Л.В. Антипова,
И.А. Глотова, С.В. Полянских,
М.М. Данылив, А.С. Пешков,
С.А. Сторублевцев, А.Е. Топоркова,
Воронежская государственная
технологическая академия
На протяжении двух последних десятилетий на кафедре технологии мяса и мясных продуктов Воронежской государственной технологической академии велись активные исследования в области рационального использования вторичных ресурсов с использованием методов биотехнологии. В данной статье мы предлагаем обзор разработок, которые, надеемся, помогут хозяйственникам превратить отходы в доходы, а также стабилизировать производство и обеспечить конкурентоспособность предприятий.
Рациональное использование продуктов разделки птицы
Предприятия птицеперерабатывающей промышленности характеризуются значительным количеством мало или вовсе невостребованного вторичного сырья: головы, ноги, желудки, сердце, печень, шкурка, перо и т.д.
Высокая доля белков (18-24%), основную массу которых представляет коллаген или кератин, позволяет по-новому оценить возможности вторичных продуктов убоя птицы с целью их использования в качестве пищевого сырья и источника получения биопрепаратов. Обоснование и разработка путей рационального использования вторичного сырья, обеспечивающие рост производственного потенциала отрасли, расширение ассортимента продуктов и повышение выхода на единицу перерабатываемого сырья, представляют особый научно-практический интерес. Наиболее перспективны прикладные аспекты, связанные с получением пищевых, лечебно-профилактических и специальных продуктов, направленных на восполнение потребностей различных слоев населения в пищевых веществах, главным образом, белках.
В соответствии с теорией сбалансированного питания пищевой рацион человека должен содержать более 600 веществ – нутриентов. От их количества и пропорций зависят профилактические, диетические и лечебные свойства продукта.
Повышенным спросом в скором времени будут пользоваться новые оригинальные продукты из мяса птицы, в том числе рулеты, шейки и другие фаршированные изделия с различными начинками. Расширить их ассортимент возможно за счет применения схемы рациональной разделки тушки птицы, позволяющей выделить кусковое мясо и мясо механической обвалки.
Мясная масса, полученная в результате механической дообвалки малоценных частей тушки птицы (спинно-лопаточной и пояснично-крестцовой, шеек) содержит: белков – 15-20%, жира – 6-25%, минеральных веществ – 0,8-1,5%. Содержание коллагена в общем объеме белков – 7-15%. Он характеризуется более высоким содержанием кальция (0,016-0,024%), железа, фосфолипидов, витаминов А, В, С, Е, D по сравнению с мышечной тканью.
Шкурка птицы (с шейки, окорочков), содержащая 14-17% белков и 20-25% жира, витамины (А, В1, В2, В3,РР, С, Е), Са, может быть использована при производстве продуктов в качестве оболочки для фаршированных кулинарных изделий или в качестве замены основного сырья при производстве мясных фаршевых изделий. Высокая доля в ней щелочерастворимых белков свидетельствует о превалировании коллагена – белка упроченной структуры.
Мышечный желудок, печень, сердце характеризуются высокой массовой долей белка (до 20%) с доминированием водо- и солерастворимых фракций, что приближается к показателям мышечной ткани (диаграмма 1). Превалирует значительная доля заменимых вкусо- и ароматообразующих аминокислот. Незначительные доли метионина и триптофана свидетельствуют о целесообразности использования субпродуктов в комбинации с другими белками, богатыми незаменимыми аминокислотами. Вторичные продукты обогащены полиненасыщенными жирными кислотами и витаминами.
В разрабатываемые изделия целесообразно вводить овощи, крупы, фрукты. Это позволяет обогатить их белками растительного происхождения, витаминами, клетчаткой, углеводами. В основу рецептур шеек фаршированных входят мясо механической обвалки, грибы, шкурка с шеи куриная, лук репчатый, жир куриный. При их разработке нами проводился расчет содержания аминокислот, минерального состава компонентов, учитывалось соотношение белок : жир.
