На правах рукописи

ШАРЫГИНА ЯСМИНА ИЛЬМИРОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РУБЛЕНЫХ МЯСНЫХ

ПОЛУФАБРИКАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНЫХ ВЕЩЕСТВ С

АНТИОКСИДАНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ

05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов

и холодильных производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Калининград – 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «КГТУ»).

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Байдалинова Лариса Степановна

Официальные оппоненты: заслуженный работник рыбного хозяйства Российской Федерации, доктор технических наук, старший научный сотрудник Андреев Михаил Павлович кандидат технических наук, доцент Квасницкая Александра Александровна

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий» («СПбГУНиПТ»)

Защита состоится декабря г. В часов на заседании 16 2011 15. диссертационного совета Д 307.007.01 при ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» по адресу:

236022, г. Калининград, Советский проспект, 1, ауд. 255.

Факс: 8 (4012) 91-68-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет».

Автореферат разослан 14 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Н.Л. Великанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В соответствии с государственной политикой Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года важнейшей задачей является развитие производства пищевых продуктов, способствующих сохранению и укреплению здоровья различных групп населения.

Неблагоприятные экологическая обстановка и питание провоцируют в организме человека окислительные процессы, вызывающие нарушение функций клеток и рост числа сердечно-сосудистых, онкологических и других хронических заболеваний.

Для улучшения здоровья населения необходимо производить продукты, в состав которых включаются натуральные ингредиенты с антиоксидантными свойствами.

Производство мясных полуфабрикатов является наиболее динамичной отраслью мясной промышленности. Объем выпуска мясных полуфабрикатов в России в 2010 г.

вырос по отношению к 2000 г. в 7,8 раза и составил 1552,8 тыс. тонн [Кузьмичева, 2011]. При этом большую часть составляют замороженные полуфабрикаты (ЗПФ) изза удобства их использования и длительного срока хранения.

Процессы, происходящие при хранении рубленых мясных ЗПФ, сопровождаются накоплением продуктов распада белков и липидов и приводят к снижению пищевой ценности и органолептических свойств продукции. Накопление продуктов окисления липидов ограничивает продолжительность хранения мясных продуктов и отрицательно влияет на безопасность замороженных продуктов.

Перспектива совершенствования технологии ЗПФ является своевременной и актуальной. Поиск эффективных биопрепаратов природного происхождения, обладающих биологической и антиоксидантной активностью в отношении окислительных процессов в липидах замороженных мясных продуктов длительного хранения, является важной производственной и социальной задачей [Тутельян, 2003].

Исследованиями по использованию натуральных антиоксидантов в мясной промышленности занимались многие отечественные и зарубежные ученые: А.Б. Лисицын, А.А. Семенова, В.В. Насонова, Ю.Г. Базарнова, Г.И. Касьянов, Н.Н. Латин, В.И.

Криштафович, И.А. Жебелева, Е.Е. Плотников, Г.В. Глазова, А.А. Жучков, Н.Н. Толкунова, Н.Г. Машенцева, В.В. Хорольский, Л.Ф. Митасева, А.И. Семенышева, Г.В.

Гуринович, Н.Н. Потипаева, Л.В. Алехина, T.L. McCarthy, K.C. Nam, S.Z. Tang, M.S.

Brewer и др.

Установление возможности использования природных добавок с антиокислительным эффектом в технологии производства рубленых мясных ЗПФ для сохранения их качества, повышения биологической эффективности и безопасности, увеличения срока годности определяет актуальность выбранного направления исследования.

Цель диссертационной работы: выявление эффективности воздействия растительных экстрактов, обладающих антиоксидантными свойствами, на липидную фракцию мясных рубленых полуфабрикатов для повышения их качества и стабильности и совершенствования технологии производства.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

- проанализировать и систематизировать научную, патентную и техническую информацию по использованию растительных экстрактов с антиоксидантными свойствами при производстве пищевой продукции;

- обосновать и экспериментально подтвердить выбор экстрактов, обладающих антиоксидантными свойствами в отношении липидов мясного сырья;

- изучить влияние экстрактов розмарина и зеленого чая на ход гидролитических и окислительных процессов в липидах мясных рубленых охлажденных и замороженных полуфабрикатов в процессе хранения;

- определить степень влияния экстрактов розмарина и зеленого чая на физикохимические и органолептические показатели мясных рубленых полуфабрикатов;

- обосновать уровни введения функциональных ингредиентов в фаршевые системы мясных рубленых полуфабрикатов с целью стабилизации их липидов и прерывания гидролитических и цепных окислительных процессов;

- провести промышленную апробацию предлагаемых решений с оценкой показателей качества и безопасности готовых продуктов, уточнения сроков их хранения и разработать техническую документацию на продукцию улучшенного качества и пролонгированного срока годности.

Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования растительных экстрактов, содержащих активные фенольные соединения, компоненты биофлавоноидной природы и эфирные масла, при производстве мясных рубленых замороженных полуфабрикатов. Исследовано влияние растительных экстрактов с антиоксидантными свойствами на физико-химические показатели гидролитических и окислительных процессов в липидах свиного шпика и фаршевой смеси для мясных полуфабрикатов. Экспериментально обоснован выбор экстрактов розмарина и зеленого чая и определены уровни введения их в фаршевую смесь для мясных полуфабрикатов. Изучено влияние данных антиокислительных препаратов на динамику физико-химических и микробиологических процессов, характерных для рубленых мясных полуфабрикатов. Дана комплексная оценка показателей пищевой ценности и безопасности мясных рубленых полуфабрикатов с природными растительными добавками, обладающими антиокислительным эффектом. С применением инфузорий Stylonichia mytilus подтверждена биологическая безопасность мясных рубленых ЗПФ с антиокислительными препаратами.

