На правах рукописи
МОКРЕЦОВ ИВАН ВАЛЕРИЕВИЧ
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ КОЛБАС ДЛЯ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ
Специальность: 05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Ставрополь - 2013
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Фатьянов Евгений Викторович Брацихин Андрей Александрович,
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», Институт строительства, транспорта и машиностроения, директор Запорожский Алексей Александрович, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», кафедра технологии мяса и рыбы, профессор
Ведущая организация: ГНУ «Поволжский научно исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции» Россельхозакадемии (НИИММП), г. Волгоград
Защита диссертации состоится «9» июля 2013 г. в 13-00 на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корп.3, ауд 506.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г.
Ставрополь, ул. Дзержинского, д. 120.
Автореферат разослан «_» 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Шипулин В.И.
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Рациональное, полноценное питание рассматривается в настоящее время как один из важнейших адаптационнозащитных факторов, способствующих поддержанию полноценного здоровья, нормальному росту и развитию организма, профилактике заболеваний, сохранению работоспособности и адекватной адаптации организма к факторам окружающей среды. Потребитель становиться все более требовательным к питанию, он хочет не только хорошо питаться и избежать риска для здоровья, но и получать продукты, соответствующие его вкусам. Качество становится определяющим фактором конкурентоспособности продукции.
Динамично развивающаяся биотехнология способствует использованию новых возможностей для конструирования пищи. Применяя современное оборудование и инновационные технологические приемы, а также соответствующие пищевые компоненты, можно создавать физиологически функциональные продукты питания, которые не только расширяют спектр полезных и здоровых для организма человека пищевых продуктов, но и могут выполнять профилактическую, а в случае необходимости, и терапевтическую роль.
Значительный вклад в фундаментальные и прикладные исследования в области рационального питания в нашей стране внесли И.А Рогов, Н.Н.
Липатов (мл.), А.Б. Лисицын, А.Г. Храмцов, Л.Ф. Митасева, И.В Бобренева, В.А. Тутельян, М.П. Гаппаров.
В качестве функциональных мясных продуктов можно рассматривать группу ферментированных мясопродуктов, прежде всего сырокопченые и сыровяленые колбасы.
Совершенствованию технологии производства сырокопченых и сыровяленых колбас посвящены многочисленные работы ведущих ученых мясной отрасли: И.А. Рогова, А.Б. Лисицына, В.А. Алексахиной, Э.Э.
Афанасова, А.И. Жаринова, Ю.Г. Костенко, В.Д. Косого, С.А. Рыжова, В.В.
Хорольского и других, а также ряда зарубежных исследователей: K.O. Hnikel, K. Incze, W. Rdel, L. Leistner.
Данные продукты обладают высокой биологической ценностью благодаря отсутствию термической обработки, создающей условия для обогащения их различными добавками, в том числе и чувствительными к действию повышенных температур. Наличие молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий (пробиотиков), в том числе и вносимых в виде бактериальных препаратов (стартовых культур), и продуктов их метаболизма, в присутствии ряда пребиотиков, позволяет еще в большей степени повысить их биологическую ценность. Возможность обогащения биологически активными веществами без потери их действия в процессе производства, делает их пригодными для использования в школьном и специальном питании.
Кулинарная готовность и микробиологическая безопасность таких продуктов достигается комплексом биохимических, микробиологических и физикохимических изменений, происходящих в колбасном полуфабрикате под воздействием тканевых и микробных ферментов при соблюдении определенных термовлажностных условий. Пониженные значения показателей рН и активности воды (ав) в разном сочетании, позволяют обеспечить высокую стойкость продукта к микробной порче и повышенные сроки хранения даже при обычных значениях температуры, делают их своеобразными концентратами с высоким содержанием полноценных белков и жиров.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка технологии ферментированных колбас заданного химического состава и рекомендаций по их использованию для разных групп спецконтингента.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• изучить и систематизировать научную литературу об особенностях технологии ферментированных колбас;
• провести анализ рецептур и состава колбас, вырабатываемых по действующему стандарту – ГОСТ 16131-86;
• обосновать целесообразность использования выбранных добавок (пчелиного меда, препарата хлебопекарных дрожжей (ПХД), лактулозы), в качестве функциональных пищевых ингредиентов для производства колбас для специализированного питания;
• исследовать влияния комплекса пищевых добавок на совокупность показателей, характеризующих качество продукта;
• провести моделирование изменения состава колбас в зависимости от • обосновать рецептуры колбас для различных групп спецконтингента;
• разработать рецептуры и технологическую схему производства ферментированных колбас для специализированного питания;
• разработать и утвердить комплект технических документов на разрабатываемые продукты;
• выработать опытно-промышленную партию продуктов. Провести исследования готовых продуктов;
• разработать рекомендации по производству сырокопченых и сыровяленых колбас и использованию показателя активности воды в технологии мясных продуктов.
