Разработка технологии варено-копченых продуктов из PSE свинины, идентифицированной на основе комплексной оценки цветовых характеристик

В настоящее время вопрос направленного использования сырья с учетом характера автолиза приобретает особое значение, так как существенно возросла доля животных, поступающих на переработку, у которых после убоя в тканях обнаруживаются значительные отклонения от обычного развития автолитических процессов. Сведения о количестве мясного сырья с нетрадиционными свойствами PSE и DFD неоднозначны. По отдельным регионам России количество говядины DFD составляет 28 — 35%, свинины PSE 40 — 45%, в странах Европы, США, Канаде и Австралии этот показатель достигает 50% [94, 109]. Для снижения количества PSE и DFD сырья используются различные способы предубойной обработки животных, изменение транспортировки к месту убоя, способов оглушения и т. д. Однако все мероприятия, направленные на улучшение физиологического состояния животных, только уменьшают количество случаев появления мяса PSE и DFD, но не исключают их.

Поэтому наиболее актуальными задачами, стоящими перед пищевым отраслями промышленности, являются рациональное использование мясного сырья с различными технологическими характеристиками и повышение качества вырабатываемой продукции. На сегодняшний день широкое распространение на мировом рынке мясного сырья получило мясо с нарушенным ходом автолиза.

Различия в характере автолиза между NOR, PSE и DFD мясом обуславливает специфичность их органолептических, физико-химических, химико-технологических и структурно-механических характеристик, что предопределяет направленное использование мяса с признаками PSE и DFD при производстве мясных продуктов. Следует отметить, что на крупных мясоперерабатывающих предприятиях не всегда проводят деление мясного сырья на группы NOR, PSE и DFD, а на малых предприятиях, в ряде случаев отсутствует лабораторная база и не осуществляется входной контроль поступающего сырья. Это является одной из причин появления на рынке готовых мясных продуктов низкого качества.

Среди наиболее важных характеристик качества мяса, наряду с pH и водосвязывающей способностью, следует отметить цвет мяса, признанный в международной практике одним из критериев сортировки и товароведной оценки мяса. В этой связи большое значение приобретает изучение зависимости показателей цвета мяса от характера автолиза с целью разработки способа сортировки.

Рациональное использование сырья с пороками при условии введения в рецептуру функциональных добавок и внесения соответствующих изменений в технологическую схему способствует повышению качества и выхода готовых мясных продуктов.

Изучению влияния отдельных технологических процессов на качество мяса с признаками PSE, DFD и продуктов из него, посвящен ряд работ российских и зарубежных ученых (Рогов И. А, Большаков A.A., Боресков В. Г., Бушкова Л. А., Кудряшов JI.C., Жаринов А. И., Митасева Л. Ф., Журавская Н. К., Гуринович Г. С., Шипулин В. И., Honikel К.О., Fox J.D., Lee S.H., Markel R.A., Siegel D. и др.).

В работах ученых достаточно основных сведений, позволяющих объективно оценить влияние различных функциональных добавок, способов посола и механических воздействий на качество готового продукта, изготовленного из мяса с различным течением автолитических процессов.

Вместе с тем, в опубликованных работах нет полной ясности в аспекте проблемы переработки сырья свинины с PSE свойствами при производстве кусковых варено-копченых изделий.

В связи с вышесказанным, проведение исследований, направленных на решение проблемы идентификации и использования нетрадиционного сырья с применением белоксодержащих добавок и рационального способа механического воздействия, является актуальным, и имеет большое практическое значение.

Целью настоящей работы являлись разработка и обоснование технологии кусковых варено-копченых продуктов из PSE свинины, идентифицированной на основе комплексной оценки цветовых характеристик с использованием многофункциональных рассолов и вибромассирования.

В соответствии с поставленной целью и на основании анализа литературных данных экспериментальные исследования были направлены на решение следующих задач:

— на основании теоретического анализа основных взаимозависимостей биохимических и физико-химических показателей мясного сырья и экспериментальных данных, обосновать принцип идентификации свинины с учетом измерения показателей окраски с выделением сырья нетрадиционного характера автолиза;

— разработать параметры вибромассирования для посола PSE свинины;

— оценить эффективность вибромассирования и влияния его на динамику изменения физико-химических, структурно-механических, биохимических показателей и выхода продукта, изготовленного из свинины с PSE свойствами;

— провести анализ качественных показателей изделий из PSE свинины и дать их характеристики в сравнении с продуктами, изготовленными из традиционного сырья;

— разработать технологию мясных продуктов из PSE свинины с использованием многофункциональных рассолов и вибромассирования;

— разработать проект технической документации на производство кускового варено-копченого продукта из PSE свинины.