Теоретическая и практическая значимость работы. Научные результаты использованы при совершенствовании технологии и определении уровней внесения растительных экстрактов с антиокислительными свойствами при производстве мясных рубленых полуфабрикатов. Разработана и утверждена нормативная (ТУ 9214и техническая (ТИ к ТУ 9214-001-48752993-2011) документация на улучшенный вид мясных рубленых полуфабрикатов котлетной группы. Технология апробирована в производственных условиях мясоперерабатывающего предприятия ООО «Конкордия», где показана эффективность выбранных экстрактов в отношении стабилизации липидов рубленых мясных замороженных полуфабрикатов.

Предлагаемая технология позволяет осуществлять производство мясных рубленых замороженных полуфабрикатов пролонгированного срока годности при сохранении качественных характеристик готовой продукции и повышении степени ее безопасности. Внедрение предлагаемого технологического решения позволит предприятию получать дополнительную прибыль.

Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке лекционных курсов и лабораторных практикумов при подготовке специалистов пищевого профиля на кафедре пищевой биотехнологии ФГБОУ ВПО «КГТУ».

Основные положения, выносимые на защиту:

1) комплекс показателей, подтверждающих влияние природных веществ с антиоксидантными свойствами на стабилизацию липидов мясных рубленых ЗПФ;

2) сравнительная характеристика антиокислительной активности природных растительных препаратов, используемых для стабилизации липидов и повышения биологической ценности пищевых продуктов;

3) рецептурные композиции и параметры технологических процессов изготовления мясных рубленых полуфабрикатов с антиоксидантными добавками;

4) характеристики качества и безопасности мясных рубленых замороженных полуфабрикатов с природными антиоксидантными добавками и сроки их годности.

Личное участие автора состоит в непосредственном участии в 2008-2011 г.г. в разработке методических подходов, выполнении технологических экспериментов и лабораторных исследований, анализе и изложении результатов исследований.

Апробация работы. Основные результаты и материалы представлялись на V съезде Общества биотехнологов России (Москва, 2008), на МНПК: «Биотехнологические системы как один из инструментов реализации государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 – 2012 годы» (пос. Персиановский, 2008), НПК «Пищевая и морская биотехнология: проблемы и перспективы» (Светлогорск, 2008), VI, VII, VIII и IX МНК «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2008, 2009, 2010 и 2011), «Наука и образование – 2009» (Мурманск, 2009), «Олимпиада 2014» (Краснодар, 2009), IV МНТК «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2009), XI МК «Пищевые технологии и биотехнологии»

(Казань, 2010), IV НПК «Пищевая и морская биотехнология – для здорового питания и решения медико-социальных проблем» (Светлогорск, 2011), материалы и доклады представлялись в соавторстве с руководителем и лично.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе 2 работы в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающего 221 источник, в том числе 30 зарубежных авторов.

Работа изложена на 212 страницах, содержит 36 таблиц, 17 рисунков, 7 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи, научная новизна, практическая значимость, положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Обзор литературы» представлен анализ отечественной и зарубежной научной и патентной литературы, рассмотрены современное состояние производства рубленых мясных полуфабрикатов, факторы, влияющие на безопасность, физико-химические, биохимические и микробиологические процессы, протекающие при их хранении. Показан биотехнологический потенциал природных экстрактов с антиокислительными свойствами при стабилизации липидов пищевых продуктов.

Проведенный анализ показал, что в настоящее время существует серьезная проблема в области стабилизации качества, в первую очередь липидов рубленых мясных замороженных полуфабрикатов (ЗПФ), необходимость повышения их безопасности и пролонгирования сроков годности путем применения натуральных антиокислителей.

Во второй главе «Объекты и методы исследований» представлена программно-целевая схема исследований (рис. 1), охарактеризованы объекты и методы исследований.

В качестве природных антиоксидантов для мясных продуктов исследовали экстракты лекарственно-технических и пряно-ароматических растений отечественного и импортного производства: шалфея, розмарина, пажитника, зеленого имбиря, зеленого чая (производство Великобритании, Дании, Бельгии, России и др.). Для характеристики эффективности экстрактов на приборе «Цвет-Яуза-01-АА» (разработчик ОАО НПО «Химавтоматика») амперометрическим методом определили содержание водорастворимых (ССА/ТСА) и жирорастворимых (ССЖА) антиоксидантов [Яшин и др., 2006]. Выбранные фитокомпозиции исследовали на содержание влаги и сухих веществ, липидов или компонентов, растворимых в эфире, азотистых веществ, минеральных компонентов. Активные компоненты экстрактов определяли в водной вытяжке по методу Нейбауэра – Левенталя (ГОСТ 3318).

Экспериментальные работы проводили в 2007-2011 гг. В лабораторных условиях приготавливали мясные рубленые полуфабрикаты (котлетной группы), в рецептуре которых говядина, свинина, шпик, вода, технологические и вкусо-ароматические добавки. В экспериментах использовали растительные экстракты розмарина и зеленого чая с антиокислительными свойствами в дозировках от 0,012% до 0,2% к массе фарша. Контролем служили образцы без экстрактов.