Научная новизна. Проведен анализ влияния рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас. Экспериментально обоснован выбор функциональных ингредиентов (пчелиного меда, ПХД, лактулозы) и уровень их введения. Изучено влияние функциональных ингредиентов на динамику физико-химических и биологических процессов. Установлен и экспериментально обоснован уровень внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для специализированного питания, который бы обеспечил требуемую концентрацию хлорида натрия в готовом продукте.
На основании экспериментальных исследований с использованием методов компьютерного моделирования научно обоснованы и разработаны технологии ферментированных колбас для специализированного питания. Дана комплексная оценка по использованию показателя ав в технологии мясных продуктов.
Практическая значимость. Разработаны технологии ферментированных мясопродуктов для специализированного питания с пробиотиками, лактулозой, пчелиным медом и препаратом хлебопекарных дрожжей. Новые виды продуктов прошли положительную апробацию в учебно-научнопроизводственном комплексе «Пищевик» ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», а также в ООО «Агропродукт-С» (г. Саратов). Подготовлена и утверждена нормативная документация ТУ 9213-009-00493497-2010 «Изделия колбасные твердокопченые (сырокопченые, сыровяленые)».
В рамках плана НИР Ассоциации «Аграрная наука и образование»
Саратовской области разработаны и изданы рекомендации по повышению качества и безопасности сырокопченых колбас и использованию показателя активности воды в технологии мясных продуктов.
Усовершенствована конструкция устройства для измерения показателя активности воды. Достоверность технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель (№ 98246).
Апробация работы. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на международных, всероссийских и внутривузовских конференциях: научно-практические конференции профессорскопреподавательского состава и аспирантов (г. Саратов, 2008-2012 гг.); VII Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2008 г.);
Международных научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» (г.
Саратов, 2008, 2009 гг.); «Технология и продукты здорового питания» (Саратов, 2009 г.); «Совершенствование технологии продуктов питания в свете государственной программы развития с.-х. на 2008-2012 гг.» (г. Волгоград, г.); «Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований государственной политики в области здорового питания» (г.
Волгоград, 2009 г.); «Инновационные пути в разработке ресурсосберегающих технологий производства и переработки с.-х. продукции» (г. Волгоград, г.); «Инновационные технологии – основа модернизации отраслей пр-ва и переработки с.-х продукции» (г. Волгоград, 2011 г.).
Публикации. По результатам научных исследований в рамках диссертационной работы опубликовано 30 научных работ, в том числе 5 в изданиях рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 254 наименований источников и 6 приложений. Работа содержит 121 страницу машинописного текста, 30 рисунков и 22 таблицы.
Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулирована общая направленность работы, показана его научная новизна и практическая значимость.
В первой главе выполнен аналитический обзор научной, технической и патентной литературы, по вопросам, касающимся перспектив разработки ферментированных мясных продуктов для специализированного питания.
Проведен анализ качественных характеристик потенциальных пищевых добавок, в результате которого была определена целесообразность использования в рецептурах функциональных мясных продуктов следующих ингредиентов: пробиотиков в виде вносимых «стартовых культур», лактулозы, пчелиного меда, препарата инактивированных хлебопекарных дрожжей.
Освещены проблемы обеспечения стабильности, безопасности и качества мясных продуктов на принципах барьерной технологии, с учетом показателей ав и рН. Проведен обзор методов и приборов для контроля качества и безопасности мясных продуктов на основе измерения показателя ав.
Во второй главе сформулированы цели и задачи исследования, представлена общая схема выполнения работы (рисунок 1), отражена краткая характеристика объектов и методов исследования, условия проведения опытов, определены направления экспериментальных исследований, описаны методы планирования и обработки экспериментальных данных.
Основные исследования проводились на базе ФГБОУ ВПО СГАУ им.
Н.И. Вавилова и ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова. Выработка опытнопромышленных партий осуществлялась в условиях УНПК «Пищевик» ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» и мясоперерабатывающего предприятия ООО «Агропродукт-С». Основными объектами, комплекс показателей которых изучался в работе, являлись мясное сырье, фарш, пищевые добавки: лактулоза, ПХД, пчелиный мёд, модельные фарши, ферментированные колбасы.
Для оценки состава и свойств исследуемых объектов определяли массовую долю влаги (влажность) (1) - методом высушивания по ГОСТ 9793-74 и на анализаторе влажности MX-50 производства фирмы A&D (Япония); массовую долю белка (2) и массовую долю жира (3) – по стандартным методикам;
массовую долю золы (4) – по ГОСТ Р 53642 - 2009; массовую долю хлорида натрия (5) – по ГОСТ Р 51480-99 и ГОСТ Р 51444-99; влагосвязывающую способность (6) - методом прессования на фильтровальной бумаге по Грау и Хамму в модификации Воловинской В.П. и Кельман П.И.; концентрацию ионов водорода (рН) (7) - потенциометрическим методом по ГОСТ Р 51480-99 с использованием микропроцессорного прибора рН 213 (Hanna Instruments, Германия); активность воды сырья, модельных фаршей и технологических полуфабрикатов (8) - криоскопическим методом на устройстве, разработанном в Саратовском ГАУ им. Н.И. Вавилова; активность воды готовых продуктов (9) - гигрометрическим методом на анализаторе HygroPalmAW1 (Rotronic, Швейцария); микробиологические исследования (10) – по стандартным методикам. Количество молочнокислых бактерий определяли путем высева проб на гидрализованное молоко, кишечных палочек – на среду Эндо, стафилококков – на желточно-солевой агар, протей – на среду Плоскарева, сальмонелл – на висмо-сульфит агар, грибов – на среду Сабуро.