Проведенные оптимизационные испытания разработанных рецептур по коэффициенту различия аминокислотного скора и исследование аминокислотного состава кулинарных
изделий позволили выделить рецептуры, приближенные по аминокислотному составу к “идеальному” белку. Аминокислотный состав готовых продуктов (с учетом потерь при термообработке) характеризуется достаточно высокой массовой долей незаменимых и заменимых аминокислот.
Оценка атакуемости белков продуктов с различными начинками пищеварительными ферментами показала, что уровень перевариваемости составляет 85-90%. Нами были разработаны технологические режимы получения полифункциональной пищевой белково-жировой добавки, рекомендуемой в качестве заменителя основного сырья при производстве мясных фаршевых изделий: мясных хлебов, колбасных изделий, паштетов, паст и др. (патент РФ №96-111048/20(017222).
Технологическая схема получения добавки реализуется на этапах сбора и промывки сырья, термовлагообработки шкурки и вытопки жира, охлаждения шкурки, измельчения и формирования структуры с добавлением жира и бульона, охлаждения и хранения добавки.
Соотношение компонентов в системе белок : жир : вода равно 18,20:18,19:66,61 (1:1:3,5), что обеспечивает значение стабильности эмульсии на уровне 98,5%. В пересчете на составные ингредиенты соотношение шкурка:жир:бульон, равное 2:1:1, подразумевает такие функциональные свойства, которые дают максимальную возможность использования данной рецептуры в составе мясных фаршевых изделий.
Анализируя состав аминокислот белково-жировой добавки, следует отметить, что соотношение незаменимых и заменимых аминокислот составляет 1:2 и аналогично мясу птицы, за счет деградации коллагена повышается усвояемость продуктов. Обращает на себя внимание существенная доля глутаминовой кислоты – 8,625% к массе белка. Вместе с аспарагиновой она оказывает значительное влияние на формирование вкуса и имеет важное значение при оценке качества готового продукта.
Жирнокислотный состав липидов добавки представлен, в основном, пятью кислотами: пальмитиновой, пальмитолеиновой, олеиновой, линолевой и стеариновой. Массовая доля жирных кислот здесь превышает их долю в шкурке птицы, приближаясь к показателям, характерным для мяса. В составе липидных фракций преобладают полиненасыщенные и мононенасыщенные кислоты, в то время как в исходном сырье – насыщенные. Из ненасыщенных кислот в составе полуфабриката большая доля приходится на олеиновую кислоту (С181=) – до 35% от суммы; из полиненасыщенных преобладает линолевая (С182=) – до 21%. Большая часть свободных жирных кислот способствует увеличению пищевой ценности добавки за счет обогащения полиненасыщенными жирными кислотами.
Пищевая белково-жировая добавка обладает высокими показателями стабильности эмульсии, эмульгирующей, жироудерживающей способностей по сравнению с исходным сырьем. Влаговыделяющая способность ниже, чем у шкурки. По остальным функциональным показателям пищевая добавка приближается к колбасному фаршу и имеет широкие возможности применения.
Проблема максимального и рационального использования белоксодержащих ресурсов может быть успешно решена с применением целенаправленной биоконверсии, которая позволяет трансформировать функциональные и биологические свойства белковых систем, повышая их технологическую функциональность, перевариваемость и усвояемость за счет роста атакуемости субстратов под действием пищеварительных ферментов. По мнению большинства исследователей наиболее перспективным способом является ферментная модификация структуры белков. Здесь бесспорные приоритеты имеют специфические ферменты протеолитического действия.
Головы и ноги птицы в настоящее время в основном реализуются вместе с тушкой или в качестве супового набора. Они не пользуются высоким спросом у населения и имеют незначительный срок хранения. В то же время, головы и ноги характеризуются высокой массовой долей белка. Для более рационального использования таких вторичных продуктов необходимо применение дополнительных технологических приемов, снижающих высокие структурно-механические свойства и повышающих биологическую ценность.