Для лучшего распределения в продукте экстракты вносили в процессе приготовления белково-жировой эмульсии (БЖЭ) в соотношении шпик:вода:белок соевый изолированный 4:4:1, которая добавлялась к измельченному мясному сырью в процессе перемешивания. Сформованные образцы (котлеты) упаковывали в полимерные пленки и в зависимости от целей эксперимента хранили для ускорения биохимических превращений при температурах 4±2оС (6-14 суток) или замораживали и хранили Аналитический обзор научно-технической литературы Изучение технологических свойств объектов исследования Характеристика химического состава Обоснование выбора фитопрепаратов (1,2,3,4,5,6,8,9,10) Изменение качества мясных продуктов Исследование антиоксидантных свойств в процессе холодильного хранения экстрактов розмарина на свином шпике Моделирование и оптимизация процесса стабилизации липидов мясных полуфабрикатов, установление рациональных дозировок экстрактов розмарина и зеленого чая Выявление антиокислительной способностей экстракта розмарина и зеленого чая при хранении охлажденных и замороженных рубленых мясных полуфабрикатов Исследование органолептических характеристик рубленых мясных полуфабрикатов в Исследование жирнокислотного состава рубленых мясных полуфабрикатов в процессе холодильного хранения при температуре 2-4°С (20) Определение содержания макро- и микроэлементов в полуфабрикатах с антиоксидантными экстрактами (6) Обоснование сроков годности рубленых мясных замороженных полуфабрикатов и исследование показателей безопасности (1-24) Разработка проекта технической документации и определение экономической эффективности производства замороженных рубленых полуфабрикатов из мяса свинины и говядины с использованием экстрактов розмарина и зеленого чая Определяемые показатели: 1 – влага, 2 – жир, 3 – белок, 4 – хлористый натрий, 5 – углеводы, 6 – минеральные вещества, 7 – амино-аммиачный азот, 8 – содержание макро- и микроэлементов, 9 – рН, 10 – кислотность, 10 – ВУС, 11 – активность воды, 12 – азотистые вещества, 13 – токсичные элементы, 14 – антибиотики, 15 – кислотное число, 16 – перекисное число, 17 – ЛЖК, 18 – тиобарбитуровое число, 19 – органолептические показатели, 20 – жирнокислотный состав, 21 – суммарное содержание гидрофильных антиоксидантов, 22 – суммарное содержание липофильных антиоксидантов, 23 – микробиологические показатели безопасности, 24 – биологическая безопасность с применением тест-объекта Stylonychia mytilus.

Рисунок 1 – Программно-целевая схема проведения исследований при температуре не выше минус 18оС (210 суток). Эффективность антиоксидантов оценивалась по динамике показателей, характеризующих изменения в липидах измельченного шпика охлажденного или замороженного и полуфабрикатов, в которые вносили экстракты (от 0,012 до 0,2% к массе).

Отбор средних проб, подготовку их к анализу проводили по ГОСТ Р 51447. В работе использовали стандартные и общепринятые органолептические, физикохимические, микробиологические и токсикологические методы исследований.

Для характеристики химического состава экстрактов, мясного сырья и полуфабрикатов определяли: массовую долю влаги – по ГОСТ 4288, ГОСТ 9794, массовую долю белка – методом Кьельдаля по ГОСТ 25011, массовую долю жира в аппарате Сокслета по ГОСТ 23042, массовую долю хлористого натрия – по ГОСТ 9957, массовую долю минеральных веществ [Антипова, 2004], количество углеводов расчетным методом. Жирнокислотный состав липидов исследовали методом газовой хроматографии; амино-аммиачный азот – формольным титрованием по Софронову; рН – в водной вытяжке [Антипова, 2004], содержание макро- и микроэлементов определяли атомно-абсорбционным методом; кислотность – по ГОСТ 4288; влагоудерживающую способность – методом Грау и Гамма в модификации Воловинской, активность воды – в соответствии с ISO 21807:2004.

Для оценки безопасности определяли в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01:

токсичные элементы, антибиотики, пестициды, радионуклиды, нитрозамины, микробиологические показатели. Органолептический анализ образцов проводили после термической обработки (обжаривания) по показателям внешний вид, цвет, запах, консистенция, вкус и сочность по пятибалльной шкале согласно ГОСТ 9959. Динамику гидролитической и окислительной порчи липидов определяли по кислотным (КЧ), перекисным (ПЧ), тиобарбитуровым (ТБЧ) числам и содержанию летучих жирных кислот [Крылова, Лясковская, 1965, ГОСТ 8285-91, Антипова, 2002]. КЧ и ПЧ определяли в мисцелле после выделения липидов хлороформом с обезвоживанием образцов безводным сульфатом натрия. В зависимости от цели и условий эксперимента показатели определяли с периодичностью от 24 часов до 30 суток. Результаты по данным 3-х-кратных повторностей обрабатывали методами статистического анализа с использованием пакета Microsoft Office Excel 2003, доверительная вероятность – 95%.

В третьей главе «Результаты исследований и их обсуждение» на основании собственных результатов и литературных данных оценены химический состав рубленых мясных полуфабрикатов, уровни гидролитических и окислительных процессов в липидной фракции, результаты воздействия антиокислителей на процессы, происходящие при холодильном хранении полуфабрикатов.

В соответствии с ГОСТ Р 52675 продукция относится к категории В, в которой нормируется содержание белка не менее 10% и жира не более 50%. При таком высоком допускаемом содержании жира естественно ожидать интенсивное развитие в продукте гидролитических и окислительных процессов по схеме разветвленных цепных реакций. Приготовленные нами полуфабрикаты (котлеты) содержали воды от до 63%, белка от 12 до 19%, жира от 13 до 26% (табл. 1).