Микроорганизмы культивировали в термостате при соответствующей температуре (25…37 С) в течение двух-трех суток; перевариваемость в опытах in vitro методом Покровского А.А. и Ертанова И.Д. (11); потери массы (12) – весовым методом; выход готовой продукции (13) – расчетным методом;
органолептический анализ (14) – по ГОСТ Р ИСО 3972-2005 по 9-ти балльной шкале; экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики (15).
В третьей главе изучено влияние рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас, проведено моделирование изменения химического состава и показателя активности воды в сырокопченых колбасах в процессе созревания-сушки.
На первом этапе нами был проведен анализ рецептур сырокопченых колбас, вырабатываемых по действующему межгосударственному стандарту – ГОСТ 16131-86.
химического состава, выхода продукта, ав на различных этапах созревания средствами Excel образцов с различным соотношением говядины и шпика: 90-10, 80-20, 70-30, 60-40, 50-50 % Исследование модельных образцов в процессе созревания-сушки (1,7,8,9,12) Выбор соотношения белок : жир для специализированного и детского питания Изучение качественных характеристик Обоснование уровня внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для специализированного питания Документ включает в себя 13 видов колбасных изделий – сырокопченых и 1 сыровяленая (колбаса любительская 1 сорта). Количество поваренной соли в рецептуре всех колбас одинаковое – 3,5 кг на 100 кг несоленого сырья. Унифицированы и требования к допустимому содержанию хлорида натрия в готовых продуктах – не более 6 %. В то же время все колбасы разделены на три группы по содержанию влаги в готовых изделиях – 6 не более 25 %, 3 – не более 27 % и 4 не более 30 %.
В таблице 1 представлен химический состав фарша и готовых изделий в зависимости от влажности, а также соотношение жира и белка. Данные получены методом компьютерного моделирования в среде Excel на основе сохранения материального баланса при созревании-сушке колбас.
Таблица 1 – Показатели колбас (ГОСТ 16131-86) Колбасы Влажность 25 % Влажность 27 % Влажность 30 % Установлено (таблица 1): во-первых, соотношение жир : белок существенно различается во всех трех группах колбас – от 0,69 у суджука, до 5,00 у колбасы зернистой. Особенно большие различия отмечены в колбасах с конечной влажностью до 25 % и до 30 %.
Во-вторых, в двух видах колбас: суджуке и советской массовая доля хлорида натрия превышает нормированные значения 6 %, а в одном виде (любительской) критически близко к этому пределу.
Все это вызывает сомнения в целесообразности установления именно этих значений, как для конечной влажности колбас, так и уровня внесения поваренной соли в фарш.
На втором этапе нами был проведен анализ химического состава сырокопченых колбас, производимых в РФ по техническим условиям.
Объектом исследования стали 96 рецептур колбас.
На рисунке 2а показано распределение колбас по значениям конечной влажности. На рисунке 2б – по уровню использования пищевой поваренной соли. На рисунке 2в – по максимально допустимому содержанию хлорида натрия в готовом продукте.
Полученные результаты свидетельствуют, что из 96 рассмотренных рецептур колбас только 15 имеют конечную влажность ниже 30 %.
Рисунок 2 (а, б, в) – Анализ химического состава сырокопченых колбас Одновременно имеет место тенденция по уменьшению количества используемой соли в рецептурах колбас – 84 (87,5 %) из них имеют содержание соли 3 % и менее. Однако более трети колбас (31 наименование) имеет предел содержания хлорида натрия в готовом продукте до 6 %, такой же, как в традиционных сырокопченых колбасах.
На третьем этапе нами проведено моделирование изменения химического состава и показателя активности воды в сырокопченых колбасах в процессе созревания-сушки. В качестве базовой взята рецептура суджука в варианте с использованием 90 кг говядины первого сорта вместо баранины односортной, при внесении в фарш 3500 г пищевой поваренной соли, 10 г нитрита натрия, 100 г сахара – песка, 100 г перца черного, 50 г перца душистого и 50 г тмина.
Соотношение говядины и шпика было взято в следующих количествах: 90:10;
80:20; 70:30; 60:40; 50:50 и 40:60, т.е. в том диапазоне, в котором традиционно лежит соотношение мяса и жира в исходном фарше отечественных видов сырокопченых и сыровяленых колбас.
Ранее аналогичная методика была применена в работе Цинпаева М.А.
