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
Коллагенсодержащее сырье мясной промышленности – новые тенденции в использовании
Тенденции в области промышленного производства пищи связаны с созданием ассортимента функциональных продуктов, способствующих поддержанию и коррекции здоровья при их ежедневном потреблении за счет регулирующего и нормализующего воздействия на организм в целом либо на определенные его органы или функции. Особая роль здесь принадлежит вторичным продуктам разделки и переработки сельскохозяйственных животных и птицы как источникам биополимеров и их эссенциальных структурных единиц – незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, органического железа, других макро- и микронутриентов. Трудно переоценить их возможности в целенаправленном обогащении продуктов питания, как традиционного ассортимента, так и новых технологических форм, включая аналоговые и имитирующие традиционные продукты массового потребительского спроса, которые способны оказывать восстанавливающее и стабилизирующее действие на внутреннюю среду организма человека.
Среди вторичных ресурсов переработки скота и птицы особый интерес представляют источники коллагена, на долю которого приходится от 25 до 33% общей массы белков убойных животных при выходе соединительной ткани 16% к массе мяса на костях. В связи с реализацией государственной политики здорового питания подходы к рациональному использованию коллагенсодержащего сырья в технологии производства мясных продуктов базируются на медико-биологических требованиях к нутриентно адекватному питанию. В этом большая роль отводится соединительнотканным белкам как пищевым волокнам со всеми присущими им физиологическими свойствами.
Для обоснования наиболее рациональных путей использования сырья важна систематизация вторичных коллагенсодержащих ресурсов мясной отрасли (диаграмма 2, стр. 52) и реализация дифференцированных подходов, способов, методов его переработки с получением пищевых продуктов и биоматериалов для нужд косметологии, ветеринарии, медицины.
Попытка максимального вовлечения соединительнотканных белков в производство пищевых продуктов в рамках традиционных технологий не дала желаемых результатов в связи с низкими функциональными и органолептическими свойствами нативных компонентов соединительных тканей в рецептурах мясных продуктов. Управляемый биокатализ позволяет получать препараты изолированных коллагеновых белков высокой степени очистки, а также стимулировать ключевые функционально-технологические свойства применительно к отраслям пищевой промышленности, в частности, производству колбасных изделий и рубленых полуфабрикатов (диаграмма 3). Традиционную термовлагообработку сырья, отнесенного ко II группе, целесообразно использовать как этап в получении комбинированных функциональных добавок, которые в сочетании с комплиментарными по аминокислотному составу источниками, например, белками чечевицы, люпина, амаранта, нута и других отечественных культур, альтернативных соевым белковым препаратам импортного производства, обеспечивают экономию высокосортного сырья с эффектом обогащения балластными веществами животного происхождения без снижения биологической ценности [2, 3, 4].
Прогресс в разработке научно-обоснованных методов выделения нативного коллагена из соединительной ткани, позволяющих сохранить молекулярную структуру и биологическую активность этого белка при максимальном уровне его очистки от сопутствующих биополимеров, дал возможность значительно расширить пути использования коллагенсодержащих отходов мясоперерабатывающей промышленности.
Коллагеновая дисперсия, например, обладает полноценным комплексом функциональных свойств: влаго- и жироудерживающей, пено- и гелеобразующей способностями, эмульгирующей активностью, является активным стабилизатором пен, эмульсий и дисперсий, благодаря чему может быть использована в качестве функциональной добавки в пищевой и фармацевтической промышленности.
Очищенные коллагеновые субстанции из соединительнотканных отходов мясоперерабатывающей промышленности выступают как компоненты рецептур продуктов питания с заданным составом и уровнем балластных веществ. Нами были предложены рецептуры рубленых полуфабрикатов с дозированным содержанием коллагена, обеспечивающие профилактику состояния ЖКТ.
Другой аспект их применения связан с получением пленочных съедобных и формовочных материалов. Способность к структурированию дает огромные перспективы в реализации барьерных технологий. Обоснована и апробирована технология изготовления широкого ассортимента полуфабрикатов в пленочных коллагеновых покрытиях (котлеты, биточки, фрикадельки, зразы и др.). Формованные сырые полуфабрикаты обрабатывают коллагеновой дисперсией методом погружения. Образовавшаяся пленка улучшает внешний вид, форму продукта, после термической обработки усиливает цвет, повышает сочность и выход продуктов.