Таблица 1 - Химический состав рубленых мясных полуфабрикатов, % Номера В зависимости от качества исходного сырья, КЧ липидов колеблется от 2,29 до 3,07 мг КОН на 1 г, перекисное от 1,10 до 3,62 ммоль активного кислорода на 1 кг, тиобарбитуровое – от 0,12 до 2,8 ед. опт. плотности, летучих жирных кислот – от 0, до 0,57 см3 0,2 н. NaOH. Хотя в животных жирах преобладают насыщенные жирные кислоты, отсутствие естественных антиокислителей в свином шпике и жире и присутствие гемовых пигментов в говядине и свинине делают жировую фракцию полуфабрикатов неустойчивой при холодильном хранении. Рубленые полуфабрикаты являются особенно скоропортящимися продуктами [Доценко и др., 2005]. Исследование для характеристики возможной хранимоспособности рубленых мясных ЗПФ активности воды показало ее высокий уровень (0,982-0,984). Внесение антиоксидантных экстрактов не оказало положительного влияния на этот показатель, но в замороженных образцах в течение 6 месяцев хранения уровень КМАФАнМ значительно ниже – (5,86,5)·103 (допустимо не выше 5·106 КОЕ/г). И защита липидной составляющей продукта становится важной приоритетной задачей при производстве мясных полуфабрикатов. Отмечается некоторое влияние вносимых экстрактов на белковые системы, в частности, на их способность удерживать влагу. Так, содержание влаги за 6 месяцев в контрольном образце снизилось на 3,7%, а с экстрактом розмарина – на 1,5%, с экстрактом зеленого чая – на 1,0% от первоначального значения.

холодильного хранения при температурах 4±2°С (охлажденных) и не выше минус 18°С (замороженных) выявили интенсивные гидролитические и окислительные процессы. В охлажденных полуфабрикатах окислению способствуют как ферменты сырья, так и ферменты микроорганизмов. В замороженных, в которых роста микрофлоры не выявлено (и к концу хранения КМАФАнМ даже снижается), гидролиз и окисление липидов вызываются тканевыми липазами и липоксигеназами, активными и при низких температурах, и Aw. По отношению к первоначальному значению в замороженных образцах КЧ возросло на 68,1%, ТБЧ на 120% и содержание ЛЖК на 100%. ПЧ от 0,05 возросло за 180 суток хранения до 50,15 ммоль активного кислорода, что является следствием интенсивных гидролитических и окислительных процессов. По органолептическим признакам в термически обработанных полуфабрикатах уже после 90 суток хранения в замороженном виде фиксируются вкус и запах прогорклости «старого жира», качество образцов становится неудовлетворительным.

При работе предприятий на замороженном сырье уже в исходном, особенно жиросодержащем сырье, возможны гидролитические и окислительные изменения, приводящие к снижению стойкости полуфабрикатов в хранении.

охлажденного и того же шпика, предварительно хранившегося в замороженном состоянии 30 суток (измельченные образцы хранили для ускорения биохимических процессов при температуре 4±2°С в течение 7 суток) показало, что КЧ, ПЧ и ТБЧ оказались значительно выше в замороженном шпике не только на всем протяжении хранения, но даже в его начале. КЧ возросли в 1,6-2,0 раза, ПЧ – в 12 раз даже в начале хранения, а к концу его – более чем в 60 раз, ТБЧ – в 3 раза. Таким образом, качество замороженных полуфабрикатов в значительной степени определяется не только биохимическими изменениями продукции, но и качеством исходного сырья, особенно жиросодержащего.

Выбор натуральных антиоксидантов для стабилизации липидов мясных ЗПФ проводился на основе определения антиоксидантной активности и химического состава фитопрепаратов различных производителей. Результаты измерения содержания липофильных и гидрофильных антиоксидантов амперометрическим методом (табл. 2) показали наибольшее содержание их в экстрактах розмарина (Kalsec, Danisco, ООО «Караван») и зеленого чая (Danisco) [Шарыгина, Байдалинова, 2011].

Таблица 2 – Суммарное содержание антиоксидантов в растительных экстрактах Наименование экстрактов, жирорастворимых водорастворимых фирмы-производители (ССЖА), мг/г, стандарт (ССА/ТСА), мг/мл, Экстракт шалфея (Aquaresin Sage, Dalmatian, NS), Kalsec Экстракт розмарина (Herbalox® TYPE XT-W), Kalsec Экстракт пажитника (Aquaresin Fenugreek), Kalsec Экстракт имбиря (Aquaresin Oil of Green Ginger), Kalsec Экстракт розмарина (Aquaresin Rosemary, NS), Kalsec Экстракт розмарина Danisco Экстракт зеленого чая (GUARDIANTM Green Tea Extract), 82, 30±0,42 159663,0±25,00 (мг/г) Danisco Экстракт розмарина (FORTIUMTM RG20 liquid), Kemin Экстракт розмарина и зеленого чая (Natur FORTTM 12 liquid), Kemin Эти фитопрепараты были выбраны для исследований. Экстракт розмарина производства Kemin, согласно спецификации производителя, усилен внесением галловой кислоты. По этой причине данный экстракт нами не исследовался.

При экспериментах установлено, что экстракт розмарина (Kalsec) – это жиросодержащий препарат (96,4% липидов), в препарате розмарина (Danisco) липидная фракция составляет 57,2%, а 35,4% – влага и летучие вещества. В СО2-экстракте 43,0% – содержание липидов, содержание влаги и летучих веществ – 52,6%. В порошкообразном водорастворимом экстракте зеленого чая 70,4% приходится на минеральные компоненты – это поваренная соль в качестве носителя экстракта. По содержанию органических кислот и активных агентов – биофлавоноидов, дубильных веществ выделяется экстракт зеленого чая – 35-37% [Байдалинова, Шарыгина, 2011].

