close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка и применение комплекса биополимеров на основе растительного и животного сырья в технологии продуктов функциональной направленности

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
МЕЛЬНИКОВА ЕЛЕНА СЕРГЕЕВНА
РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСА БИОПОЛИМЕРОВ
НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ
В ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
НАПРАВЛЕННОСТИ
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, 2016
1
Работа выполнена в ФГБОУ ВО «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: Пономарева Елена Ивановна, доктор технических наук, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», кафедра технологии хлебопекарного,
кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств, профессор
Асадова Маргарита Григорьевна, кандидат
биологических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Курская государственная сельскохозяйственная
академия имени проф. И.И. Иванова», кафедра
технологии хранения и переработки растительного сырья, заведующий
Ведущая организация:
ФГБОУ ВО «Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина»
Защита диссертации состоится «16» сентября 2016 года в 12 часов
00 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.041.01 при ФГБОУ ВО
«Мичуринский государственный аграрный университет» по адресу:
393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, д. 101,
корпус 1, зал заседаний диссертационных советов, тел./факс (47545) 9-44-12,
E-mail: dissov@mgau.ru.
С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО « Мичуринский ГАУ» и на сайте www.mgau.ru, с
авторефератом на сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства
образования и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru
Автореферат разослан «____» ______________ 2016 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 220.041.01,
доктор с.-х. наук, доцент
2
.Ю.В.Гурьянова
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Современное мировое производство мясных
продуктов значительно продвинулось в вопросах эффективного регулирования свойств сырья и готовых продуктов с использованием различных пищевых добавок.
В связи с новыми подходами к производству пищи возникло новое направление – производство функциональных продуктов, преимущественно на
основе местных сырьевых ресурсов, в том числе и на мясной основе, обогащенных физиологически функциональными ингредиентами – пищевыми волокнами, незаменимыми аминокислотами, витаминами и минеральных веществами. Однако введение пищевых волокон в мясные системы приводит к неадекватной замене белка и снижению его массовой доли, что ограничивает
объемы применения препаратов и требует комплексного использования ингредиентов, чаще всего белковой и полисахаридной природы, при этом достигается наилучший эффект стабилизации качества пищевых систем.
В последнее время все большее внимание уделяется использованию в
производстве новых видов растительного сырья, которое можно с высокой
степенью вероятности считать натуральным из-за отсутствия химической,
ферментативной или иной модификации в процессе выделения и использования. Такой подход в наибольшей степени отвечает и запросам потребителей, которые хотят получить простую в приготовлении продукцию, полученную с использованием натуральных ингредиентов и отвечающую требованиям функционального питания.
Функциональную направленность пищевым системам придают физиологически активные ингредиенты, к которым в первую очередь относятся
пищевые волокна, острый дефицит которых наблюдается в пищевых рационах. Следует отметить, что сырье животного происхождения практически не
содержит этого функционального ингредиентами, и является наиболее подходящим объектом для обогащения. В связи с этим поиск новых сырьевых
ресурсов для получения пищевых волокон является важной задачей. К таким
ресурсам в первую очередь относятся корнеплоды, в том и числе и пастернак,
содержащий в своем составе значительное количество неперевариваемых углеводов. К тому же данный сырьевой ресурс является малоизученным с точки зрения использования в пищевых технологиях, особенно для получения
пищевых волокон.
Здесь перспективу имеет разработка и внедрение нового поколения
пищевых технологий, направленных на производство продуктов питания заданного химического состава и свойств, высокой биологической ценности, с
учетом потребностей различных социальных, профессиональных и возрастных групп населения, в том числе продуктов функционального питания,
обогащенных комплексами биополимеров белок-углеводной природы, регулирующих качество и нивелирующих недостатки мясного сырья, что в настоящее время является актуальным и своевременным и определяет актуальность диссертационной работы.
3
1.2 Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка технологии получения комбинированных мясных изделий на
основе ресурсов животного и нетрадиционного растительного сырья для повышения биологической ценности и расширения ассортимента выпускаемой
продукции.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1.Расширение сведений о химическом и морфологическом составе продовольственных корнеплодов пастернака;
2.Исследование условий получения и функционально – технологических
свойств микроструктурных особенностей порошкообразного полуфабриката
(пищевых волокон) корнеплодов пастернака;
3.Исследование функционально – технологических свойств и особенностей микроструктуры модельных фаршей с использованием комплекса белковых продуктов животного и растительного происхождения и пищевых волокон корнеплодов пастернака;
4. Обоснование рецептурного состава и определение качественных показателей, пищевой, биологической и энергетической ценности и безопасности
рубленных полуфабрикатов;
5. Применение методов математического моделирования и компонентной оптимизации рецептурного состава продуктов;
6.Разработка нормативно-технической документации на новые виды
продуктов и проведение производственных испытаний технологии адаптированных функциональных продуктов.
1.3 Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования корнеплодов пастернака для получения пищевых волокон. Исследованы физико – химические,
функционально – технологические, микроструктурные и микробиологические
свойства выделенных пищевых волокон.
Обоснованы рецептурные композиции биополимеров высокой функциональности, выявлены закономерности изменения их функционально – технологических свойств при различном соотношении рецептурных ингредиентов,
предложены пути их применения в технологии фаршевых продуктов комбинированного состава. Методом электронной микроскопии доказана специфическая ориентация прочного каркаса мясной матрицы и равномерного распределения биополимерного комплекса, усиливающего образование коагуляционно – конденсационной структуры.
Выявлено положительное влияние разработанных комплексных биополимеров на основе растительного и животного сырья на стабилизацию вкусоароматического профиля мясных систем комбинированного состава с использованием пьезокварцевого микровзвешивания с методологией «электронный
нос».