ВЫВОДЫ.

1. Разработана технология варено-копченых продуктов из PSE свинины, идентифицированной на основе комплексной оценки цветовых характеристик, с использованием комбинации многофункциональных рассолов и вибромассирования.

2. Определена динамика изменения содержания общих пигментов и значения рН свинины разных качественных групп в процессе автолиза и установлена прямая линейная зависимость между этими показателями.

3. Исследованы спектральные и колориметрические характеристики свинины, содержание миоглобина и его производных в мясном сырье. Установлена взаимосвязь показателей окраски от группы качества сырья (NOR, DFD, PSE), разработана методика и предложена шкала идентификации группы качества свинины, основанная на комплексной оценке цвета и концентрации ионов водорода (светлота — рН24).

4. Установлены параметры вибромассирования при посоле PSE свинины (частота 40 Гц, число оборотов вращения 10 об/мин. продолжительность 180 мин.), при которых улучшаются структурно-механические свойства (напряжение сдвига уменьшается с 12,78*105 Па до 7,51*105Па, а работа резания с 2,15*10 Дж/м" до 1,12 *10 Дж/м~), увеличиваются водосвязывающая способность с 62,02% до 67,51%, рН с 5,26 до 5,78 по сравнению с режимом массирования без вибрации.

5. Установлено влияние вибромассирования при посоле PSE свинины на скорость и глубину проникновения поваренной соли в мышечную ткань мяса. Показано, что применение вибрации при механической обработке позволяет сократить продолжительность посола PSE свинины с 240 мин. до 180 мин.

6. Определена динамика изменения физико-химических (ВУС — 67,72%, рН — 5,96), биохимических и цветовых характеристик (нитрозопигмент — 82,36%) готового продукта из PSE свинины с использованием комбинации многофункциональных рассолов и вибромассирования. Установлено, что применение вибромассирования позволяет снизить количество остаточного нитрита натрия с 0,0029% до 0,0025% и повысить выход готового продукта на 8,14%.

7. Разработан проект технической документации. Расчетный экономический эффект от внедрения разработанной технологии составляет 18 000 руб. на 1 тон. готовой продукции.

Заключение

.

В целом, из материала литературного обзора следует, что проблема сырья остаётся одной из наиболее важных для мясной промышленности, что обусловлено, в том числе, наличием нетрадиционного мясного сырья и его дефицитом. Наиболее проблемным сырьём является РБЕ свинина, в первом случае это связано с потерями влаги при хранении и обработке, во второмнепривлекательной окраской, повышенным остаточным содержанием нитрита натрия в продуктах.

Поэтому современный подход в переработке сырья основывается на дифференциации качества мяса путем сортировки по объективным показателям, в том числе цвету, и разработке технологий, позволяющих улучшить качество сырья и продукции. Ведущая роль при этом принадлежит методам обработки, среди которых одним из наиболее действенных является использование комбинации многофункциональных добавок и вибромассирования, что даёт возможность улучшения, наиболее важных для потребителя свойств сырьяцвета и консистенции.

Глава 2 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Постановка опытов и схема проведения эксперимента.

Актуальностью современных исследований являются создание технологий пищевых продуктов, обогащенных функциональными компонентами и улучшение потребительских свойств готовых продуктов. Научное обоснование технологий новых продуктов, их освоение и широкая пропаганда будут способствовать улучшению здоровья потребителей, что является залогом ее безопасности, поэтому исследование в этом направлении требуют интенсификации независимо от социальных и рыночных условий. В связи с выбором обогащающих ингредиентов для мясных продуктов в работе использованы два методических подхода: первый — выбор доступных многофункциональных добавок для выбранного сырья с целью его последующего направленного использования и для повышения качества конечных мясопродуктоввторой — установление технологической эффективности используемых ингредиентов, в том числе применительно к мясному сырью разных групп качества, с целью повышения управляемости технологических процессов, направленной на улучшение потребительских и функционально-технологических свойств сырья.

В связи с выбором режима механической обработки при посоле мяса использовали два критерия (выхода солёного сырья и водосвязывающей способности), на основании которых обоснован способ механического воздействия для исследуемого объекта. Первый — значение водосвязывающей способности мясного сырья в процессе посола, второй — выход солёного мяса после механического воздействия. При изучении разных способов механической обработки с целью улучшения потребительских характеристик для РБЕ свинины, рекомендовано применение вибромассирования с частотой вибрации 40 гц, числом оборотов вращения барабана 10 об/мин. в течение 3 часа.