Его катехины могут тормозить окислительные процессы за счет способности связывать свободные радикалы и формировать хелатные комплексы с ионами железа.

на свином шпике (массовая доля жира – 82,6±0,5%, белка – 1,4±0,1%) для исключения влияния белковых и других компонентов на гидролиз и окисление липидов (рис. 2).

Кислотное число, мг КОН на 1 г жира ед. оптической плотности Тиобарбитуровое число, Рисунок 2 – Изменение кислотных (а), перекисных (б) и тиобарбитуровых чисел (в) в свином шпике с экстрактами в процессе холодильного хранения при 4±2°С производства Danisco, Kalsec и ООО «Караван» в количествах 0,2; 0,2 и 0,012% к массе соответственно. Контроль – образец без экстрактов. Образцы хранили при 4±2°С, оценивая степень деградации липидов по изменениям КЧ, ПЧ, ТБЧ. До 11 суток (рис.

2а) гидролитические изменения в жирах протекали примерно с равными скоростями для всех образцов. Образующиеся свободные жирные кислоты включаются в окислительные процессы и картина резко отличается (рис. 2б и 2в). На пятые сутки содержание перекисей и карбонильных соединений в контрольном образце (без экстрактов) повышается. На 11-е сутки перекисное число липидов этого образца превышает 41,2 ммоль активного кислорода, а в образцах с антиокислителями оно не выше 0,65.

В контрольном образце уже интенсивен запах старого жира, отсутствующий в образцах с розмарином. ТБЧ в контрольном образце – 0,24 единиц оптической плотности (рис. 2в), а с экстрактами – не выше 0,05-0,1 единиц [Шарыгина, Байдалинова, 2011].

Установлено, что все экстракты в выбранных дозировках эффективны и могут быть проранжированы так: экстракт розмарина (Kalsec) CO2-экстракт розмарина (ООО «Караван») экстракт розмарина (Danisco). Отечественный экстракт (ООО «Караван») по эффективности не уступает зарубежным. Эффект розмарина может обеспечиваться способностью карнозиновой кислоты, как основного антиоксиданта и всех ее промежуточных форм, в процессе трансформации связывать свободные радикалы, образующиеся в липидах [Семенова, 2006].

В разделе «Обоснование дозировок экстракта розмарина с использованием метода математического моделирования эксперимента» устанавливали параметры, обеспечивающие стабилизацию липидов мясных полуфабрикатов антиоксидантными экстрактами. Эксперименты проводили с использованием ОЦКП второго порядка для двух факторов. Предварительно из факторов, влияющих на процессы окисления липидов, выбраны основные: массовая доля экстракта розмарина (% к массе фарша) и продолжительность хранения образцов (сутки, табл. 3).

Таблица 3 – Факторы окисления липидов мясных полуфабрикатов, уровни, пределы и интервалы их варьирования при моделировании процесса Фактор в кодированном виде Массовая доля экстракта розмарина (Х2),% от массы фарша Параметром оптимизации математической модели Y для повышения объективности результатов исследования выбран безразмерный обобщенный показатель, объединяющий четыре различных по физическому смыслу и единицам измерения частных отклика, совокупность которых позволяет комплексно оценить органолептические достоинства и эффективность процесса окисления липидов продукта: КЧ, мг КОН на 1 г, ПЧ, ммоль активного кислорода на 1 кг, ТБЧ - ед. оптической плотности, органолептическая оценка продукта (О, баллы по ГОСТ 9959-91).

Обобщение различных по физическому смыслу и единицам измерения частных откликов при расчете обобщенного параметра оптимизации проводили по методике безразмерной шкалы с учетом приближения к «идеалу». В качестве «идеалов» считали КЧ = 2,0 мг КОН/1 г, ПЧ = 0,60 ммоль активного О2 на кг, ТБЧ = 0,120 ед. оптической плотности (параметры определены в предварительных опытах) и органолептическая оценка О = 5 баллов (соответственно для частных откликов Y1, Y2, Y3 и Y4).

Для получения достоверных данных ряд показателей поддерживали на одном уровне: состав, способы упаковки, температурные условия хранения (4±2оС), способ подготовки к дегустационной оценке.

Таблица 4 – План эксперимента и результаты его реализации при моделировании и оптимизации процесса стабилизации липидов мясных полуфабрикатов Реализация плана эксперимента (табл. 4) и обработка полученных данных позволили рассчитать параметры уравнения (1), адекватно связывающего обобщенный параметр оптимизации с изменяемыми факторами, которое позволяет прогнозировать качество продукта:

y = 0,6404 + 0,3039Х1 + 0,0302 Х2 + 0,0149 Х1Х2 + 0,3003 Х12 – 0,3931 Х22 (1).

Перевод кодированной математической модели на натуральный уровень позволил получить функцию отклика (2), связывающую обобщенный параметр оптимизации и факторы дозировок экстракта розмарина и сроков хранения продукта, выраженные в физических единицах измерения следующим образом:

Y = - 0,8200 – 0,2381Х1 + 32,7365 Х2 +0,1490 Х1Х2 + 0,0750 Х12 - 155,88 Х22 (2).

Оптимальные значения факторов, установленные методом математического дифференцирования: количество экстракта – 0,105% к массе фарша, продолжительность возможного торможения окисления – 2,58 суток при температуре 4±2оС.