Шквара – побочный продукт жирового производства, также состоит из коллагена. Различные ее комбинации с растительным и животным сырьем позволили сформировать банк рецептур различных начинок для кондитерских изделий и паштетов, составленных с учетом медико-биологических требований к питанию.
При получении свинины без шкуры формируется значительный объем последней. Она используется в технологиях производства белково-жировых эмульсий и стабилизаторов. Применение ферментных технологий позволило разработать новые продукты или значительно модифицировать технологии. Например, эмульсии предлагается получать без применения термообработки за 6 часов. Коллагеновые жидкие гидролизаты можно применять в качестве основ напитков, например, имитирующих по составу молоко, для профилактики заболеваний опорно-двигательной системы организма.
Количественное преобладание в коллагене таких аминокислот, как глицин (около 23%), пролин (12,1%), аргинин (7,31%) обуславливает способность этого белка выступать в качестве носителя макро- и микроэлементов, ароматических веществ за счет образования достаточно прочных связей различной природы.
С учетом массового развития йоддифицитных состояний весьма целесообразна разработка устойчивых носителей йода в составе пищевых продуктов. Для удовлетворения потребности организма в этом элементе необходимо его постоянное поступление с пищей в течение всей жизни, что должно обеспечиваться ассортиментом пищевых продуктов массового спроса, обогащенных йодом. К реализации предлагаются разработки, позволяющие расширить ассортимент мясных продуктов массового потребительского спроса, обогащенных органической формой йода, за счет использования йодсодержащих препаратов из растительных и животных источников.
Установлены условия, параметры и режимы йодирования коллагеновых белков на примере препарата WB 1/40. Изучены функционально-технологические и структурно-механические свойства мясных модельных фаршевых систем с применением йодированного животного белка. Определены пределы стабильности йодированных белков из отходов мясоперерабатывающей промышленности. Обоснованы технологические решения
по производству вареных колбасных изделий и полуфабрикатов с использованием белкового носителя для профилактики йоддефицитных состояний. Установлены гарантированные уровни содержания йода в продуктах. (Так, содержание йода в колбасе “Столовая йодированная” составляет 75,8±0,5 мкг на 100 г продукта, что обеспечивает суточную потребность человека на 50%. Потери йода в процессе хранения достигают на седьмые сутки 4,5 % [5]). Разработаны проекты технической документации на функциональные мясные продукты: “Полуфабрикаты мясные рубленые йодированные” и “Колбаса вареная “Столовая йодированная”. Результаты прошли промышленную апробацию в условиях ОАО “Комбинат мясной Калачеевский” (г. Калач, Воронежская обл.).
Обоснован выбор и условия ароматизации мясных продуктов с использованием CO2-экстрактов пряностей [6, 7]. Установлены зависимости процессов сорбции их ароматических компонентов (рисунок 4) – бициклических монотерпенов (пинен, камфен), жирноароматических ненасыщенных альдегидов (коричный альдегид) – на белках препарата животного белка WB 1/40. Определена дозировка СО2-экстракта для эффективной сорбции на белковом носителе, которая обеспечивает стабильность аромата колбасных изделий в процессе хранения (диаграмма 4).
Разработаны проекты технической документации на продукты с использованием ароматизированных животных белков (рисунок 5): “Колбаса вареная Хабаровская”, “Полуфабрикаты мясные замороженные”. Результаты прошли промышленную апробацию в условиях ОАО “Хладокомбинат” (г. Воронеж). Расчетный экономический эффект от внедрения новой технологии функциональных продуктов составляет от 5,53 тыс. р. до 12,80 тыс. р. на тонну готовой продукции.