В качестве объекта исследования была использована длиннейшая спинная часть свинины (парная или охлажденная).

При разработке технологии продуктов из свинины с использованием многофункциональных рассолов, использовано сырье с более низкими технологическими качествами, выделенное из спинной части туш. Использовали сырье в охлаждённом виде после созревания в течение не менее 24 часов при температуре 4±-2°С. В ходе эксперимента учитывались качественные группы мясного сырья (NOR, PSE). Схема проведения эксперимента показана на рисунке 2.

Рисунок 2 — экспериментальная схема.

Тепловую обработку (подсушка, варка и копчение) осуществляли в соответствии с действующей технологической документацией.

В качестве контрольного образца использовали свинину с >ЮК-качеством. Работа выполнена в Московском государственном университете прикладной биотехнологии (МГУПБ) при лаборатории кафедры «Технология мяса и мясопродуктов».

Для оценки состава и свойств исследуемых объектов определяли следующие показатели: органолептическую оценку (1) проводили по ГОСТ 9959–91- массовые доли влаги (2)(ГОСТ Р 51 479−99), общего белка (3) — жира (4)(ГОСТ 23 042−86) — золы (5) — хлорида натрия (6)(ГОСТ Р 51 480−99) — нитрита натрия (7)(ГОСТ — 8558.1−78) — величину рН (8) — при помощи рН-метра (ГОСТ Р 51 478−99) — выход готового продукта (9) — весовым методомводосвязывающую способность (Ю)-методом прессованиявеличину предельного напряжения сдвига (11) — работа резания (12) — на приборе 1п5Шэп 1140- аминокислотный состав (13) — методом ионообменной жидкостной хроматографииспектральные и колориметрические цветовые характеристики (14) — на спектрофотоколориметре «Спектротон» и ЭВМ по ТУ 6−85 5П150 000- содержание общих пигментов (15) — содержание миоглобина и его производных (16) — содержание нитрозопигмента (17).

Экспериментальные данные обрабатывали с использованием методов математической статистики при помощи программы 8ТАТ18Т1СА 8. Повторность опытов не менее 3 раз при 3-х — 4-х кратной повторности анализов. Уровень доверительной вероятности — 0,95.

2.2 Методы исследования Определение влажности мяса.

Влажность мяса определяют по формуле х (м1-м2) м0.

Где: X — относительная влажность мяса, %;

М] - масса бюксы с навеской до высушивания, г;

М2 — масса бюксы с навеской после высушивания^ М0 — массанавески (Зг).

Определение водосвязывающей способности (ВСС).

Водосвязывающая способность (ВСС) определяется методом прессования. Сущность метода заключается в том, что при определении ВСС навеску мясного фарша массой 0,3 г взвешивают на торзионных весах на кружке из полиэтилена диаметром 15−20 мм, после чего ее переносят на фильтрованную бумагу, помещенную на стеклянную или плексигласовую пластину так, чтобы навеска оказалась под кружком.

Сверху навеску накрывают такой же пластинкой, что и нижнюю, устанавливают на нее груз массой 1 кг и выдерживают в течение 10 мин. После этого фильтрованную бумагу с навеской освобождают от груза и нижней пластинки, а затем карандашом очерчивают контур пятна вокруг спрессованного мяса. Внешний контур вырисовывается при высыхании фильтрованной бумаги на воздухе. Площади пятен, образованных спрессованным мясом и адсорбированной влагой, измеряют планиметром. Размер влажного пятна (внешнего) вычисляют по разности между общей площадью пятна и площадью пятна, образованного мясом. Экспериментально установлено, что 1 см² площади влажного пятна соответствует 8,4 мг влаги. 5] Массовую долю связанной влаги в образце вычисляют по формулам х= (М-8,4*5*)* 100 т0.

Где: X — массовая доля связанной влаги в мясном фарше, % к массе мясаМ — общая масса влаги в навеске, мгБ — площадь влажного пятна, мгШо — масса навески мяса, мг.

Определение активной кислотности (рН).

Для определения рН мяса готовят водную вытяжку в соотношении 1:10, для чего навеску образца мяса массой (10,00±-0,02)г тщательно измельчают, помещают в химический стакан вместимостью 100 см и экстрагируют дистиллированной водой в течение 30 мин. при температуре окружающей среды и периодическом помешивании стеклянной палочкой. Полученный экстракт фильтруют через фильтрованную бумагу и используют для определения рН. 5].

Величину рН водного экстракта мышечной ткани определяют на потенциометре марки 150-М (рН-метр 150-М).

Определение массовой доли соли.