(2008 г.), но только для изучения влияния рецептурного состава фарша на активность воды с соотношением говядины и шпика: 75:25; 65:35; 60:40, 55;45;
В расчетах использовали среднестатистический химический состав основного сырья. Для говядины первого сорта массовая доля (%): влаги 75,0, жира – 3,2, белка – 20,4, углеводов – 0,4, золы – 1,0, для шпика: влаги – 7,9, жира – 90,0, белка – 2,0, золы – 0,1.
На рисунке 3 приведены диаграммы изменения массовой доли белка (а), жира (б), соли (в), а также активности воды (г) в готовых колбасах при разном соотношении мяса и шпика в исходном фарше. Приведенный диапазон конечной массовой доли влаги (24-30 %), как было отмечено выше, характерен для отечественных сырокопченых и сыровяленых сухих колбас.
Анализируя полученные данные можно отметить следующее. При уменьшении соотношения говядины к шпику в фарше в рассматриваемом диапазоне активность воды его снижается с 0,946 до 0,908, что объясняется повышением отношения массовой доли соли к влаге, присутствующей в образце. Чрезмерное снижение ав в фарше (ниже 0,93) может привести к нарушению процесса ферментации фарша молочнокислыми микроорганизмами - эти значения ав ниже оптимума их развития и рост будет или замедлен или даже остановлен.
Соотношение жир : белок, для образцов с соотношением постного мяса и шпика 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 и 40:60, составляет 0,71:1; 1,32:1; 2,09:1;
3,07:1; 4,37:1 и 6,17:1 соответственно. В специализированных колбасных изделиях для детей регламентировано соотношение жира к белку, которое должно составлять не более чем 1,5:1 (Нескромная Л.В., 2006 г.).
Следовательно, для функционального и детского питания следует использовать рецептуры с соотношением нежирного мяса к жиросодержащему сырью не выше, чем 80:20.
В то же время для таких рецептур необходимо уменьшать закладку пищевой поваренной соли. Это позволит уменьшить содержание хлорида натрия в готовом продукте даже при конечной влажности 30 % и менее.
Данный подход позволяет обосновать рецептуры различных видов сырокопченых и сыровяленых колбас с позиции гарантированного уровня безопасности по уровню активности воды, а также пищевой ценности готовых продуктов.
В четвертой главе изучено влияния выбранных функциональных пищевых добавок: пчелиного меда, ПХД и лактулозы на физико-химические показатели продукта. Рекомендованы уровни внесения выбранных добавок в рецептуры ферментированных колбас для специализированного питания.
В качестве базовой рецептуры во всех модельных экспериментах, использовали рецептуру колбасы сырокопченой «Московской», но с пониженным содержанием пищевой поваренной соли - 3 % (здесь и далее уровень внесения сверх рецептуры – кг на 100 кг несоленого сырья).
Суть проводимого эксперимента заключается в подборе уровня внесения пчелиного меда и лактулозы, добавляемых в сырокопченые и сыровяленые колбасы вместо сахара, а также ПХД добавляемого в сырокопченые и сыровяленые колбасы в качестве замены основного сырья.
Было проведено три серии экспериментов, в каждой из которых было изготовлено четыре модельных образца, отличающихся друг от друга уровнем внесения пчелиного меда (1серия), уровнем внесения ПХД (2 серия и уровнем внесения лактулозы (3 серия).
В процессе созревания-сушки проводили физико-химические исследования модельных образцов ферментированных колбас.
Таблица 2 - Рецептуры модельных образцов Наименование сырья, пряностей и материалов 1 серия 3 серия Таблица 3 - Физико-химические показатели и химический состав модельных образцов с различной концентрацией пчелиного меда Экспериментально было установлено, что рекомендуемый уровень внесения пчелиного меда в рецептуры составляет от 0,2 % до 0,3 %.
Превышение данных значений ведет к чрезмерному снижению активной кислотности колбасного полуфабриката уже на начальных этапах созреваниясушки, что нарушает процесс ферментации.
Таблица 4 - Физико-химические показатели и химический состав модельных образцов с различной концентрацией ПХД Объекты, Таблица 5 - Физико-химические показатели и химический состав модельных образцов с различной концентрацией лактулозы Объекты, Количество вносимого в рецептуры ПХД не должно превышать 1 %. В противном случае это приводит к ухудшению органолептических характеристик готового продукта, главным образом вкуса, запаха, вида и цвета на разрезе. Кроме этого установлено, что введение ПХД сдвигает значение рН в основную сторону.
Массовая доля лактулозы вносимой в рецептуры ферментированных колбас составляет от 0,1 % до 0,2 %. При этих значениях готовый продукт обладает наилучшими физико-химическими и органолептическими показателями.
Результаты модельных экспериментов в дальнейшем были использованы нами при обосновании разрабатываемых рецептур ферментированных колбас.
Пятая глава посвящена разработке технологии ферментированных колбас для детского (школьного) питания и для питания спецконтингента.
Целью исследований на данном этапе являлось определение уровня внесения пищевой поваренной соли в рецептуры ферментированных колбас для школьного питания и для питания спецконтингента, который бы обеспечил требуемую концентрацию хлорида натрия в готовом продукте.