1.4 Практическая значимость. Разработана технология получения пищевых волокон на основе корнеплодов пастернака «ПастЭко», обоснованы условия сушки волокон с использованием инфракрасной сушки и определены
функционально – технологические, физико – химические свойства. Изучены
4
функционально – технологические свойства модельных фаршевых систем с
добавление пищевых волокон «ПастЭко» и их комплексами с белками растительного и животного происхождения. В производственных условиях ИП
«Кузминцев» (г. Воронеж) проведена апробация мясных полуфабрикатов –
котлеты «Российские» и колбасок для жарки – купаты «Воронежские». Разработаны проекты технических условий: ТУ 9110-00492894-004 – 15 «Полуфабрикат порошкообразный из кореньев пастернака», ТУ 9214-005-004928942015 “Полуфабрикаты рубленные замороженные, обогащенные” и ТУ 9213 –
006 – 00492894 – 2015 «Колбаски для жарки – купаты, охлажденные». Рассчитана себестоимость производства новых видов обогащенных изделий.
1.5 Основные положения, выносимые на защиту
- условия получения, физико – химические, функционально – технологические и микроструктурные особенности пищевых волокон пастернака;
- оптимизация состава мясных систем с использованием комплексных
смесей с заданным составом и уровнем функциональных показателей;
- рецептурно – компонентные решения по использованию комплексных
смесей в технологии рубленных полуфабрикатов.
1.6 Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались и докладывались на 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.), международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию факультета пищевых технологий «Состояние, проблемы и
перспективы производства и переработки сельскохозяйственной продукции»
(Уфа, 2011), Всероссийской научно-практической конференции молодых
ученых и специалистов, посвященные 100-летию Воронежского государственного аграрного университета им. Императора Петра I «Инновационные
технологии и технические средства для АПК» (Воронеж, 2011 г, 2014 г), научно – практических конференциях ВГАУ им. императора Петра I «Актуальные вопросы технологий производства, переработки и хранения сельскохозяйственной продукции и товароведения» (2012, 2013), международной научной интернет-конференции «Биотехнология. Взгляд в будущее» (Казань,
2013 г), международной научно-практической конференции, посвященной
100-летию ВГАУ и 20-летию образования факультета технологии и товароведения «Производство и переработка сельскохозяйственной продукции:
Менеджмент качества и безопасности (Воронеж, 2013, 2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в
том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 207 страницах,
включает 119 рисунков и 55 таблиц. Диссертация состоит из введения, обзора
литературных источников, экспериментальной части, выводов, библиографического списка литературы, приложений. Список литературы включает
209 источников.
5
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.
На основе анализа научно-технической и патентной литературы представлены современные тенденции использования пищевых волокон с медико-биологической точки зрения в составе мясных комбинированных фаршевых систем. Рассмотрены возможности обогащения мясных изделий композитами, полученными на основе животного и растительного сырья, с целью
получения продуктов питания с функциональными свойствами.
2.2 Экспериментальная часть
Экспериментальные исследования проводили в условиях лаборатории
кафедры ТПРП, лаборатории биологических анализов ВГАУ, исследовательской лаборатории кафедры мясного и рыбного сырья, кафедры аналитической химии ВГУИТ, Орехо - Зуевского филиала федерального государственного учреждения «Менделеевский центр стандартизации, методологии и сертификации», кафедры аналитической химии ВГУИТ, Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института патологии, фармакологии и
терапии, испытательной лаборатории АНО «НТЦ» Комбикорм».
2.2.1 Объекты и методы исследования.
Для достижения поставленных целей и задач была разработана схема
экспериментальных исследований. При изучении целевых показателей, позволяющих комплексно оценить пищевую и биологическую ценность разработанных продуктов, пользовались следующими методами.
Массовую долю влаги определяли в соответствии с требованиями ГОСТ
51479-99, определение массовой доли жира в сырье и модельных фаршах методом Ружковского в аппарате Сокслета (SER-148 фирмы «Velp») в соответствии с ГОСТ 23042, зольность продуктов определяли по ГОСТ 26226-95,
массовую долю хлорида натрия определяли в водной вытяжке из продукта
методом Мора в нейтральной среде по ГОСТ 9957-73, сырой протеин – по
ГОСТ 134964 – 93, влагу – по ГОСТ 13496.3 – 92, сырую золу – по ГОСТ
26226 – 95, массовую долю сырой клетчатки – по ГОСТ 13496.2 – 91.
Количественное определение углеводных фракций проводили: крахмала
- методом Эверса, редуцирующих сахаров - методом Бертрана и фотоколориметрически.
Массовую долю белка в продуктах определяли фотометрически и методом Кьельдаля в соответствии с рекомендациями на полуавтоматическом
приборе Kjeltec System 1002 «Tecator» и по ГОСТ 13496.4-93.
Аминокислотный состав исследовали методом ионообменной хроматографии на автоматическом аминокислотном анализаторе марки ААА-881.
Определение липидных компонентов проводили методом жидкостной
хроматографии. Определение массовой доли клетчатки – в соответствии с
требованиями ГОСТ 13496 – 91, крахмала – методом Эверса.
6
ВСС определяли методом прессования по Грау – Хаму в модификации
В. Воловинской и Б. Кельмана.
Влаго- и жироудерживающую способность фаршей определяли при тепловой обработке методом последовательного определения основных функциональных свойств фарша из одной навески, разработанной сотрудниками
ВНИИМПа.
Качество готовых изделий определяли по стандартным методикам, регламентированным действующей технической и нормативной документацией.