Кровь убойных животных в производстве антианемических продуктов нового поколения
Независимо от объемов переработки скота актуальны вопросы сбора и использования его крови на пищевые цели. В соответствии с установленными нормативами при убое крупного рогатого скота и свиней предусмотрено получение, соответственно, 3,5 и 2,6% пищевой крови от выработанного мяса. Исходя из высокого содержания в ней полноценных белков и биологически активных веществ, кровь издавна называют “жидким мясом”, отмечая, тем самым, ее значимость как сырья для производства пищевой продукции. Однако традиционные технологии ограничивают сферу ее применения в этой сфере лишь изготовлением отдельных видов колбасных изделий, черного и светлого пищевого альбумина, некоторых видов продуктов медицинского назначения. Узкий диапазон традиционных решений по переработке и использованию крови и ее фракций приводит к тому, что значительная ее часть направляется на выработку преимущественно мясокостной муки. Нередки случаи, когда по указанной причине кровь на пищевые цели вообще не собирают, а сливают в производственные стоки, нанося значительный ущерб экологической обстановке [8].
Выполненные в последние годы исследования были направлены на разработку технологий, обеспечивающих условия более полного использования пищевой крови и ее фракций при производстве продуктов новых ассортиментных групп, а также имитирующих изделий.
Наличие в крови убойных животных значительного количества железа предопределяет ее применение для выработки продуктов питания, способствующих профилактике и лечению железодефицитных анемических заболеваний [9], которым подвержена значительная часть населения, особенно дети и женщины на стадии деторождения и лактации.
Преимущество использования крови убойных животных для указанных целей обусловлено и тем, что железо в ней находится в наиболее усвояемой гемовой форме, следовательно, вырабатываемые на ее основе продукты более эффективны в сравнении с другими железосодержащими препаратами.
При разработке эффективных методов и способов использования цельной крови или форменных элементов (ФЭ) неотъемлемой частью в производстве продуктов является операция по разрушению клеточных оболочек эритроцитов, особенно необходимая с функционально-технологической и биологической точек зрения. Чрезвычайно важно снижение содержания клеточных оболочек, плохо поддающихся воздействию пищеварительных ферментов.
Новые подходы в реализации гемолиза с применением аскорбиновой кислоты позволяют получить функциональную и обогащенную основу для производства пищевых продуктов (рисунок 6).
Гемолизат представляет собой жидкость коричневого цвета без запаха крови и содержит в %: белка – 19,5, влаги – 75,5, железа – 0,09. В нем отсутствуют связанные формы гемоглобина, клеточные оболочки, снижающие пищевую ценность.
Близость цветовых характеристик гемолизатов (рисунок 7) с порошком какао свидетельствует о возможности использования их при производстве имитирующих шоколадные изделий, отличающихся от базовых тем, что в этом случае готовые продукты обогащаются гемовым железом и белком животного происхождения. Последнее имеет важное значение для питания людей, страдающих анемиями разной этиологии, и играет профилактическую роль.
За основу имитирующих антианемических продуктов были взяты рецептуры традиционных кондитерских изделий с заменой порошка какао на гемолизат ФЭ. Технология их получения включает сбор и разделение крови на фракции, гемолиз, составление рецептуры, варку, ароматизацию, пастеризацию, охлаждение и упаковку. В процессе охлаждения массвносили антиокислители (токоферролы) и ароматизаторы. Это, с одной стороны, предотвращает окислительную порчужирового компонента, катализируемую ионами железа, а с другой – происходит обогащение продуктов витаминами (аскорбиновой кислотой и витамином Е). Ароматизаторы обеспечивают необходимый запах продуктов (фруктовый, шоколадный), приемлемый и востребуемый широкими слоями населения в соответствии с традициями питания. Полученный порошок имеет традиционный цвет, что подтверждают результаты инструментальной оценки цвета. Анализ цвета продукта проводили в колориметрической системе CIE La*b* где L – светлота, a – степень красноты, b – степень желтизны объекта. Сравнение образцов приведено на рисунке 7. Порошок какао и гемолизат ФЭ имеют одинаковую цветность, но последний обладает более темным тоном.
Анализ качества готовых продуктов проводили по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям (диаграмма 5).