Экспериментальная проверка полученных значений в специальной серии экспериментов по стабилизации липидов в составе мясных полуфабрикатов на основе тех же частных откликов (КЧ, ПЧ, ТБЧ и органолептическая оценка) подтвердила факт оптимизации процесса стабилизации липидов мясных полуфабрикатов выбранной дозировкой экстракта розмарина. Оптимальная дозировка экстракта зеленого чая установлена по физико-химическим показателям и органолептическим параметрам продукции на уровне 0,05%.

Для исследования влияния антиоксидантной активности экстрактов розмарина и зеленого чая на гидролитические и окислительные процессы при хранении охлажденных и замороженных полуфабрикатов образцы с экстрактами розмарина и зеленого чая (0,1 и 0,05% соответственно) и контрольные хранили при 4±2оС. Параллельно замороженные образцы хранили при температуре не выше минус экспериментальные по внешнему виду, вкусу и аромату различий не имели. Все образцы характеризовались высокой влагоудерживающей способностью.

Динамика гидролитических и окислительных процессов в полуфабрикатах при температуре 4±2оС (рис. 3) показывает достаточно высокую стойкость всех образцов.

Повышенное КЧ с экстрактом зеленого чая может быть связано с природными особенностями этого антиокислителя (повышенное содержание органических кислот). По ПЧ прослеживается тенденция более низких значений в образцах с зеленым чаем и розмарином. Образование вторичных продуктов окисления (ТБЧ) в контрольных образцах заметно интенсивнее, чем в образцах с антиоксидантами.

Снижение количества летучих жирных кислот в конце хранения может быть вызвано процессами их декарбоксилирования. При органолептической оценке продукции в ходе хранения зафиксированы лучшие вкусовые свойства в образцах с экстрактами розмарина и зеленого чая.

контроль; экстракт зеленого чая (Danisco); экстракт розмарина (Danisco) Рисунок 3 – Изменение КЧ (а), ПЧ (б), ТБЧ (в), содержания летучих жирных кислот (г) липидов мясных полуфабрикатов в процессе хранения при 4±2оС Экспериментальные данные свидетельствуют о различной стойкости липидов и в замороженных образцах (рис. 4). Изменения КЧ, ПЧ, ТБЧ и количеств летучих жирных кислот (особенно ПЧ) наглядно доказывают эффективность воздействия экстрактов на липиды по сравнению с контрольным образцом (без экстрактов).

По органолептическим показателям качество контрольных образцов уже после 90 суток хранения оценивается как «неудовлетворительное». Порог восприятия (минимальная ощущаемая органами чувств человека концентрация) у продуктов окисления липидов достаточно низкий, что ограничивает срок годности мясных ЗПФ.

Выполненные исследования свидетельствуют о тормозящем действии на гидролитические и окислительные процессы в липидах как охлажденных, так и замороженных полуфабрикатов экстрактов розмарина и зеленого чая за счет влияния активных компонентов экстрактов (фенольных дитерпенов, в том числе карнозиновой кислоты, эфирных масел, биофлавоноидов, катехинов) на цепные реакции. Это положительно сказывается на качестве полуфабрикатов и способствует улучшению вкуса, аромата и стабилизации цвета изделий.

контроль; экстракт зеленого чая (Danisco); экстракт розмарина (Danisco) Рисунок 4 – Динамика кислотных (a), перекисных (б), тиобарбитуровых чисел липидов (в), содержания летучих жирных кислот (г) замороженных мясных полуфабрикатов в процессе хранения при температуре не выше минус 18°С При исследовании влияния антиоксидантных составляющих растительных экстрактов на органолептические характеристики мясных ЗПФ (профильным методом) отмечены свойственные продуктам мясные вкус и аромат, плотная консистенция, сочность (рис.5). До 90 суток порочащих признаков и особых различий в оценках всех образцов не наблюдается. По истечении 90 суток в контрольном образце зафиксированы неприятные вкус и запах «старого сала», свидетельствующие об окислительной порче липидов, консистенция стала более рыхлой. По этой причине срок годности контрольных образцов – 90 суток. Положительная оценка образцов с экстрактами розмарина и зеленого чая продолжала сохраняться до 207 суток.

Качество оставалось «удовлетворительным» (рис. 5).

полуфабрикатов проводилось по истечении 14 суток хранения образцов.

а – контроль, б – с экстрактом розмарина, в – с экстрактом зеленого чая Рисунок 5 – Органолептическая оценка качества замороженных мясных полуфабрикатов после 207 суток хранения при температуре минус 18°С При оценке жирнокислотной сбалансированности липидов использовали критерий [Липатов, Лисицын, 1996], характеризующий набор, массовые доли насыщенных (НЖК), мононенасыщенных (МНЖК) и полиненасыщенных (ПНЖК) жирных кислот (табл.5). Отмечено снижение ПНЖК и рост МНЖК и НЖК в контрольном образце Таблица 5 – Жирнокислотный состав липидов мясных полуфабрикатов, % к сумме жирных кислот Сумма насыщенных кислот (НЖК) Сумма мононенасыщенных кислот (МНЖК) Сумма полиненасыщенных кислот (ПНЖК) Соотношение ПНЖК:МНЖК:НЖК Сумма полиненасыщенных -6 кислот Сумма полиненасыщенных -3 кислот при уменьшении -6 и -3 ПНЖК. Можно считать, что содержащиеся в экстрактах розмарина и особенно зеленого чая фенольные соединения, утилизирующие гидрокси- и пероксидные радикалы, способствуют обрыву цепных реакций и стабилизации ПНЖК, а также ингибированию проокислительного действия ионов Fe.