Исследования проводились путем компьютерного моделирования химического состава в процессе созревания-сушки, на основании химического состава ингредиентов входящих в рецептуру.
В расчетах соотношение постного сырья (говядины) и шпика для продуктов школьного питания было взято в количестве 80:20. Данное соотношение было обосновано нами в главе 3, с позиции гарантированного уровня безопасности по уровню активности воды, а также пищевой ценности готовых продуктов.
Концентрация пищевой поваренной соли вносимой в рецептуру была взята в количестве 1,4 %; 1,5 %; 1,6 %.
Исходя из полученных данных, можно сделать следующие выводы.
Пищевую поваренную соль в рецептуры ферментированных колбас для школьного питания следует вносить в количестве 1500 г на 100 кг основного сырья.
При этом по достижении массовой доли хлорида натрия в продукте 2,4массовая доля влаги в продукте лежит в диапазоне от 35 до 32 %, что соответствует предельно допустимым нормам, а также обеспечивается наиболее высокий выход продукта. Показатель активности воды изменяется от 0,933 до 0,925, что при пониженных значениях показателя рН обеспечивает гарантированную безопасность при хранении.
Рисунок 8 – Зависимость изменения массовой доли NaCl и показателя ав от массовой доли влаги в продукте (1,5 % соли в рецептуре) Изменение массовой доли влаги от массовой доли хлорида натрия в продукте имеет линейную зависимость и описывается уравнением регрессии:
где x – массовая доля влаги, % Изменение массовой доли влаги от показателя активности воды в продукте имеет полиномиальную зависимость второй степени и описывается уравнением регрессии:
где x – массовая доля влаги, % Основным требованием, предъявляемым к ферментированным колбасам для питания спецконтингента, является возможность длительного хранения без дополнительного охлаждения. Для таких продуктов основным барьером является обеспечение уровня активности воды 0,87-0,86.
В расчетах соотношение постного сырья (говядины) и шпика было взято в количестве 60:40.Данное соотношение было обосновано с позиции гарантированного уровня безопасности по уровню активности воды, а также пищевой ценности готовых продуктов (соотношение жир : белок составляет 3,07).
Исходя из полученных данных, можно сделать следующие выводы.
Пищевую поваренную соль в рецептуры ферментированных колбас для питания спецконтингента следует вносить в количестве 3500 г на 100 кг основного сырья.
Рисунок 9 – Зависимость изменения массовой доли NaCl и показателя ав от массовой доли влаги в продукте (3,5 % соли в рецептуре) При этом при достижении показателя активности воды в продукте порядка 0,87-0,86 массовая доля влаги в продукте лежит в диапазоне от 29,2 % до 27,3 %, что соответствует существующим нормам, а массовая доля хлорида натрия не превышает уровень в 4,5 %, который регламентирован для данного класса продуктов в Германии (Дедерер И., 2010 г.). Полученные данные позволяют избежать риска возникновения микробиологической порчи при хранении и обеспечить гарантированный уровень безопасности при потреблении.
Изменение массовой доли влаги от массовой доли хлорида натрия в продукте имеет линейную зависимость и описывается уравнением регрессии:
где x – массовая доля влаги, % Изменение массовой доли влаги от показателя активности воды в продукте имеет полиномиальную зависимость второй степени и описывается уравнением регрессии:
где x – массовая доля влаги, % Опираясь на данные аналитических и экспериментальных исследований, нами были разработаны рецептуры новых видов ферментированных колбас (таблица 7).
Разработанные колбасы отличаются сбалансированным соотношением в рецептуре жира и белка, отвечают требованиям с позиции гарантированного уровня безопасности по уровню активности воды, массовой доли хлорида натрия, показателя рН, а также пищевой ценности готовых продуктов.
Таблица 7 – Рецептуры разработанных ферментированных колбас Наименование сырья, добавок и Таким образом, путем машинного расчета рецептур, проведения опытных выработок и исследований полученных продуктов можно сделать следующие рекомендации:
- для продуктов школьного питания соотношение в рецептурах ферментированных колбас постного мяса и шпика должно быть на уровне не более 80:20, при котором обеспечивается соотношение жир : белок в готовом продукте 1,32:1, что не выходит за рамки рекомендуемого значения для колбасных изделий для детей 1,5:1;
- для продуктов, предназначенных для специальных потребителей, прежде всего военнослужащих, спасателей, людей работающих в экстремальных условиях, соотношение постного мяса и шпика может составлять до 50:50, при условии использования повышенного количества в рецептуре соли и контроля показателя активности воды в готовом продукте не выше 0,87-0,86.