Органолептические показатели – по ГОСТ 9959 – 91.
Исследования проводили в трехкратной повторности. В работе применяли методы математической обработки экспериментальных данных, а
также методы математического моделирования и обработку данных в программе «STATISTICA 7.0».
Графические зависимости на рисунках представлены после обработки
экспериментальных данных по методу наименьших квадратов, реализованные в Microsoft Ехсе1.
2.2.2 Основные результаты исследований
Исследование условий получения и химического состава
пищевых волокон пастернака
На первой стадии проводится мойка корнеплодов пастернака и измельчение до размера частиц 2,0 - 10,0 мм, что позволяет удалять из измельченных корнеплодов растворимые вещества: моно – и дисахариды, гликозиды,
алкалоиды, минеральные соединения, моно – и дисахариды, которые обуславливают нежелательный вкус и запах.
На этапе измельчения наблюдается потемнение массы, вызванное образованием коричнево-черных, серо-розовых красящих веществ меланинов.
Причиной этого являются фенольные соединения - тирозин и пирокатехин,
содержание которых составляет примерно от 0,005 до 0,02 % в зависимости
от перерабатываемой массы. Для предотвращения потемнения измельченной
массы корнеплодов пастернака необходимо использовать реагенты, снижающие активность полифенолоксидазы и, тем самым, способствующие
торможению реакции образования меланинов.
В качестве ингибирующих реагентов проверено влияние восстановителей - Na2S2O3 и Na2SO3; окислителя - пероксида водорода и аскорбиновой кислоты, благодаря восстанавливающим свойствам которых происходит блокирование кислорода и, как следствие, снижение активности полифенолоксидазы и предотвращение потемнения.
Установлено, что ингибиторы окислительных ферментов оказывают эффективное действие при введении в реакционную среду в момент измельчения массы пастернака. Так, при добавлении Na2S2O3 с массовой долей
0,020...0,025 % к измельченной массе на стадии измельчения сырья белизна
пищевых волокон составляет 80...82 ед. пр., а после измельчения - 60...62
ед.пр.
Для определения расхода Na2S2O3 и Na2SO3 и продолжительности их
7
контакта со шротом пастернака эксперимент проводили следующим образом:
при измельчении добавляли раствор, ингибирующий полифенолоксидазу
(гидромуль - 1:0,5), при этом массовую долю Na2S2O3 и Na2SO3 варьировали
в пределе 0,005...0,050 % к измельченной массе. Измельченное сырье выдерживали в растворе в течение: 5; 10; 20; 30 или 40 мин, затем прессовали,
промывали водой с температурой 20°С до содержания сахарозы 2...3% и обрабатывали водой с температурой 60°С в течение 15 мин и сушили до влажности 6,0 % инфракрасным способом (температура 330ºК, продолжительность 2,5 -3,0 ч). Высушенный продукт измельчали и просеивали. Его белизну определяли на приборе РЗ-БПЛ.
Предлагаемая технология предусматривает введение ингибирующего
раствора при соотношении измельченная масса: раствор - 1:0,5 разбрызгиванием через пульверизатор. Измельченная масса находится под слоем раствора ингибитора, что увеличивает поверхность смачивания, происходит более
равномерное и полное омывание шрота корнеплодов пастернака, и нет контакта с кислородом воздуха. Это способствует сохранению ее нативного цвета. После обработки массу прессуют. Отжатый сок с содержанием СВ
14...16%, предлагается направлять на очистку и сгущение для получения
концентрата.
Промывание, позволяющее извлечь большую часть (90%) сахарозы и
других растворимых веществ, проводили при температуре не выше 20°С в
течение 20…30 мин. Если выжимки недостаточно обессахарены, то воздействие на них воды с температурой выше 20 °С приводит к увеличению цветности и появлению нежелательного вкуса из-за активации энзимов, не ингибированных Na2S2O3.
Изучено влияние температуры и продолжительности обработки измельченной массы пастернака водой на показатель белизны волокон. Измельченную массу, обработанную раствором Na2S2O3 с массовой долей 0,02 % к
шроту в течение 20 мин, промывали водой, температуру которой изменяли в
пределе от 20 до 80°С при продолжительности от 5 до 60 мин.
Рациональными параметрами обработки измельченной массы горячей
водой, при которых наблюдается наибольшее значение белизны волокон, являются 65...70°С и 35…37 мин.
Таким образом оптимальными параметрами при получении пищевых
волокон пастернака являются: массовая доля Na2S2O3 0,020% к массе измельченного пастернака; температура воды 60,0°С; продолжительность обработки
массы пастернака горячей водой 37,0 мин.
Изучение условий и оптимизация процесса сушки пищевых волокон
пастернака
На основе корнеплодов пастернака был получен порошкообразный полуфабрикат путем высушивания на инфракрасной сушилке «Феруза» в условиях кафедры ТПРП Воронежского ГАУ им. Императора Петра I. Предварительно корнеплоды измельчали в стружку размеров 2-10 мм и закладывали в
сушильную камеру. Сушку проводили при температуре 218-330°К. В течение
всего процесса сушки контролировали изменение массовой доли сухих веществ и общих сахаров.
8
Результаты исследований подтверждают (рис. 1), что в ходе сушки
(свыше 3,5 ч) наблюдаются потери сахаров, что связано с реакциями меланоидинообразования и карамелизации. В образцах высушенных корнеплодов
пастернака наибольшая концентрация сахаров наблюдается по истечении 3,5
часов сушки и составляет 26,5 – 26,7%.