При обосновании сроков годности рубленых мясных замороженных полуфабрикатов и исследование показателей безопасности хранимоспособность определяли по органолептическим, микробиологическим показателям, гидролитическим и окислительным процессам в липидах, показателям безопасности (токсичности), в соответствии с МУК 4.2.1874-04 с учетом коэффициента резерва 1,15. По истечении 207 суток ЗПФ с экстрактами розмарина и зеленого чая соответствовали показателям безопасности (СанПиН 2.3.2.1078-01), органолептические характеристики оставались стабильными на протяжении всего периода наблюдений. Сроки годности ЗПФ с экстрактами как розмарина, так и зеленого чая составляют 6 месяцев, т.е. увеличиваются вдвое. Срок годности контрольного образца составляет 3 месяца.

Оценка биологической безопасности мясных полуфабрикатов с антиоксидантными экстрактами методом биотестирования с применением тест-объекта Stylonichia mytilus (ГОСТ Р 52337-2005) после 6 месяцев хранения показала высокую степень выживаемости инфузорий (100%), что свидетельствует о «нетоксичности»

продукции с экстрактами.

Полуфабрикаты с антиоксидантными экстрактами характеризуются увеличенным количеством биологически ценного калия, высоким содержанием микроэлементов железа (785-786 мг/100 г) и марганца (152-155 мкг/100г).

В четвертой главе представлена усовершенствованная технология рубленых мясных полуфабрикатов. Сырье, используемое мясоперерабатывающими предприятиями, дефицитно по содержанию мышечных солерастворимых белков, для создания устойчивой эмульсии фарша необходимо вносить соевые изоляты или другие белоксодержащие компоненты. Свиной шпик необходимо вносить в виде белковожировой эмульсии (в связанном состоянии), что снижает потери при последующей термообработке. В качестве антиоксидантных целесообразно применять экстракты розмарина (фирмы Danisco, Kalsec и ООО «Караван»), а также экстракт зеленого чая фирмы Danisco. Уточнялись технологические операции измельчения сырья, приготовления фаршевой массы [Байдалинова, Шарыгина, 2011]. Так как экстракция белков мяса наиболее эффективна при близкриоскопической температуре около минус 2°С [Рогов и др., 2009], температура фарша перед формованием контролировалась и не превышала минус 1±1°С за счет внесения воды в виде льда. Формование осуществлялось в формовочных аппаратах при давлении 0,5-1,0 МПа, замораживание изделий – при температуре минус 38-46°С с достижением температуры в толще продукта не выше минус 18°С за 3-5 минут. Толщина изделий не более 20 мм.

Предложенная технология (рис. 6) [Байдалинова, Шарыгина, 2011] апробирована в производственных условиях на ООО «Конкордия» на действующем оборудовании.

5.1 Прием, хранение и подготовка вспомогательных ингредиентов 5.2 Приготовление белково-жировой эмульсии с внесением экстрактов 5.3 Приготовление гидратированного текстурироПрием, хранение ванного соевого белка 9.1 Прием, хранение и 9 Упаковывание в транспортную тару подготовка транспортной тары Рисунок 6 – Усовершенствованная технологическая схема производства рубленых мясных замороженных полуфабрикатов Для эффективного распределения, полного растворения или диспергирования малых доз антиокислителей потребовалась разработка способа внесения их в фарш.

Рекомендовано вносить фитопрепараты при изготовлении белково-жировой эмульсии (шпик свиной: вода: белок соевый изолированный 4:4:1). Белковая эмульсия равномерно распределятся в фарше при перемешивании в течение 3-4 мин.

По показателям безопасности и органолептическим характеристикам подтвержден срок годности продукции – 6 месяцев при температуре не выше минус 18°С.

Апробированные рецептуры и режимы технологических процессов включены в техническую документацию ТУ 9214-001-48752993-2011 «Полуфабрикаты рубленые из мяса свинины, говядины быстрозамороженные. Технические условия» и ТИ.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования растительных экстрактов с антиокислительными свойствами при производстве мясных рубленых ЗПФ для торможения окислительной порчи их липидов и стабилизации белковых систем.

2. Изучена антиоксидантная активность растительных экстрактов. Установлено, что наибольшее содержание суммарных жирорастворимых и водорастворимых антиоксидантов имеют экстракты розмарина и зеленого чая.

3. Исследовано влияние антиоксидантных компонентов экстрактов розмарина и зеленого чая на показатели гидролитических и окислительных процессов в липидах мясных охлажденных и замороженных полуфабрикатов. Показано, что применение для стабилизации липидов рубленых мясных полуфабрикатов экстрактов розмарина и зеленого чая позволяет понизить скорости образования продуктов гидролиза, первичного и вторичного окисления липидов (кислотных, пероксидных и тиобарбитуровых чисел, содержания летучих жирных кислот).

4. На основании результатов математического планирования эксперимента, исследования физико-химических показателей и органолептической оценки продукции установлены оптимальные уровни внесения функциональных ингредиентов в фаршевые системы мясных рубленых полуфабрикатов – 0,1% для экстракта розмарина и 0,05% для экстракта зеленого чая к массе фарша.

5. Установлено влияние экстрактов розмарина и зеленого чая на стабилизацию жирнокислотного состава липидов свиного шпика и мясных полуфабрикатов. В отношении сохранения полиненасыщенных жирных кислот экстракт зеленого чая проявляет бльшую эффективность.

6. На основании динамики показателей гидролитических и окислительных процессов в липидах и органолептической оценки выявлена эффективность экстрактов розмарина и зеленого чая при производстве рубленых мясных ЗПФ. Применение антиоксидантов позволяет вдвое увеличить сроки годности мясных рубленых ЗПФ.