- для ферментированных колбас школьного питания рекомендуемое количество в рецептуре пищевой поваренной соли – 1,5 %, при котором обеспечивается требуемая для данной группы продуктов концентрация хлорида натрия в готовом продукте на уровне 2,5 % при массовой доле влаги 32 % и показателе активности воды 0, 925;
- для ферментированных колбас, предназначенных для специальных потребителей, прежде всего военнослужащих, спасателей, людей работающих в экстремальных условиях рекомендуемое количество в рецептуре пищевой поваренной соли – 3,5 %, при котором обеспечивается значение показателя активности воды в готовом продукте 0,86-0,87, при массовой доле влаги 27,3и концентрации хлорида натрия 4,4-4,5 %;
- из рецептур ферментированных колбас для школьного питания следует исключить острые специи. Приемлемо применение душистого перца, мускатного ореха и кориандра;
- технология выработки ферментированных колбас для школьного питания предусматривает полное или частичное исключение процесса копчения.
Колбасы содержат в своем составе пробиотики (внесенные бактериальные препараты) и пребиотики (лактулоза), что повышает их биологическую ценность. Данные продукты сохраняют микробиологическую стабильность в течение длительного времени без дополнительной холодильной обработки. Это дает возможность рекомендовать их как высококалорийный, полезный и питательный продукт.
С увеличением доли шпика в сырокопченых и сыровяленых колбасах растет выход, сокращается продолжительность процесса созревания-сушки, что является экономически выгодной тенденцией, но в тоже время повышаются значения показателя ав в готовом продукте выше критического для продуктов длительного хранения уровня – 0,87, что свидетельствует о возможном риске микробиологической порчи продукта. Это можно исключить повышением количества соли, вносимой в фарш. Так же возрастает в готовом продукте процентное содержание жира, что делает его более калорийным.
Ферментированные колбасы рекомендуется обогащать биологически активными добавками, в том числе лактулозой, пчелиным медом и хлебопекарными дрожжами, имеющими еще и функциональную технологическую нагрузку, в том числе в формировании органолептических характеристик продукта.
материалов Пчелиный мед, бак.препарат Инактивирование путем термической Формование на поршневых, обработки (t = 120 - шестеренчатых или роторных 150°С до массовой шприцах, р =(1,2-2,0) 10 6 МПа доля влаги 8-10%) Подготовка хлебопекарных дрожжей Созревание при t = 15-18 С, Созревание при t = 15-18 С, Рисунок 10 - Технологическая схема производства ферментированных В процессе созревания-сушки колбасных изделий проведены физикохимические исследования. Результаты исследований представлены в таблицах 7 и 8.
Таблица 7 – Результаты физико-химических исследований (рецептура 1) Объекты, этапы Таблица 8 – Результаты физико-химических исследований (рецептура 2) Как видно из таблицы 7 уже на 14 сутки сушки – созревания показатель ав в колбасном полуфабрикате достигает значения 0,925, при котором, согласно данным, которые представлены выше (рисунок 8), массовая доля влаги составляет 32 %, массовая доля хлорида натрия 2,5 %. Кроме этого показатель рН к этому времени снижается до 4,897, что служит дополнительным барьером для обеспечения стабильности продукта при хранении. Следовательно, можно сделать вывод, что продукт готов к употреблению, физико-химические показатели (массовая доля хлорида натрия, массовая доля влаги, ав, рН) соответствуют регламентированным для данного класса продуктов значениям.
Из таблицы 8 видно, что на 21 сутки процесса созревания-сушки показатель ав в колбасном полуфабрикате достигает значения 0,869, при котором, согласно данным, которые представлены выше (рисунок 9), массовая доля влаги составляет 28,7 %, массовая доля хлорида натрия 4,42 %.
Такие значения показателя ав и массовой доли влаги обеспечивают возможность длительного хранения готового продукта без дополнительной холодильной обработки. Кроме того, массовая доля хлорида натрия не превышает уровень в 4,5 %.
Микробиологические показатели ферментированных колбас в процессе изготовления представлены на рисунках 11 и 12.
Рисунок 11 – Динамика развития молочнокислых бактерий в процессе Изучение динамики развития молочнокислых бактерий в процессе изготовления ферментированных колбас показало, что наличие в рецептуре лактулозы и пчелиного меда создает благоприятные условия для их роста.
Рисунок 12 – Изменение содержания Staphylococcus в процессе изготовления При определении количества стафилококков к концу периода сушкисозревания отмечалось их снижение в 9,7 раз в образце, изготовленном по рецептуре 1 и в 18,2 раз в образце, изготовленном по рецептуре 2 (рисунок 12).
Микробиологические исследования показали, что стафилококки были представлены двумя видами:S.carnosus, S.xylosus.
В процессе изготовления ферментированных колбас наблюдался незначительный рост микроскопических грибов, преимущественно плесневых.
Сальмонелл и протея в течение всего процесса созревания-сушки обнаружено не было.
Нами была исследована и определена скорость процесса переваримости белкового компонента колбас предназначенных для детского (школьного) питания выработанных по рецептуре 1 (таблица 9), с разной комбинацией вносимых углеводов. Исследования проводили системой протеиназ «пепсин + трипсин» в опытах in vitro.