Полученный путем ферментативной обработки пищевой гидролизат из голов и ног характеризуется высокой массовой долей водо- и солерастворимых белков, свободных аминокислот, превалированием вкусо- и ароматообразующих заменимых аминокислот. Лимитирующей аминокислотой является триптофан. Аминокислотный скор по лизину и фенилаланину составляет 110-120%.
Пищевые гидролизаты весьма полезны в технологии производства паштетов. Они содержат продукты деструкции коллагена и позволяют обогатить паштет пищевыми волокнами, обеспечивают увеличение доли связанной влаги в фаршевых системах. Продукт обладает низкой влаговыделяющей и высокой жироудерживающей способностью.
Добавление куриного бульона в фарш улучшает его реологические свойства и обеспечивает надежные формующие показатели. Охлажденный после термической обработки продукт монолитный, хорошо сохраняет форму. В бульоне содержатся водорастворимые вещества, ценные белки (в виде полипептидов, свободных аминокислот, водорастворимых витаминов), повышающие пищевую ценность продукта.
Куриный жир с низкой температурой плавления обладает высокой эмульгирующей способностью, леГУКо поддается активному действию пищеварительной липазы, лучше усваивается, что позволяет положительно оценить его биологические и функционально-технологические свойства.
Использование куриного бульона и жира куриного топленого способствует сбалансированному белково-жировому соотношению продукта (соотношение белок:жир равно 1:1). Введение в рецептуру отварной моркови обогащает продукт каратиноидами. Пассерованный лук позволяет частично сбалансировать продукт по содержанию углеводов, что также увеличивает пищевую ценность. Кроме того, при пассеровании в результате реакции меланоидинообразования появляются ароматические вещества, участвующие в формировании вкуса и аромата продукта и улучшающие качество.
Паштет из мяса птицы для лечебно-профилактического питания изготавливается по традиционной технологии с внесением гидролизата из голов и ног на стадии куттерования. Приготовленный по указанной рецептуре и технологии продукт имеет приятный вкус и аромат, мажущуюся консистенцию. Расчетная биологическая ценность составляет 91,7%, а минеральный состав представлен К, Ca, Mg, Na, S, P, Fe, J, Co, Mn, Cu, Mo, F, Cr.
Существенный интерес представляют соединительные ткани в составе вторичных продуктов убоя птицы как источник мукополисахаридных концентратов для последующего выделения биологически активных сахаров, таких как: гиалуроновая кислота (ГУК), хондроитинсульфаты и гепарины. Получение этих концентратов непосредственно на местах убоя и переработки позволит расширить сырьевую базу получения мукополисахаридов, рационально использовать сырьевые ресурсы животного происхождения, снизить расходы по заготовке, хранению, транспортировке.
Гиалуроновая кислота – белое, твердое аморфное вещество, растворимое в воде и нерастворимое в органических растворителях. Характерным ее свойством является высокая вязкость. Молекулярная масса составляет от 5х104 до 8х106, что зависит от происхождения препарата, способа и метода определения.
Биологические свойства кислоты предопределили ее широкое применение при изготовлении лекарственных, фармацевтических препаратов и косметических изделий. Например, обоснована целесообразность использования растворов ГУК как заменителя стекловидного тела, в качестве операционной среды, предохраняющей внутренние ткани глаза от механических воздействий. Это резко повышает эффективность операций на глазе человека. На основе ГУК создаются вязкоэластические материалы.
Кроме офтальмологии, кислота используется в ревматологии (для замещения синовиальной жидкости), при лечении артрозов, в артопластике и остеомии для защиты хрящевых поверхностей и периферийного нерва, в дерматологии – для защиты кожных ран при экземах и трофических расстройствах кожи; в производстве косметических препаратов (гели, кремы, лосьоны).