1 участок
2 участок
3 участок
Рисунок 1 – Изменение массовой доли влаги в образцах пищевых волокон пастернака сорта Студент во время периода сушки
На кривых (рис. 1) можно выделить три участка. Первый участок –
время сушки 0-20 минут характеризуется прогревом продукта и повышением
скорости удаления влаги. На втором участке – время сушки от 20 до 140 мин
скорость сушки меняется с постоянной зависимостью, где и происходит удаление основной влаги (капиллярной). На третьем участке – время сушки с
140 до 240 мин наблюдается снижение скорости сушки. При этом удаляется
влага прочно связанная с материалом, как правило, адсорбционно – связанная. Также следует отметить, что при температуре сушки 326°К (53°С) интенсивность сушки оптимальна, при этом в достаточной степени интенсифицируется процесс сушки и сохраняется привлекательный внешний вид пищевых волокон.
Готовый продукт - пищевые волокна из корнеплодов пастернака представляет собой белое, сладковатое на вкус порошкообразное вещество без запаха, влажностью – 6,5 - 7,0%.
Для исследования взаимодействия различных факторов, влияющих на
процесс сушки волокон применили математические методы планирования
эксперимента 24.
В качестве основных факторов, влияющих на процесс сушки были выбраны: Х1 – высота высушиваемого материала, мм; Х2 – размер высушиваемых частиц, мм; Х3 – температура воздуха в сушилке, °К; Х4 – продолжи9
тельность сушки, мин. Все факторы совместимы и некоррелируемы между
собой.
Выбор интервалов изменения факторов обусловлен технологическими
условиями процесса сушки. Критерием оценки влияния различных факторов
на процесс сушки выбран Y – конечная массовая доля влаги волокон, %.
В результате выполнения опытов получена информация о влиянии
факторов и построена математическая модель процесса, позволяющая рассчитать конечную влажность волокон пастернака внутри выбранных интервалов варьирования входных факторов.
В результате получено нелинейное уравнение регрессии, описывающее
данный процесс:
Y = 6,629 – 0,0312 Х1 – 0,188 Х2 + 0,859 Х3 +0,068 Х4+ 0,650 Х1Х2+
0,871 Х1Х3- 0,815 Х1Х4 + 0,425 Х2Х3+ 0,337 Х2Х4 – 5,589 Х3Х4–
3,337Х12+ 0,718 Х22 + 0,899 Х32 + 0,424 Х42
(1)
Технологическая схема получения пищевых волокон пастернака представлена на рисунке 2.
Мойка корнеплодов
Измельчение корнеплодов до размера частиц 2,5- 5,5 мм
Обработка раствором тиосульфата натрия (Na2S2O3) в количестве 0,020 %
к массе измельченной массы пастернака (соотношение измельченная масса: раствор
1:0,5), температура воды 60,0°С; продолжительность обработки массы пастернака
горячей водой 37,0 мин
Прессование пищевых волокон
Промывание водой с температурой 20°С
Сушка волокон до влажности 10%
(при температура 45-60ºС, продолжительность сушки
160 мин)
Оценка качества
Рисунок 2 – Технологическая схема получения пищевых волокон.
У полученных пищевых волокон «ПастЭко» были изучены органолептические и физико-химические показатели.
10
Разработка белок-углеводных комплексов для стабилизации качества мясных систем с использованием препаратов растительного и животного происхождения
В исследованиях были использованы белково–углеводные композитные смеси, полученные как на основе растительных комплексов (пищевые
волокна пастернака, люпиновая мука), так и на основе комбинирования систем животного и растительного происхождения (препарат животного белка и
пищевые волокна пастернака).
Для дальнейшего обоснования использования композитных смесей были изучены их функциональные свойства при разных соотношениях компонентов и разной степени гидратации, что вызывает научный интерес в аспекте их использования как стабилизаторов качества мясных систем с определенной совокупностью свойств, способствующих регулированию качества и
нивелирующих недостатки мясного сырья.
Изучение набухаемости белково-углеводных комплексов «МиксПастЭко 1» (на основе пищевых волокон пастернака и люпиновой муки) и «МиксПастЭко 2» (на основе пищевых волокон пастернака и животного белка
Capremium 95), проводили используя соотношения белок : клетчатка равных
1:2, 0,3:1, 2:0,5, 1:1, 0,5:2, 1:0,3, 2:1.
При определении влагосвязывающей способности из исходных суспензий готовили серию суспензий с интервалом 2,0 г воды на 1 г препарата: 1:1;
1:3; 1:5 и 1:7. Сравнительные данные показали, что влагосвязывающая способность белково-углеводного комплекса «МиксПастЭко 1» имеют наибольшие значения в соотношении 1:2 при степени гидратации 1:5 и белковоуглеводного комплекса «МиксПастЭко 2» в соотношении 0,5:2 при степени
гидратации 1: 7.
Исследование функциональных свойств и микроструктурных
характеристик модельных фаршей с использованием пищевых волокон
«ПастЭко»
В качестве модельного фарша использовали фарш, полученный на основе свинины полужирной и говядины II с в соотношении 1:1. Установлено,
что максимальные значения величин достигаются при введении пищевых волокон пастернака в фарш взамен 3,0 – 5,0% говядины.
Результаты исследований показали, что при увеличении процентного
содержания гидратированных пищевых волокон (соотношение пищевые волокна:вода равное 1:3), увеличиваются влагоудерживающая, влагосвязывающая, эмульгирующая способности, а также стабильность эмульсии фарша
по сравнению с контрольным образцом. Увеличение ВУС и ВСС мясного
фарша, вероятно, связано с увеличением в мясной системе полисахаридов
(клетчатка, крахмал и пектиновые вещества), способных к набуханию и обладающих хорошей водоудерживающей способностью.