Полученные продукты содержат (на 100 г) 3,75 г витамина С, 0,3 г витамина Е, 135-180 мг железа (в виде леГУКоусвояемого органического железа), 8,5 г фолиевой кислоты, имеют свойственный данному виду продукта вкус, цвет и запах. По показателям безопасности кондитерские изделия отвечают требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 “Гигиенические требования безопасности пищевой ценности пищевых продуктов”. На основе гемолизата ФЭ предложены рецептуры для получения имитирующих шоколадные паст, глазурей, прослоек, начинок для кондитерской промышленности.
ФЭ крови возможно использовать для создания натуральных красителей при производстве вареных колбасных изделий с высокой долей замены основного сырья белковыми добавками животного и растительного происхождения, а также при использовании сырья с низким содержанием миоглобина. Без цветовой коррекции данные продукты имеют бледный оттенок, что вынуждает производителей использовать красители.
Для получения нитрозогемоглобина необходимо, чтобы гемоглобин был в восстановленной форме, ведь именно при этом условии он вступает в реакцию с нитритом натрия с образованием окрашенного комплекса. Для этого в дистиллированную воду добавляют аскорбиновую кислоту (0,2% к массе ФЭ крови), что также способствует лучшему гемолизу.
Выбор диапазона используемых концентраций нитрита натрия определяли исходя из расчетного содержания гемоглобина в растворе и с учетом того, что для оптимального цветообразования соотношение пигмент : нитрит натрия составляет 1:5 [10].
Полученный краситель применяется для окрашивания фаршевых систем с низким содержанием миоглобина, тем самым корректируется цвет продуктов.
Включение ФЭ в рацион питания позволит осуществить немедикаментозную профилактику анемии и улучшить состояние здоровья населения, а также решить проблему с рациональным использованием ценнейшего биологического сырья – крови убойных животных.
В аспекте полного использования крови убойных животных, безусловно, огромный интерес представляет плазма, возникающая после сепарирования цельной крови. Установлено в опытах in vivo, что белки плазмы имеют в 1,5 раза более высокую скорость переваривания и усвоения, обладают высокой пенообразующей и эмульгирующей способностью. Благодаря наличию свертывающей системы, плазма легко структурируется. Эти ее свойства дали возможность обосновать и реализовать на практике технологии сокосодержащих белковых напитков, функциональных коктейлей, сброженных продуктов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. В. Р. Рябина, С. Е. Васюков. Получение, свойства и применение гиалуроновой кислоты // Хим.-фарм. журнал. – 1987. – №2. – С. 142-151.
2. Л.В. Антипова. Использование вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности [Текст] /Л.В. Антипова, И.А. Глотова. – СПб: ГИОРД, 2006. – 384 с.
3. ТУ 9214-002-57719975-2003. Полуфабрикаты коллагенсодержащие. (Технические условия, технологическая инструкция). – Введ. 23.06.2003. – 23 с.
4. ТУ 9213-003-57719975-2003. Колбасные изделия вареные. (Технические условия, технологическая инструкция). – Введ. 23.06.2003. – 17 с.
5. А.Р. Салихов. Получение и применение органических йодсодержащих препаратов в технологии функциональных мясных продуктов. – Диссертация канд. техн. наук, Воронеж, 2005. – 157 с.
6. М.М. Данылив. Получение и применение ароматизированных белков в технологии мясных продуктов из биомодифицированного сырья. – Диссертация канд. техн. наук,
Воронеж, 2005. – 265 с.
7. Л.В. Антипова, Я.И. Коренман, М.В. Терновых, Г.И. Касьянов. Идентификация ароматических веществ при оценке качества мясных продуктов и ингредиентов //Мясная индустрия. – 2003. – №9. – С. 29-31.
8. М.Л. Файвишевский. Нетрадиционные технологии переработки и использования пищевой крови убойных животных [Текст] / М.Л. Файвишевский // Все о мясе, 2006. –
№1. – С.14-17.
9. М.Л. Файвишевский. Некоторые аспекты переработки крови убойных животных [Текст] / М.Л. Файвишевский // Пищевая промышленность. 1995. – №1.
10. И.В. Глазкова. Натуральные красители для мясной промышленности [Текст] / И.В. Глазкова, В.А. Сидорова // Сб. тез. 2-го Московск. международного конгресса “Биотехнология: состояние и перспективы развития”. – Москва, 2003. – С. 122.
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.
Амитекс Сонет