Навеску измельченного продукта (мяса) (3 г) помещают в чистый сухой стаканчик или коническую колбу, емкостью 200−250 мл. В колбу (стаканчик) наливают 100 мл дистиллированной воды и нагревают до 30 °C на водяной бане, перемешивают в течение 10 мин стеклянной палочкой с резиновым наконечником и фильтруют через фильтрованную бумагу.

Далее отбирают пипеткой 15−20 мл фильтрата, добавляют к нему 1 мл 10%-ного раствора хромовокислого калия и титруют AgNOз (0,1 моль/л) до появления кирпично-красного осадка.

Массовую долю хлоридов Х (%) в пересчете на 1ЧаС1 вычисляют по формуле.

Хг0,0029*?*а*100*100 Ь*с.

Где: 0,0029 — количество хлористого натрия, эквивалентное титру раствора AgNOз (0,l моль/л) — к — коэффициент поправкиа — объем раствора AgNOз, млЬ — объем вытяжки, млс — масса навески продукта (мяса), г.

Определение общего содержания пигментов.

Сущность метода заключается в том, что образцы мяса массой 5,00±-0,01 г гомогенизируют с водным раствором ацетона объемной долей 94% в пробирки. К гомогенату добавляют 0,5 см³ концентрированной соляной кислоты, пробирки закрывают пробкой и выдерживают с темном месте в течение 2 ч., периодически перемешивают смесь. После этого растворы отфильтровывают через бумажный фильтр в колбу вместимостью 50 см³, а осадок промывают раствором хлорацетона объемной долей 80%. 5, 22] Светопоглощение полученного раствора определяют на спектрофотометре марки КФК-3−01 при длине волны 540 нм. В качестве контрольной пробы используют хлорацетон. Для определения массовой доли пигментов в исследуемом образце пользуются калибровочным графиком.

Определение содержания миоглобина и его производных у.

Методом отражательной спектроскопии с регистрацией спектров отражения на саморегистрирующем спектротоне и расчетом относительного содержания миоглобина и его производных с использованием формулы Кубелки-Мунка, устанавливающей зависимость между коэффициентами абсорбции/рассеяния (K/S) и отражения ®.

К ^(l-R)2 S ~ 2*R.

Соотношения коэффициентов рассчитаны при длинах волн, соответствующих изобестических точках для 2-х или 3-х форм пигментов, в которых пигменты имеют одинаковое отражение/абсорбцию [113, 136].

Для определения содержания MetMb (%) относительно суммы Mb и МЬО использовано отношение (K/S)5o7/(K/S)573 в котором длина волны 573 нм соответствует изобестической точке оксимиоглобина и миоглобина. Для определения относительного количества миоглобина использовано отношение (K/S)473/(K/S)597, характеризующее соотношение восстановленного миоглобина (МЬ) относительно суммы окисленных форм МЬО и MetMb, изобестическая точка которых соответствует длине волны 473 нм [113, 136].

Для определения миоглобина и метмиоглобина использованы также отношения (KyS)474/(K/S)525 и (K/S)572/(K/S)525, соответственно, учитывающие изобестическую точку всех форм пигментов (525 нм), которые линейно изменяются с увеличением окисленных форм пигментов [136]. Объективная оценка цвета мяса и мясных продуктов.

Методом отражательной спектроскопии с использованием спектротона с расчетом показателей в системе CIE (1976 г.) [30] или саморегистрирующего спектрофотометра СФ-18 с расчетом координат цветности в системе основных цветов XYZ [30].

Определение массовой доли остаточного нитрита натрия.

Определение массовой доли остаточного нитрита натрия проводили помощью метода, основанного на измерении интенсивности окраски, образующейся при взаимодействии нитрита с сульфаниламидом и N-(1 -нафтшт)-этилендиаминдигидрохлоридом в безбелковом фильтрате по ГОСТ 8558.1−78 Измерение интенсивности красной окраски проводили на спектрофотоколориметре с зеленым светофильтром в кювете с толщиной поглощающего свет слоя 1 см в отношении контрольного раствора. Содержание нитрита вычисляли по формуле.

Х= м*200*100*100 о/ m*v* 10б где X — содержание нитрита в 100 г продукта, %;

М — массовая концентрация нитрита натрия, найденная по градуировоч-ному графику, мкг/см3- m — навеска продукта, г;

V — количество фильтрата, взятое для фотоколориметрического измерения, см3;

106-коэффициент перевода в граммы.

Определение содержания нитрозопигментов.

Метод основан на экстрагировании пигментов мяса водным раствором ацетона с последующим измерением оптической плотности экстракта[5, 22] Содержание нитрозопигментов относительно общего количества пигментов вычисляют по формуле.