Таблица 9 – Переваримость белкового компонента колбасы сыровяленой в Из полученных экспериментальные данных, представленных в таблице 9, видно, что переваримость белков у образца №5 при использовании комплекса функциональных ингредиентов (ПХД, пчелиный мед, лактулоза) выше в среднем на 22 % в сравнении с контролем (образец №1) и при раздельном внесении функциональных ингредиентов (образцы №2 - 4). Это обусловлено тем, что процесс гидролитического распада в образце №5 протекал с большей интенсивностью, чем процесс агрегации, повышая доступность белковых структур к действию ферментов.
Выводы:
1. Изучена и систематизирована научная литература об особенностях технологии ферментированных колбас;
2. Проведен анализ влияния рецептурного состава на свойства сырокопченых колбас вырабатываемых по действующему стандарту – ГОСТ 16131-86;
3. Проведено моделирование изменения химического состава и показателя активности воды в сырокопченых колбасах в процессе созревания-сушки.
4. Изучен комплекс характеристик пищевых добавок: пчелиного мёда, препарата хлебопекарных дрожжей, лактулозы. Обоснована целесообразность использования выбранных добавок в качестве функциональных пищевых ингредиентов для производства колбас для специализированного питания;
5. Исследовано влияние комплекса пищевых добавок на совокупность показателей, характеризующих качество продукта;
специализированного питания.Путем компьютерного моделирования химического состава в процессе созревания-сушки, на основании химического состава ингредиентов входящих в рецептуру был определен ферментированных колбас для детского питания и для питания спецконтингента, который обеспечивает требуемую концентрацию соли в готовом продукте.
7. Разработаны рецептуры и технологическая схема производства ферментированных колбас для детского (школьного) питания и для питания спецконтингента;
8. Проведены физико-химические, биологические, микробиологические и органолептические исследования готовых продуктов;
9. Утверждена в установленном порядке техническая документация на разработанные ферментированные колбасы ТУ 9213-009-00493497- «Изделия колбасные твердокопченые (сырокопченые, сыровяленые)».
Расчет экономической эффективности показал, что отпускная цена за 1 кг опытного образца (рецептура 2) на 42% ниже по сравнению с контрольным 10. Разработаны и изданы рекомендации по повышению качества и безопасности сырокопченых колбас и использованию показателя активности водыв технологии мясных продуктов.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих Статьи в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации для публикации основных результатов диссертации на Фатьянов, Е.В. Анализ криоскопического метода измерения активности воды в пищевых продуктах [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2011. – № 3. – С. Фатьянов, Е.В. Математическая модель влагообмена при созревании-сушке колбас [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, И.В. Царьков // Научное обозрение. – 2011.
3. Фатьянов, Е.В. Аналитические исследования рецептур сырокопченых колбас [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К., И.В. Мокрецов, И.В. Царьков // Мясная индустрия. – 2011. – № 6. – С. 24-27.
4. Правдивцева, М.И. Изучение влияния экзополисахаридов молочнокислых бактерий на микробиологические свойства сыровяленых колбас [Текст] / М.И. Правдивцева, Л.В. Карпунина, И.В. Мокрецов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им.
Н.И. Вавилова. – 2010. – № 8. – С. 23-27. Фатьянов, Е.В. Изменение показателя активности воды при созревании-сушке ферментированных колбас [Текст] / Е.В.
Фатьянов, И.В. Мокрецов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И.
Вавилова. – 2012. – № 6. – С. 50-53.
Мокрецов, И.В. Совершенствование технологии сыровяленой колбасы из мяса птицы [Текст] / И.В. Мокрецов, Е.В. Фатьянов // Матер. конф. по итогам научноисслед. и произв. работы студентов за 2005 г // Саратовский ГАУ. – Саратов, 2006. – С. 48-50.
6. Перспективы разработки ферментированных колбас профилактического назначения [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, В.В. Пыхтин [и др.] // Актуальные вопросы соверш. технол. пр-ва и перераб. продукции с.-х. : матер.
МНПК. – Йошкар-Ола, 2007. – С. 205-206.
7. Активность воды растворов углеводов [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, В.В. Пыхтин // Актуальные вопросы производства продукции животноводства : матер. МНПК. – Саратов, 2007. – С. 82-84.
Роль показателя активности воды в обеспечении качества и безопасности мясных продуктов [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Стратегия развития пищевой и легкой пром-сти : матер. МНПК.: часть 1.- Алматы, 2007. –С. 192-195.
9. К вопросу обоснования рецептур сырокопченых и сыровяленых колбас [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, А.А. Юрин, С.Г. Ильин // Совершенствование технол. продуктов питания в свете Гос. программы развития с.-х. на 2008 - 2012 гг. :
матер. МНТК. – Часть 2. – Волгоград, 2008. – С. 175-178.
10. Фатьянов, Е.В. Новые продукты промежуточной влажности – мясные закуски [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Совершенствование технол.
продуктов питания в свете гос. Программы развития с.-х. на 2008-2012 гг. : матер.
МНТК. – Часть 2. – Волгоград, 2008. – С. 171-175.
11. Мокрецов, И.В. Совершенствование технологии сыровяленой колбасы из куриного мяса [Текст] / И.В. Мокрецов, Е.В. Фатьянов, С.Г. Ильин // Совершенствование технол. продуктов питания в свете гос. Программы развития с.-х. на 2008-2012 гг. :
матер. МНТК. – Часть 2. – Волгоград, 2008. – С. 178-181.