Запатентована и апробирована технология получения гиалуроновой кислоты из петушиных гребней с использованием физико-химических факторов воздействия. Применение ультразвука на стадии водной экстракции способствует разрыву связи ГУК с белком, увеличивает выход биополимера и его чистоту. Исследование влияния физико-химических факторов на экстракцию ГУК позволили исключить применение токсичных органических веществ, сократить производственный цикл в 2-3 раза, создать условия для размещения технологии в условиях птицеперерабатывающего производства. Конечный продукт белого цвета, хорошо растворяется в воде. Выход биополимера составляет 11% от сухой массы гребня, что на 5% выше, чем в известных способах, доля белка не превышает 1%.
Интенсивное развитие производства мяса птицы, особенно бройлеров, приводит также и к значительному росту объемов перопухового сырья. Ограниченность растворимости, упроченность структуры и, вследствие этих причин, низкая функциональность кератинов пера требуют разработки условий конверсии для придания желаемых свойств и удовлетворения существующих потребностей.
Приоритетными направлениями использования биомодифицированных кератинов по степени их рациональности следует выделить медицинские, пищевые, косметические, кормовые, экологические (рисунок 1).
Мировой опыт производства кератиновых пептидов позволяет отдать предпочтение биотехнологическим методам обработки кератина с применением протеолитических ферментных препаратов. Именно такой подход позволил создать первые российские промышленные технологии получения белковых гидролизатов из перопухового сырья. Они нашли применение в кремах по уходу за кожей, средствах для укрепления ногтей и шампунях по восстановлению поврежденных волос.
В результате совместной работы с ведущими специалистами ЗАО НПО “ТЕХКОН” на основе результатов экспериментальных исследований по получению гидролизатов кератиновых отходов были разработаны рекомендации по совершенствованию существующих технологических процессов, которые затем были внедрены в реальное производство.
Технологическая схема разработана таким образом, что для обработки сырья возможно применять, наряду со специфическими кератинрасщепляющими протеиназами (протофрадиоспиралисин Г 10х), и товарные формы препаратов с различным спектром действия (“Савиназа”, протосубтилин Г 10х и др.). Выбор ферментных препаратов и химического реагента для предварительной обработки дает возможность получить гидролизат с заданными свойствами.
Совершенствование технологических процессов позволило увеличить растворимость исходного сырья с 44 до 93 мас.% и, соответственно, массовую долю сухих веществ в гидролизате с 3 до 7 мас.%. Для дальнейшего возрастания концентрации сухих веществ необходимо применять для гидролиза специфические протеолитические ферментные препараты с кератинрасщепляющим действием.
В результате сравнительной реализации технологии керопептида (рисунок 2) его выход в промышленных условиях увеличился с 40 до 72%.
На базе выполненных исследований разработаны, апробированы в опытно-промышленных условиях и внедрены (рисунок 3):
— усовершенствованная технология получения белкового гидролизата (ТУ 10.5850616.004-91 Пептиды кератина пера (керопептид), 2001 г.);
— белковый гидролизат “Керопептид” – в производствокосметических средств (“Крем для ногтей”; серия “Золотая тайна”, 2002 г.);
— керапептидный комплекс “Роскошные волосы” – в производство косметических средств (“Активный шампунь дегтярный”, “Бальзам-кондиционер с термозащитой”, “Интенсивная маска для волос укрепляющая” и т.д.; серия “Золотой шелк”, 2003 г.).
Чрезвычайно интересно направление по переработке пера птицы с получением свободных аминокислот, например, метионина, который известен как стимулирующая добавка в откорме птицы. Предложена новая технология получения метиониновых концентратов из предварительно гидролизованного пера птицы на основе замораживания жидких продуктов и отепления при определенной температуре, адекватной теплоте растворения кристаллического метионина.
Получены жидкие и сухие препараты метионина с содержанием не менее 60% к сухим веществам. Препараты апробированы в составе комбикормов бройлеров при их откорме. Установлено в опытах in vivo не только увеличение массы птицы, но и улучшение качества пера, рост яйценоскости, повышение биологической ценности мяса и субпродуктов. Разработанные отечественные препараты конкурентноспособны среди зарубежных аналогов и обладают более низкой стоимостью.
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.
В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.
Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты.
Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».
Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.
Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.
Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
АМИЛЮКС Т