0/7)540.

Где: X — содержание нитрозопигментов, %;

Е (N0)540 — оптическая плотность раствора нитрозопигментов, оп.ед. Е (оп)54о — оптическая плотность раствора, содержащего все пигменты, присутствующие в продукте, оп.ед.

Определение предельного напряжения сдвига.

Принцип определения структурно-механических свойств на машине «ПЯТКОЙ 1140» заключается в постоянном измерении тензодатчиком и регистрации компьютером нагрузки, возникающей вследствие сопротивления образца механическому воздействию. Предельное напряжение сдвига определяется по формуле.

О = ^^, Па пне ^.

Где: Ртах — максимальное усилие, воспринимаемое тензодатчиком при сдавливании образца, Н;

Б — Площадь сечения индентора, м;

Определение работы резания.

Для расчета работы резания используется следующая формула рез ~ г>2 1 '2.

7ГХ К X /2 X П ср

Где: 8 — ширина основания ножа (0,0013), мR — радиус основания образца продукта, мhcp — усредненная высота образца продукта, мп — количество образцов, загруженных в ячейкуS — площадь под кривой «усилие-деформация», ограниченной снизу горизонталью, определяющей момент выхода тринадцатилезвейного ножа через пазы в дне камеры, Нхм2.

ГЛАВА 3 ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПА ИДЕНТИФИКАЦИИ СВИНИНЫ ПО КАЧЕСТВЕННЫМ ГРУППАМ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ОКРАСКИ.

Анализ литературных данных свидетельствует, что цвет, наряду с рН и водосвязывающей способностью, является одним из важнейших показателей качества мяса, но в отличие от них, относится к группе так называемых прямых свойств, непосредственно влияющих на его окончательную оценку, который на международном рынке, наряду с производственными параметрами, породой, возрастом, санитарным состоянием используется как индикатор качества сырья. Окраска мясопродуктов зависит от цвета мясного сырья, обусловленного содержанием и соотношением основных форм пигментов, она является важнейшим показателем, влияющим на потребительские свойства продукции.

Определением содержания миоглобина мяса и его производных, биохимических и физических факторов стабильности цвета, послеубойных изменений окраски, обусловленных процессами самоокисления и восстановления пигментов, занимались Stewart М, Broumand, Н., Cassens R., Bendall J., Renerre M, Govindarajan S., Giddings G., Ledward., Faustman C, Lawrie R., Mancini R., Bekhit A., Lindahi G., Mclcenna D., Якубов Г., Шишкина H., Кондратьев К., Чижикова Т. В., Лосева Н. Значимость оценки цвета мяса возрастает в связи с увеличением количества сырья нетрадиционного характера автолиза с отклонениями в функциональных и органолептических характеристиках, в том числе окраске, которые выявляются потребителями при визуальной оценке, следовательно, возможно выражение цвета в объективных показателях и использование их для сортировки. Согласно мнению большинства исследователей, различия в окраске мяса традиционного и аномального качества обусловлены, главным образом, соотношением миоглобина и его производных и структурой поверхности, в то время как содержание общих пигментов не оказывает значительного влияния на цвет, Вместе с тем имеются данные, свидетельствующие о разном содержании цветоформирующих белков в сырье NOR и аномального качества, что послужило основанием для рабочей гипотезы, согласно которой отклонения в окраске сырья разных групп следует объяснять различной доступностью и степенью экстракции пигментов мяса.

Принимая во внимание выше изложенное, в этой главе была поставлена задача комплексного изучения окраски свинины в зависимости от качественных групп с целью определения причин, обуславливающих отличия в интенсивности окраски, корреляционный и регрессионный анализ экспериментальных данных, как спектральных характеристик мясного сырья, так и pH и содержания общих пигментов для установления основных зависимостей и обоснования принципа идентификации групп качества свинины.

3.1 Взаимосвязь свинины разных качественных групп с содержанием общих пигментов.

3.1.1 Содержание пигментов в свинине в зависимости от качественных групп.

В данной работе мы использовали метод химического анализа ацетоновых экстрактов пигментов и метод отражательной спектроскопии для комплексной оценки цвета мясного сырья. Первый позволяют установить влияние на окраску общего количества пигментов, второй — влияние соотношения форм пигментов и состояния поверхности мясного сырья, обусловленного, в том числе, конформационными превращениями белковых молекул в условиях изменения значения рН. По результатам отражательной спектроскопии на свежем срезе мышечной ткани в поперечном направлении волокон устанавливали относительное содержание восстановленных и окисленных форм пигментов и показатели цвета, как трехмерной величины.