12. Фатьянов, Е.В. Барьерная технология при производстве ферментированных колбас [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, И.В. Царьков // Вавиловские чтения: матер.
МНПК. – Саратов, 2008. – С. 399-400.
13. Исследование физико-химических показателей мясных закусочных продуктов [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Вавиловские чтения : матер. МНПК. – Саратов, 2008. – С. 400-401.
14. Фатьянов, Е.В. Использование барьерной технологии при производстве ферментированных колбас [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Царьков, И.В. Мокрецов // Живые системы и биологическая безопасность населений : матер. VII МНК.
студентов и молодых ученых. – М., 2008. – С. 20-21.
15. Фатьянов, Е.В. Физико-химические показатели мясных закусочных продуктов [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, С.Г. Ильин // Живые системы и биологическая безопасность населений : матер. VII МНК студентов и молодых ученых. – М., 2008. – С. 79-80.
16. Влияние химических веществ на активность воды в модельных пищевых системах [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, В.В. Пыхтин [и др.] // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос. политики в области здорового питания : матер. МНПК. – Волгоград. – 2009. – С. 296-298.
17. Исследование активности воды криоскопическим и гигрометрическим методами [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, Р.Е. Тё, И.В. Царьков // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос.
политики в области здорового питания: матер. МНПК. – Волгоград. – 2009. – С.
290-292.
18. Фатьянов, Е.В. Разработка технологии ферментированных колбас для специализированного питания [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, С.В. Медцов // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос.
политики в области здорового питания : матер. МНПК. – Волгоград. – 2009. – С.288Буттаева, Н.А. Оптимизация процесса созревания-сушки сыровяленых колбас [Текст] / Н.А. Буттаева, И.В. Мокрецов // Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований Гос. политики в области здорового питания : матер. НПК. – Волгоград. – 2009. – С. 284-288.
20. Фатьянов, Е.В. К вопросу разработки технологии специализированных ферментированных колбас [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, А.А. Юрин // Современные технологии переработки сельскохозяйственной продукции : матер.
Всерос. НПК. – Саратов, 2009. – С. 201-205.
21. Фатьянов, Е.В. Измерение активности воды в пищевых продуктах [Текст] / Е.В.
Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов // Технология продуктов здорового питания: матер. III МНПК. – Саратов. – 2009. – С. 161-164.
22. Фатьянов, Е.В. Ферментированные колбасы специализированного питания [Текст] / Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов, С.В. Медцов // Вавиловские чтения : матер. МНПК.
– Саратов, 2009. – С. 465-466.
23. Гиро, Т.М. Кинетика процесса сушки ферментированных сыровяленых колбас [Текст] / Т.М. Гиро, Н.А. Буттаева, И.В. Мокрецов // Обеспечение продовольственной безопасности России через наукоемкие технологии переработки мясного сырья : матер. 12-й МНПК памяти В.М. Горбатова. – М. – 2009. – С. 91-94.
24. Изучение влияния экзополисахаридов молочнокислых бактерий на физикохимические и органолептические свойства сыровяленых колбас [Текст] / М.И.
Правдивцева, Л.В. Карпунина, Е.В. Фатьянов, И.В. Мокрецов // Безопасность и качество товаров : матер. IV МНПК. – Саратов. – 2010. – С. 47-49.
Исследование процесса сушки сырокопченых колбас [Текст] / Е.В. Фатьянов, 25.
И.В. Мокрецов, Е.В. Кунташов // Инновационные пути в разработке ресурсосбер.
технологий пр-ва и перераб. с.-х. продукции. – Волгоград. – 2010. – С. 180-183.
26. Методы определения активности воды в пищевых продуктах: состояние и перспективы [Текст] / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, Р.Е. Тё // Вавиловские чтения : матер. МНПК. – Саратов, 2010. – С. 290-294.
27. Фатьянов, Е.В. Особенности определения активности воды в пищевых продуктах криоскопическим методом / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов, Р.Е. Тё // Инновационные технол. – основа модернизации отраслей пр-ва и перераб.с.-х продукции: матер. МНПК. – Волгоград, 2011. – С. 275-277.
28. Повышение качества и безопасности сырокопченых колбас: рекомендации / сост.
Фатьянов Е.В., Алейников А.К., Мокрецов И.В. [и др.] // Саратовский ГАУ. – Саратов, 2009. – 42 с.
29. Использование показателя «активность воды» в технологии мясных продуктов:
рекомендации / сост. Фатьянов Е.В., Алейников А.К., Мокрецов И.В. [и др.] // Саратовский ГАУ. – Саратов, 2010. – 36 с.
30. Патент на полезную модель 98246 РФ. Устройство для измерения активности воды в пищевых продукта / Е.В. Фатьянов, А.К. Алейников, И.В. Мокрецов – заявл.
28.04.2010, опубл. 10.10.2010.