Максимальные значения функционально-технологических свойств достигаются при 5,0% замены основного сырья. Как показали результаты исследований, пищевые волокна пастернака в гидратированном виде при введении
в состав мясного фарша до 5,0% основного сырья улучшают функциональнотехнологические свойства относительно контроля, однако дальнейшее увеличение массовой доли волокон приводит к появлению рыхлости в мясной
11
системе и снижению выхода при термообработке (значительной потери массы и мясного сока), что делает такую замену нецелесообразной.
Таким образом, наиболее предпочтительным является использование
гидратированных в соотношении 1:3 пищевых волокон пастернака взамен
5,0% основного нежирного сырья по рецептуре.
Были изучены микроструктурные особенности модельных фаршей с различной дозировкой внесения пищевых волокон пастернака. Структура фарша, содержащего препарат «ПастЭко», существенно отличалась от контрольных образцов фарша, и так же состояла из продольных, или разнонаправленных рыхло расположенных друг к другу пучков мышечных волокон. На отдельных участках изучаемого среза обнаруживались включения рыхлой соединительнотканной стромы и жировой ткани.
а)
б)
Рисунок 3 – Микроструктура модельных фаршей: а) Архитектоника
фарша без внесения специализированных добавок; б) Архитектоника фарша,
содержащего 5,0% гидратированных пищевых волокон «ПастЭко».
Исследование влияния комплексной смеси «МиксПастЭко 1» и
«МиксПастЭко 2» на функционально-технологические свойства и микроструктурную организацию модельных фаршей
Были изучены функционально – технологические свойства модельных
фаршей с различной массовой долей комплексной смеси «МиксПастЭко 1»
в количестве 0-20% в гидратированной виде (соотношение 1:5). В качестве
основного мясного сырья использовали свинину полужирную и говядину 2 с
в соотношении 1:1. Полученные данные представлены в табл. 1.
Таблица 1 Функционально-технологические свойства модельных фаршей с частичной заменой композитной смесью «МиксПастЭко 1»
Массовая доля вносимой комплексной
смеси
ВСС, %
ВУС, %
ЖУС, %
ЭС, %
СЭ, %
0
39,2
49,4
51,5
49,0
52,9
2
45,8
50,8
53,0
51,1
53,2
6
59,4
57,0
60,1
54,5
56,0
10
73,4
72,9
78,5
69,6
76,2
14
62,1
61,7
67,7
59,0
65,6
18
55,3
61,2
63,1
57,7
64,9
12
Для
подтверждения
эффективности
использования
смеси
«МиксПастЭко 1» были изучены микроструктурные характеристики мясных
систем с различным внесением биополимеров.
а)
б)
в)
Рисунок 4 – Микроструктурные характеристики мясных систем с различной дозой внесения биополимеров: а) контроль; б) образец 1 (6% смеси
«МиксПастЭко 1»); в) образец 2 (10% смеси «МиксПастЭко 1»)
При изучении функционально – технологических свойств фаршей с
различной массовой долей комплексной смеси «МиксПастЭко 2» в качестве
основного мясного сырья использовали также фарш, полученный на основе
свинины полужирной и говядину 2 с в соотношении 1:1. Композитную смесь
«МиксПастЭко 2» вносили в количестве 0-30%, степень гидратации 1:7.
Таблица 2 – Функционально-технологические свойства модельных
фаршей с частичной заменой композитной смесью «МиксПастЭко 2»
Массовая доля
вносимой компВСС, %
ВУС, %
ЖУС, % ЭС, %
СЭ, %
лексной смеси
0
39,2
49,4
51,5
49,0
52,9
5
42,9
51,4
52,6
51,1
54,4
10
57,1
59,4
61,7
55,8
58,3
15
77,8
74,4
77,9
71,1
70,8
20
64,3
62,1
66,4
60,2
61,8
25
57,3
64,2
65,3
59,7
62,6
30
49,5
51,7
56,4
58,1
57,6
Для
подтверждения
эффективности
использования
смеси
«МиксПастЭко 2» были изучены микроструктурные характеристики мясных
систем с различным внесением биополимеров.
Рисунок 5 - образец 1 – 15% смеси «МиксПастЭко 2»
13
Рисунок 6 - образец 1 – 20% смеси «МиксПастЭко 2»
Таким образом, введение смеси биополимеров (животного белка и пищевых волокон) способствует образованию прочной структурной сетки, скорей всего за счет сшивки белковых частиц мышечной ткани и растительного
полимера, но использование 20% замены неоправданно за счет получения
мясных систем с более низкими функционально – технологическими показателями.
Разработка рецептур рубленных полуфабрикатов, обогащенных пищевыми волокнами пастернака и композитной смесью «МиксПастЭко 1»
За основу мясного фарша брали стандартную рецептуру рубленых полуфабрикатов котлеты «Домашние», в которую вносили пищевые волокна
пастернака и мясо индейки мехобвалки.
Функционально-технологические свойства, биологическая ценность,
доступность и дешевизна растительных ингредиентов (пищевых волокон
пастернака и люпиновой муки – смесь «МиксПастЭко 1») позволили разработать рекомендации и реализовать частные технологии рубленных полуфабрикатов с их использованием. Как было установлено ранее проведенными
исследованиями оптимальная дозировка введения в мясной фарша исследуемой композитной смеси составляет 10%. Для подтверждения положительного эффекта использования комплексной смеси в качестве заменителя основного сырья отобраны рецептуры рубленных полуфабрикатов – котлеты «Домашние», апробированные в отечественной промышленности. Выработка
экспериментальных рубленных полуфабрикатов – котлет «Российские» проводилась в условиях исследовательской лаборатории кафедры ТПРП ВГАУ.
