили соответственно 620,0; 740,0 и 66,0; 82,0.
- Комплексное исследование функционально-технологических и гистоморфологических показателей и характеристик модельных систем с функциональными композитными смесями позволило выбрать оптимальные условия получения фаршевых композиций: 8 – 10 % композиций смесей к массе основного мясного сырья, при степени гидратации 1:6. При этом значения ВСС, ВУС, ЖУС и ЭС фаршей составили соответственно: 86,2 и 81,2, 84,5 и 88,5; 69,5 и 74,2; 82,0 и 86,2.
- Комплексное исследование функционально-технологических свойств порошкообразных полуфабрикатов, функциональных композиций и комбинированных фаршевых систем позволило обосновать выбор ассортимента новых видов мясных продуктов и разработать модифицированные технологии их производства.
- Исследование состава и биологических показателей, а также безопасности разработанных продуктов показало, что изделия имеют сбалансированный химический состав и отличаются повышенной биологической ценностью по сравнению с аналогами.
- Частные технологии апробированы в условиях производства, а на новые виды продуктов разработаны проекты технической документации. Экономические расчеты доказывают целесообразность и перспективность разработок.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
- Для получения нового вида мясных рубленых полуфабрикатов с высокими функционально-технологическими свойствами рекомендуется внесение функциональных композиционных смесей на основе порошкообразных полуфабрикатов столовой свеклы и горохового белка: ППСС – ГБ и ППБСС – ГБ в количестве 8,0 и 10% к массе основного мясного сырья.
- При производстве мясо-растительных паштетов рекомендуется внесение композиции, состоящей из ППБСС в количестве 6,0 % и животного белка WB 1/40 в количестве 10,0 %.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
- Зенищев М.А. Использование функциональных композитов при производстве мясных изделий [Текст]/ М.А. Зенищев// Вестник ВГАУ. – 2011. – №3. – С. 92-95.
- Манжесов В.И. Опыт использования растительного сырья при производстве продуктов функционального назначения [Текст] / В.И. Манжесов, Е.Е. Курчаева, И.В. Максимов, М.А. Зенищев // Вестник МичГАУ. – 2012. – № 1. – Ч.1. – С. 36-39.
- Курчаева Е.Е. Использование белковых композитов при производстве пастообразных мясных изделий [Текст]/ Е.Е. Курчаева, В.И. Манжесов, С.Ю. Чурикова, М.А. Зенищев // Вестник МичГАУ. – 2012. – № 1 – Ч.1. – С. 48 – 54.
Статьи и материалы конференций
- Мельникова Е.И. Новые аспекты использования пищевых волокон в производстве мясных изделий комбинированного состава [Текст]/ Е.И Мельникова, В.И. Манжесов, Е.Е. Курчаева, М.А. Зенищев // Состояние, проблемы и перспективы производства и переработки сельскохозяйственной продукции: матер. межд. науч.-практ. конф., посвящ. 10-летию факультета пищевых технологий. – Уфа, 2011 – С. 289 – 290.
- Солопенко И.Н. Использование вторичного сырья при производстве комбинированных полуфабрикатов [Текст]/ И.Н. Солопенко, Е.Е. Курчаева, Е.А. Селищева, М.А. Зенищев, В.И. Манжесов // Достижения науки и инновации в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции: матер. межд. науч.-практ. конф., посвященной 80-летию заслуженного работника высшей школы РФ, профессора Ю.Г. Скрипникова. – Мичуринск-Наукоград, 2011. – с. 138 – 140.
- Курчаева Е.Е. Опыт получения структурированных мясных систем функционального значения [Текст]/ Е.Е. Курчаева, С.Ю. Чурикова, М.А. Зенищев// Инновационные технологии и технические средства для АПК: матер. всеросс. науч.-практ. конф. мол. уч. и спец., посвящ. 100-летию Воронежского государственного аграрного университета им. императора Петра I (28-29 ноября 2011 г).- Ч.3. -Воронеж, 2011. – С. 77-86.
- Зенищев М.А. Разработка технологии рубленых полуфабрикатов с использованием растительных ресурсов АПК/ [Текст]// Инновационные технологии и технические средства для АПК: матер. всеросс. науч.-практ. конф. мол. уч. и спец., посвящ. 100-летию Воронежского государственного аграрного университета им. императора Петра I (28-29 ноября 2011 г).- Ч.3. -Воронеж, 2011. – С. 98-11.
Автор выражает огромную благодарность и признательность за помощь в проведении исследований и подготовке диссертации своему научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Манжесову Владимиру Ивановичу и кандидату технических наук, доценту кафедры переработки животноводческой продукции ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ Курчаевой Елене Евгеньевне.
Подписано в печать 18.04.2012 г. Формат 60х841/16. Бумага кн.-журн.
Усл. п.л. 1,0. Гарнитура Таймс. Тираж 100 экз. Заказ № 6040.
Типография ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1