7. Предложена усовершенствованная технология мясных рубленых ЗПФ, ответственными в которой являются степень измельчения мясного сырья и процесс внесения антиоксидантов. Установлена степень измельчения сырья – 8-12 мм, шпик необходимо вносить в виде белково-жировой эмульсии. Экстракты вносить в белково-жировую эмульсию при ее приготовлении, эмульсию равномерно распределять в фаршевой массе при перемешивании.

8. Установлена безвредность продукции с антиоксидантами методом биотестирования с применением в качестве тест-объекта инфузории Stylonichia mytilus.

9. Проведена производственная проверка усовершенствованной технологии мясных рубленых ЗПФ с растительными экстрактами. Комплексная оценка произведенных полуфабрикатов показала соответствие их по показателям безопасности и пищевой ценности требованиям СанПиН 2.3.2.1078- 01 и ГОСТ Р 52675-2006.

10. Разработана техническая документация (ТУ 9214-001-48752993-2011 «Полуфабрикаты рубленые из мяса свинины, говядины быстрозамороженные» и ТИ) с использованием экстрактов розмарина и зеленого чая. Экономические расчеты показали возможность получения дополнительной годовой прибыли свыше 10 млн. рублей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Фитоэкстракты в современном производстве мясных замороженных полуфабрикатов // Электронный научный журнал СПбГУНиПТ серия «Процессы и аппараты пищевых производств». – СПб, 2011. – № 1. – С.

218-228.

2. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Использование экстрактов розмарина как антиоксидантов в технологии мясных замороженных полуфабрикатов // Научнотехнический журнал «Известия вузов. Пищевая технология». – Краснодар, 2011. – № 2-3. – С. 35-37.

Публикации в других изданиях и материалах конференций:

3. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. К вопросу стабилизации липидов при производстве быстрозамороженных мясных полуфабрикатов // Материалы международной научно-практической конференции «Биотехнологические системы как один из инструментов реализации государственной программы развитиясельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 годы». – пос. Персиановский, ДонГАУ, 2008 г. – С. 39-42.

4. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. Эффективность использования растительных экстрактов в качестве биологически активных антиоксидантных препаратов в технологии липидсодержащих продуктов природного происхождения // Материалы V съезда Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова. – Москва, 2-4 декабря 2008 г. – С. 20-21.

5. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. Растительные экстракты для стабилизации липидов быстрозамороженных мясных полуфабрикатов // Труды VI международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2008». – Калининград, 21-23 октября 2008 г. – С. 281-283.

6. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Стабилизация липидов быстрозамороженных мясных полуфабрикатов // Сборник научных статей студентов, аспирантов и молодых ученых «Вестник молодежной науки – 2009». – Калининград, 2009 г. – С.

261-265.

7. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Быстрозамороженные мясные полуфабрикаты с растительными экстрактами для стабилизации липидов // Материалы международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2009». – Мурманск, 1-9 апреля 2009 г. – С. 460-463.

8. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. Пути развития производства поликомпонентных быстрозамороженных мясных полуфабрикатов функционального назначения // Материалы международной научно-практической конференции «Олимпиада 2014:

технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания». – Краснодар, 1-3 июня 2009 г. – С. 41-43.

9. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. Стабилизация липидов быстрозамороженных мясных полуфабрикатов // Научный журнал «Известия КГТУ». – Калининград, 2009. – № 15. – С. 78-83.

10. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. Изменение органолептических показателей быстрозамороженных мясных полуфабрикатов с растительными экстрактами в процессе хранения // Труды VII международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2009». – Калининград, 20-22 октября 2009 г. – С. 295-299.

11. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. К вопросу стабилизации качества быстрозамороженных мясных полуфабрикатов // Материалы IV международной научнотехнической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке».

– Санкт-Петербург, 25-27 ноября 2009 г. – С. 217-219.

12. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. Исследование качества замороженных мясных полуфабрикатов // Научный журнал «Известия КГТУ». – Калининград, 2010.

– № 17. – С. 74-78.

13. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Сравнительная эффективность растительных антиоксидантов на основе экстракта розмарина при производстве мясных замороженных изделий // Научный журнал «Известия КГТУ». – Калининград, 2010. – № 18. – С. 111-117.

14. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Замороженные мясные полуфабрикаты:

к вопросу производства // Сборник научных статей студентов, аспирантов и молодых ученых «Вестник молодежной науки – 2010». – Калининград, 2010. – С.248-252.

15. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Исследования по совершенствованию технологии замороженных реструктурированных мясных изделий // Труды VIII международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2010». – Калининград, 19-21 октября 2010 г. – С.112-116.

16. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Исследование антиокислительных свойств растительных экстрактов, применяемых в технологии мясных продуктов // Материалы IV научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология – для здорового питания и решения медико-социальных проблем». – Светлогорск Калининградской обл., 1-2 июля 2011 г. – С.124-125.

17. Байдалинова Л.С., Шарыгина Я.И. Характеристика компонентного состава растительных экстрактов и оценка их антиокислительного действия на мясные системы// Научный журнал «Известия КГТУ». – Калининград, 2011. – № 21. – С. 96-104.

18. Шарыгина Я.И., Байдалинова Л.С. Исследование антиоксидантных свойств фитоэкстрактов // Труды IX международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2011». – Калининград, 18-20 октября 2011 г. – С. 296-298.

Заказ №. Подписано в печать 2011 г. Формат 60х84 (1/16).

Тираж 100 экз. Объем 1,0 п.л.; 1,0 уч.-изд. л.

Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ», 236022, г. Калининград, Советский пр-кт,