Разработанная рецептура приведена в табл. 3
14
Таблица 3 - Рецептуры выработанных котлет «Российские»
Наименование сырья
Котлеты «Российские»
г на 100 г готового продукта
Свинина котлетная
27,425
Говядина котлетная
27,425
Композитная смесь «МиксПастЭко1»
6,090
Хлеб пшеничный
12,00
Мука панировочная
4,00
Лук
1,50
Перец черный молотый
0,060
Меланж или яйца куриные
2,00
Соль
1,20
Вода питьевая
18,30
Производство рубленных полуфабрикатов - котлет осуществлялось согласно технологической схеме представленной на рис. 7
Подготовка
пищевых волокон пастернака или композитной
смеси
Обвалка и жиловка
Измельчение на волчке
d = 2-3 мм
Подготовка наполнителей и цветокорректирующих добавок
Приготовление фарша в мешалке t =
12 C,  = 2-6 мин
Формование на котлетном аппарате, m
= 1002 г
Внесение мяса индейки мехобвалки
Порционная упаковка и маркировка
Охлаждение и заморозка
tцентре = 42 С,
 = 2,5-3 ч;  = 0,8-0,9 м/с;
tцентре = - 8 ºС
Хранение,  не более:
в охлажденном виде - 72 ч,
в замороженном виде - 3 мес.
Контроль качества
Рисунок 7 - Технологическая схема производства котлет
15
Изучение качественных показателей, пищевой и биологической
ценности и безвредности рубленных полуфабрикатов
Результаты комплексных физико-химических, технологических и органолептических исследований показали, что опытный образец изделий, выработанный с добавлением пищевых волокон, не уступает по основным показателям контрольным изделиям, а по ряду показателей имеет преимущества.
Таблица 4 Химический состав рубленных полуфабрикатов
Содержание характеристики и значение
Наименование
показателя
показателя
Котлеты
Котлеты
Котлеты
(характеристика)
«Домашние» «Воронежские» «Российские»
Массовая доля, % :
жира
20,5
13,2
12,0
белка
12,17
15,6
17,61
Золы
2,65
2,70
2,70
влаги
64,15
63,5
63,91
углеводов
10,70
8,90
По микробиологическим показателям рубленные полуфабрикаты не
превышают предельно допустимые уровни, установленные «Гигиеническими
требованиями к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» СанПиН 2.3.2.1078 – 01.
Таблица 5 Микробиологические показатели рубленных полуфабрикатов
Значение показателя
Наименование показателя
Котлеты
Котлеты «ВоКотлеты
«Домашние»
ронежские»
«Российские»
Количество МАФАМ, КОЕ в
5106
3106
3106
1 г, не более
БГКП (колиформные) в
Не обнаружено
0,0001 г продукта
Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонелНе обнаружено
лы в 25 г продукта
Анализируя выше приведенные данные можно заключить, что рубленные полуфабрикаты с применением добавок растительного происхождения по пищевой и биологической ценности не уступают аналогичным продуктам и удовлетворяют требованиям сбалансированного питания.
16
Разработка рецептур рубленных полуфабрикатов, обогащенных пищевыми волокнами пастернака и композитной смесью «МиксПастЭко 2»
В соответствии с поставленной задачей были разработаны модельные
фарши колбасных изделий, содержащие в своем составе композитную смесь
«МиксПастЭко 2» на основе пищевых волокон пастернака и животного белка
«Capremium 95», которая характеризуются сбалансированностью аминокислотного состава, высоким содержанием пищевых волокон. При оценке возможности и целесообразности сочетания мясного сырья и композитной смеси установлено, что при сочетании этих сырьевых компонентов суммарная
массовая доля замены основного сырья по рецептуре может достигать 15 %
при улучшении функционально-технологических свойств, ответственных за
выход и консистенцию продукта.
Нами предложена рецептура рубленных полуфабрикатов в оболочке –
колбасок для жарки «Воронежские» обогащенных композитной смесью на
основе пищевых волокон пастернака и животного белка Capremium 95, которая представлена в табл. 6.
Таблица 6. Рецептуры колбасок для жарки
Вид сырья
Говядина жилованная
второго сорта
Печень птицы
Мясо индейки мехобвалки
Альбумин пищевой
Мука пшеничная
Гидратированная композитная
смесь «МиксПастЭко2»
Вода (лед)
Жир - сырец
Концентрат сывороточных белков
Всего несоленого сырья
Перец черный
Соль поваренная
Лук пассерованный
Чеснок измельченный
Массовая доля компонентов в рецептуре, кг
Купаты контроль
«Воронежские» опыт
65,5
56,16
8,3
-
5,24
6,55
3,28
1,2
-
9,83
15
10
-
15
3,94
100
0,4
1,3
7
-
100
0,3
1,2
0,3
0,1
Модифицированная технологическая схема производства рубленых полуфабрикатов представлена на рис. 8
17
Прием сырья
Инспекция специй, функциональных добавок
Измельчение на волчке лука, чеснока dреш=3мм
Обвалка и жиловка
мясного сырья
ttц =4оС
Измельчение на волчке
dреш=3мм
Перемешивание компонентов на
фарш-мешалке
Гидратация композитной смеси
«МиксПастЭко 2»
1:7
tводы=8оС, τ=20 мин,
Формовка на вакуумном шприце
или вручную
Осадка изделий
Замораживание tв=-30-35оС,
до tц=-10 оС
Упаковка, маркировка
Реализация
Рисунок 8 Модифицированная технологическая схема производства
рубленых полуфабрикатов колбаски для жарки «Воронежские»
Изучение качественных показателей, пищевой и биологической
ценности и безвредности рубленных полуфабрикатов
Образцы комбинированных полуфабрикатов исследовали по химическому составу (таблица 7) и органолептическим показателям.
18
Таблица 7 Химический состав комбинированных колбасок для жарки
Массовая доля, %
Наименование
продукта
влаги
белка
жира
золы
Купаты (контроль)
66,4
14,1
17,5
2,0
Колбаски для жарки
68,2
19,6
12,0
2,2
«Воронежские»
Введение в состав продукта функциональных ингредиентов (композитной смеси на основе пищевых волокон пастернака и животного белка), снижение количества говядины в опытном образце по сравнению с контрольным, увеличивают массовую долю белка, снижают содержание жира и соответственно энергетическую ценность продукта, тем самым приближая его к
диетическим продуктам.
Были изучены микробиологические показатели колбасок для жарки
(табл. 8). По микробиологическим показателям опытные полуфабрикаты –
колбаски для жарки «Воронежские» не превышают предельно – допустимые
уровни, установленные СанПиН 2.3.2.1078 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов».
Таблица 8 - Микробиологические показатели рубленных полуфабрикатов в оболочке
Наименование показа- Колбаски для жарки - Колбаски для жарки «Вотеля
Купаты (контроль)
ронежские»
2
КМАФАнМ, КОЕ/г
1·10
1,7·102
БГКП (колиформы)
Сульфатредуцирующие
клостридии
S. aureus
Патогенные, в т.ч.
сальмонеллы
Анализируя выше приведенные данные можно заключить, что рубленые полуфабрикаты с применением композитной смеси «МиксПастЭко2»
по пищевой и биологической ценности не уступают аналогичным продуктам и
удовлетворяют требованиям сбалансированного питания.
19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1.
В ходе проделанной работы были получены результаты, свидетельствующие о необходимости и целесообразности использования порошкообразного полуфабриката корнеплодов пастернака, как нового источника,
содержащего ценные пищевые волокна.
2.
Исследование состава и свойств порошкообразных полуфабрикатов корнеплода пастернака в составе композитных смесей позволяют их отнести к биологически ценному объекту, который в дальнейшем можно использовать при производстве продуктов питания для всех слоев населения, а
также продуктов питания с лечебно-профилактическим эффектом.
3.
Изучение ФТС порошкообразного полуфабриката корнеплодов
пастернака свидетельствует о возможности сочетания с различными пищевыми системами при улучшении качественных показателей.
4. Изучен химический состав корнеплодов пастернака различных сортов,
районированных в ЦЧЗ. Выявлено, что наименьшей способностью к накоплению вредных веществ (нитратов, радионуклидов и пестицидов) на фоне общего
повышенного содержания сухих веществ характеризуются корнеплоды пастернака сорта Студент.
5. Изучена безопасность корнеплодов пастернака на тест-культуре
Paramecium caudatum. Показано, что данный сырьевой ресурс стимулирует развитие и повышает жизнеспособность клеток инфузории, что говорит о его безвредности.
6. Обоснованы режимы получения пищевых волокон на основе корнеплодов пастернака сорта Студент путем инфракрасной сушки: высота высушиваемого материала – 5,9 мм; размер высушиваемых частиц – 4,9 мм, температура сушки – 326 °К, продолжительность сушки 158 мин.
7. Определены функционально – технологические свойства полученных
волокон (ВУС и ЖУС) - 8,24 и 5,44 г/г вещества соответственно, что сопоставимо с данными для зарубежных промышленных препаратов, таких как пшеничная и морковная клетчатка. Доказано, что пищевые волокна пастернака обладают достаточно низкой адсорбционной способностью 26,7-30,5%.
8.
На основе анализа химического и аминокислотного состава, а
также функционально – технологических свойств научно обосновано использование люпиновой муки и животного белка Capremium 95 в составе биополимерных композиций с использованием пищевых волокон пастернака для
регулирования свойств мясных систем.
9.
Изучена набухаемость биополимерных комплексов как основное
функциональное свойство, которое составило для смеси «МиксПастЭко 1» 5,9 см3/г и смеси «МиксПастЭко 2» - 5,6 см3/г, при соотношении компонентов 1:2 и 0,5» соответственно и экспозиции в течение 70 мин. При этом определена зависимость изменения функционально – технологических свойств
комплексов от степени гидратации. Максимальное значение ВСС для смеси
«МиксПастЭко 1» составило – 485% при степени гидратации 1:5 и смеси
«МиксПастЭко 2» – 597% при степени гидратации 1:7, ЭС 91,5 и 94,6 % соответственно.
20
10. Установлено положительное влияние на функционально – технологические свойства (ФТС) модельных фаршей выделенных пищевых волокон пастернака в дозировке 5,0% и гидромодуле 1:3, при этом ВУС составило
– 89,5%, ВСС – 81,0%, ЭС – 90,2%.
11. Изучены особенности изменения ФТС модельных фаршей при
внесении гидратированной смеси «МиксПастЭко 1» в дозировке 10% и смеси
«МиксПастЭко 2» в дозировке 15%, при этом ВСС составило 74,4 и 77,8 %,
ВУС 72,9 и 74,4%, ЖУС 78,5 и 77,9%, ЭС 69,6 и 71,1% и СЭ 76,2 и 70,8 %
соответственно.
12. Комплексное исследование функционально – технологических
свойств модельных фаршевых систем с использованием пищевых волокон
пастернака и композитных смесей белково-углеводной природы с привлечением белкового сырья растительного и животного происхождения позволили
обосновать новые рецептурно – компонентные решения и подходы к производству мясосодержащих рубленных полуфабрикатов в ассортименте, отвечающих требованиям функционального питания
13. Изучение пищевой, биологической ценности и безопасности разработанных изделий показало их преимущество по сравнению с аналогами,
выпускаемыми мясной промышленностью. Установлено, что рубленные полуфабрикаты имеют сбалансированный состав и могут быть рекомендованы
для функционального питания.
21
Список работ опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Мельникова Е.С. Использование сырья растительного и животного
происхождения для получения мясных изделий функционального значения
[Текст] / Курчаева Е.Е., Манжесов В.И., Сысоева М.Г., Ясакова Ю.В. //
Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. – 2014. −
№ 4. – С. 70-76.
2. Мельникова Е.С. Получение структурированных мясных систем,
обогащенных функциональными композитами [Текст] / Курчаева Е.Е.,
Манжесов В.И., Глотова И.А., Ясакова Ю.В.// Вестник Мичуринского
государственного аграрного университета. – 2014. − № 5. – С. 60-63.
3. Мельникова Е.С. Перспективы использования порошка пастернака
в получении комбинированных мясных систем высокой функциональности
[Текст] / Курчаева Е.Е., Манжесов В.И., Оробинский В.И., Ясакова Ю.В.//
Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2014. №1-2 (40-41). - С. 190-193.
Статьи и материалы конференций
1.Мельникова Е.С. Инновационные подходы к использованию
растительных ресурсов АПК [Текст] / Курчаева Е.Е., Манжесов В.И.,
Максимов И.В., Крекотень М.А.// Биотехнология. Взгляд в будущее. II
Международная научная Интернет-конференция. Казань, 26-27 марта 2013 г.
- С.180-182.
2. Мельникова Е.С. Технология комбинированных изделий на основе
нетрадиционного растительного происхождения [Текст] / Манжесов В.И.,
Горшкова М.А. // Производство и переработкаа сельскохозяйственной
продукции: Менеджмент качества и безопасности. Материалы II
Международной научно-практической конференции, посвященной 100летию ВГАУ и 20-летию образования факультета технологии и
товароведения (Часть 1). Воронеж, 24-26 апреля 2013 г. - С.346-350.
3. Мельникова Е.С. Новые продукты для функционального питания
[Текст] / Курчаева Е.Е// Инновационные технологии и технические средства
для АПК. Материалы Всероссийской научно-практической конференции
молодых ученых и специалистов, посвященные 100-летию Воронежского
государственного аграрного университета им. Императора Петра I (Часть 3)
Воронеж, 28-29 ноября 2011 г. - С.86-90
4. Мельникова Е.С. Новые подходы к использованию корнеплодов
пастернака в технологии функциональных мясных продуктов [Текст] /
Курчаева Е.Е., Манжесов В.И. // Инновационные тенологии и технические
средства для АПК. Материалы Международной научно-практической
конференции молодых ученых и специалистов (Часть III) Воронеж, 27-28
марта 2014 г. - С.252-258
5. Мельникова Е.С. Новые аспекты использования пищевых волокон в
производстве мясных изделий комбинированного состава [Текст] / Курчаева
Е.Е., Манжесов В.И., Зенищев М.А. // Состояние, проблемы и перспективы
22
производства и переработки сельскохозяйственной продукции. Материалы
международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию
факультета пищевых технологий. Уфа, 29-30 марта 2011 г. - С.289-291
6. Мельникова Е.С. Перспективы использования пищевого волокна в
технологии получения комбинированных мясных изделий [Текст] / Курчаева
Е.Е., Манжесов В.И., Лютикова А.О. // Актуальные вопросы технологий
производства, переработки, хранения сельскохозяйственной продукции и
товароведения.
Материалы
научно-практической
конференции
профессорско-преподавательского и аспирантского состава факультета
технологии и товароведения (Выпуск II). Воронеж, 2013 г. - С.69-73
7. Мельникова Е.С. Использование бифидобактерий для модификации
вторичного мясного сырья [Текст] / Курчаева Е.Е., Манжесов В.И., Ухина
Е.Ю., Юдина С.А. // Достижения науки и инновации в производстве,
хранении и переработке сельскохозяйственной продукции. Материалы
Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию
Заслуженного работника высшей школы РФ, профессора Ю.Г.Скрипникова.
Мичуринск-наукоград РФ, 2011 г. – С.195-197
8. Мельникова Е.С. Исследование влияния технологических факторов
на качество и сроки хранения комбинированных продуктов на мясной основе
[Текст] / Курчаева Е.Е., Манжесов В.И. // Производство и переработка
сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности.
Материалы III Международной научно-практической конференции, 11-13
февраля 2015 г. (Часть I) – С.219-225
Автор выражает огромную благодарность и признательность за помощь в проведении исследований и подготовке диссертации своему научному
руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Манжесову
Владимиру Ивановичу, за научные консультации по частным вопросам диссертационной работы кандидату технических наук, доценту кафедры технологий переработки животноводческой продукции ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»
Курчаевой Елене Евгеньевне, а также всем сотрудникам кафедры технологий переработки растениеводческой продукцииВоронежского ГАУ.
23
Подписано в печать 11.07.2016 г. Формат 60х801/16. Бумага кн.-журн.
П.л. 1,0. Гарнитура Таймс. Тираж 100 экз. Заказ № 14421
Типография ФГБОУ ВО ВГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1.
24
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа