А - Кубанский государственный технологический университет

На правах рукописи
ВАСИЛЬЕВА Анастасия Георгиевна
РАЗРАБОТКА НОВЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ДОБАВОК ИЗ СЕМЯН
ТЫКВЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ
МЯСОРАСТИТЕЛЬНЫХ ВАРЕНЫХ КОЛБАС
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
05.18.01 – Технология обработки, хранения и
переработки злаковых, бобовых культур,
крупяных продуктов, плодоовощной
продукции и виноградарства
05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2009
2
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет»
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
Касьянов Геннадий Иванович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Антипова Людмила Васильевна
доктор технических наук
Джаруллаев Джарулла Саидович
Ведущая организация:
ГУ
«Краснодарский
научно-иссле-
довательский институт хранения и
переработки
сельскохозяйственной
продукции» Россельхозакадемии
Защита состоится 19 февраля 2009 года в 15-00 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. А, ауд. Г-251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета
Автореферат разослан 16 января 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук
В.В. Гончар
3
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Одним из приоритетных направлений развития пищевой промышленности является совершенствование существующих и разработка новых технологий продуктов питания функционального
назначения.
Ценным и перспективным источником целого комплекса биологически
активных веществ являются семена тыквы, получаемые в виде вторичных
продуктов консервного производства и шротов, образующихся при выработке тыквенного масла. Данных по использованию семян тыквы в технологиях
функциональных пищевых продуктов недостаточно. В связи с этим, разработка новых растительных добавок из семян тыквы и использование их в
технологиях функциональных продуктов питания, является актуальным.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с НТП Минобрнауки РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным
направлениям науки и техники» № 01200109253 и планам НИР КубГТУ.
1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка
новых растительных добавок из семян тыквы и их использование в технологии мясорастительных вареных колбас функционального назначения. Для
достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– исследование химического состава и показателей безопасности полножирной муки из семян тыквы, выращиваемой и перерабатываемой в
Краснодарском крае;
– исследование функционально-технологических свойств полножирной муки, полученной из семян тыквы, и их изменения под воздействием
технологических факторов;
– изучение и проведение сравнительного анализа химического состава
и функционально-технологических свойств шротов семян тыквы, полученных после СО2-экстракции, с аналогичными характеристиками полножирной муки;
– разработка технологии получения растительных добавок из семян
тыквы;
– обоснование выбора и характеристика мясной основы для производства мясорастительных вареных колбас функционального назначения;
4
– исследование влияния растительных добавок из семян тыквы на
свойства модельных фаршевых систем и моделирование базовых рецептур
мясорастительных колбас, сбалансированных по аминокислотному составу;
– усовершенствование технологии мясорастительных вареных колбас с
учетом
особенностей
химического
состава
и
функционально-техно-
логических свойств растительных добавок, полученных из семян тыквы;
– исследование показателей качества и биологической ценности разработанных колбасных изделий и оценка степени удовлетворения потребности организма человека в БАВ при употреблении данных колбас;
– разработка технической документации на новые растительные добавки
из семян тыквы и колбасные изделия, изготовленные с их использованием;
– проведение опытно-промышленной апробации усовершенствованной
технологии мясорастительных вареных колбас с добавками из семян тыквы
и оценка экономической эффективности их производства.
1.3 Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное исследование
химического
состава
и
функционально-технологических
свойств полножирной муки и СО2-шротов, полученных из семян тыквы.
Установлена зависимость водопоглощающей способности полножирной
муки от времени выдержки и температуры; изучено влияние концентрации
поваренной соли на водопоглощающую, водоудерживающую и эмульгирующую способности данных добавок.
Впервые определена активность ингибиторов щелочных и кислых
протеиназ в полножирной муке и шротах из семян тыквы. Установлено, что
активность ингибиторов щелочных протеиназ семян тыквы существенно
ниже аналогичных показателей семян растений, используемых в качестве
растительных добавок в мясных продуктах. Это исключает необходимость
применения дополнительных технологических приемов для их инактивации. Показано, что обработка семян тыквы жидким диоксидом углерода не
приводит к снижению активности ингибиторов трипсина и химотрипсина.
Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования полножирной муки и СО2-шротов,
полученных из семян тыквы Голосеменная, в качестве добавки при создании новых вареных колбасных изделий функционального назначения.
5
Впервые показано положительное влияние растительных добавок из
семян тыквы Голосеменная на физико-химические, функциональнотехнологические свойства мясных фаршевых систем и органолептические
характеристики и биологическую ценность готовой продукции. Установлено, что введение данных добавок повышает рН, водосвязывающую способность фаршей, увеличивает выход готовой продукции, обогащает колбасные изделия полиненасыщенными жирными кислотами, β-каротином и αтокоферолом, кальцием, магнием, фосфором, железом, медью и цинком.
1.4 Практическая значимость работы. Получены новые растительные добавки из семян тыквы. Усовершенствована технология мясорастительных вареных колбас с учетом особенностей химического состава и
функционально-технологических свойств полножирной муки и СО2шротов из семян тыквы Голосеменная. Технология апробирована в колбасном цехе ООО «Мясокомбинат Усть-Лабинский». Разработана техническая
документация на новые растительные добавки, полученные из семян тыквы, и вареные колбасы «Андреевская» и «Георгиевская», изготовленные с
полножирной мукой и СО2-шротами из семян тыквы Голосеменная.
1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на Международной научнопрактической конференции «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г. Краснодар, 2007г.),
Международной научной конференции «Проектирование новой реальности» (г. Таганрог, 2007г.), Х Всероссийской научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики
регионов» (г. Майкоп, 2007г.), ХV региональной научно-практической конференции «Инновационная концепция развития экономики Кубани» (г.
Краснодар, 2007г.), 1 Межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров»
(г. Москва, 2008г.).
1.6 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 монографии, 8 статей (в том числе 4
статьи в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации) и 7 материалов конференций.
6
1.7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
введения, аналитического обзора патентно-информационной литературы,
методического раздела, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы
выполнена на 232 страницах, включает 63 таблицы и 32 рисунка. Список
литературных источников включает 233 наименования, в том числе 28 –
иностранных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований были
использованы полножирная мука и шроты после СО2-экстракции, полученные из семян тыквы различных разновидностей и сортов, возделываемых и
перерабатываемых в Краснодарском крае: крупноплодной (Cucurbita
maksima) – Столовой зимней А-5; мускатной (Cucurbita moschata) – Витаминной и твердокорой или обыкновенной (Cucurbita реро L.) – Голосеменной, а также нутрии стандартного типа, мясо нутрий, модельные фаршевые
системы и мясорастительные вареные колбасы «Андреевская» и «Георгиевская» с добавками из семян тыквы.
2.2 Методы исследований. При выполнении работы использованы
современные стандартные методы исследований и специальные методики
определения функционально-технологических свойств (ФТС) и показателей
безопасности сырья.
Компьютерное моделирование рецептур проводили с использованием
интегрального критерия сбалансированности по аминокислотному составу.
В качестве критерия оптимизации выбрана квалиметрическая мультипликативная модель. Для нахождения частных и обобщенного критериев моделирования использована функция желательности Харингтона.
Структурная схема научных исследований приведена на рисунке 1.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование химического состава и показателей безопасности полножирной муки, полученной из семян тыквы различных сортов. Результаты исследования химического состава полножирной муки из
семян тыквы приведены в таблице 1.
7
Изучение и анализ научно-технической и патентной
литературы по проблеме исследования
Обоснование выбора и характеристика основных видов сырья для производства
мясорастительных вареных колбас функционального назначения
Разработка новых растительных добавок из семян тыквы
Исследование химического состава и показателей безопасности полножирной
муки, полученной из
семян тыквы
Исследование ФТС полножирной муки, полученной
из семян тыквы, и их
изменения под воздействием технологических
факторов
Изучение и сравнительный
анализ химического состава
и ФТС СО2-шротов из семян тыквы с аналогичными характеристиками
полножирной муки
Разработка технологии получения растительных добавок из семян тыквы
Обоснование выбора и характеристика мясной основы для разрабатываемых
мясорастительных вареных колбас функционального назначения
Исследование влияния растительных добавок, полученных
из семян тыквы, на свойства модельных фаршевых систем
Моделирование рецептур мясорастительных вареных колбас,
сбалансированных по аминокислотному составу
Совершенствование технологии мясорастительных вареных колбас
функционального назначения с добавками из семян тыквы
Конечный продукт:
мясорастительные вареные колбасы с добавками из семян тыквы
Исследование показателей качества
и биологической ценности разработанных
колбасных изделий с растительными
добавками, полученными из семян тыквы
Оценка степени удовлетворения среднесуточной потребности организма
человека в БАВ при употреблении
100г разработанных колбас
Разработка ТД на новые растительные добавки, полученные из
семян тыквы, и колбасные изделия, изготовленные с их использованием
Опытно-промышленная апробация усовершенствованной
технологии новых мясорастительных вареных колбас
и оценка экономической эффективности их производства
Рисунок 1 – Структурная схема научных исследований
8
Таблица 1 – Химический состав полножирной муки, полученной из семян тыквы
Столовая зимняя А-5 Витаминная Голосеменная
Наименование показателей
1
2
3
4
Влага и летучие вещества, %
6,36
6,45
6,82
Белок, %
31,36
34,03
35,26
Липиды, %
28,42
29,19
31,79
Углеводы,%, в том числе
30,82
26,19
21,39
клетчатка
17,25
19,82
4,22
растворимые сахара
13,57
6,37
17,17
Минеральные вещества, %
3,04
4,14
4,74
Массовая доля фракций белков, %
Альбумины
25,2
25,5
27,2
Глобулины
42,8
46,5
48,3
Глютелины
21,8
19,3
19,9
Нерастворимые белки
10,2
8,7
4,6
Аминокислотный состав, г на 100г
Валин
4,70
4,14
4,86
Изолейцин
3,45
3,51
3,65
Лейцин
7,72
7,25
7,86
Лизин
5,53
5,58
5,93
Метионин+цистин
2,56
2,59
2,67
Треонин
6,32
6,54
7,45
Фенилаланин+тирозин
9,03
8,32
6,67
Триптофан
0,70
0,76
0,79
Сумма НАК
40,01
38,69
39,88
Аланин
8,89
10,94
10,86
Аргинин
10,55
9,54
8,53
Аспарагиновая кислота
5,48
5,67
5,71
Гистидин
1,59
1,59
1,51
Глицин
6,97
7,06
7,82
Глутаминовая кислота
14,70
14,82
13,63
Пролин
2,30
2,56
4,21
Серин
4,28
4,12
4,04
Жирнокислотный состав, %
С16:0
14,98
15,45
11,31
С18:0
7,16
8,61
6,06
С20:0
–
–
0,44
С18:1
42,35
41,62
41,46
С18:2
35,51
34,32
40,49
С18:3
–
–
0,24
Витамины, мг/100г продукта
Пиридоксин (В6)
0,71
0,76
0,78
Рибофлавин (В2)
0,34
0,32
0,36
Тиамин (В1)
0,22
0,23
0,24
α-токоферол
26,72
27,44
29,88
β-каротин
3,94
4,05
4,49
Макроэлементы, мг/100г
Калий
536,74
675,95
924,15
9
Продолжение таблицы 1
1
Кальций
Магний
Натрий
Фосфор
Микроэлементы, мкг/100г
Железо
Марганец
Медь
Цинк
2
289,44
345,34
14,96
1388,26
3
346,98
350,78
14,21
1946,65
4
380,48
507,64
16,03
2292,15
6210
2730
960
6540
6540
3120
980
6980
8220
3740
1460
8330
Установлено, что по массовой доле белков семена тыквы не уступают
белковым добавкам растительного происхождения, традиционно используемым при производстве мясорастительных продуктов. Высокая массовая доля
водо- и солерастворимых фракций белков семян (68,0-75,5%) характеризует
исследуемые образцы как высокофункциональные компоненты, которые
совместно с мышечными белками могут стабилизировать белковую матрицу
мясных систем. Анализ аминокислотного состава белков семян тыквы показал, что белковые фракции содержат полный набор аминокислот, включая
незаменимые, однако валин, изолейцин, сумма метионина и цистина, а также
триптофан являются лимитирующими. Исследуемые образцы отличаются
высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот; калия, кальция,
магния, фосфора, а также железа и цинка; содержат β-каротин и α-токоферол.
В полножирной муке из семян тыквы были определены активность
щелочных и кислых протеиназ, а также активность ингибиторов трипсина,
химотрипсина и пепсина. Установлено, что активность ингибиторов трипсина и химотрипсина семян тыквы существенно ниже аналогичных показателей семян растений, используемых в качестве растительных добавок в
мясных продуктах, и составляет от 0,011 до 0,038 мг/г сырья в зависимости
от сорта. Это исключает необходимость использования дополнительных
технологических приемов для их инактивации.
Методом биотестирования (тест-организмы: инфузории Tetrahymena
pyriformis) установлена токсикологическая безопасность полножирной муки, полученной из семян тыквы, о чем свидетельствует интенсивное накопление численности и активности инфузорий в течение 72 часов экспонирования образцов.
10
По результатам оценки показателей безопасности – токсичным элементам: свинцу, мышьяку, кадмию, ртути; пестицидам: гексахлорциклогексану (, , -изомерам), ДДТ и его метаболитам; микотоксинам: афлатоксину В1; радионуклидам: цезию-137 и стронцию-90 превышений установленных норм не обнаружено, что определяет пригодность семян тыквы для использования в качестве пищевых компонентов в продуктах питания.
3.2 Исследование функционально-технологических свойств полножирной муки из семян тыквы и их изменения под воздействием технологических факторов. Для разработки конкретных рекомендаций по
введению семян тыквы в состав фаршевых композиций, правильного подбора компонентов рецептуры и формирования требуемых характеристик
конечного продукта определены водопоглощающая (ВПС), водо- и жироудерживающие (ВУС, ЖУС), эмульгирующая способности (ЭС) (таблица 2)
и рН суспензий исследуемых образцов в дистиллированной воде и в солевых растворах. Установлено, что величина рН суспензий полножирной муки всех исследуемых образцов в дистиллированной воде имеет достаточно
высокое значение и находится в пределах 6,75-7,25. Значение рН суспензий
исследуемых образцов в солевых растворах уменьшается на 0,31-0,45 в зависимости от сорта.
Таблица 2 – Функционально-технологические свойства полножирной муки,
полученной из семян тыквы выбранных сортов
Наименование показателя
Водопоглощающая
способность, %
Водоудерживающая
способность, г/г сырья
Жироудерживающая
способность, г/г сырья
Эмульгирующая
способность, мл эм./г белка
Столовая зимняя А-5 Витаминная Голосеменная
300,4
344,9
273,5
3,03
3,74
2,89
1,12
1,47
0,68
114,4
123,6
134,8
Была изучена зависимость ВПС полножирной муки, полученной из
семян тыквы, от времени выдержки, температуры и концентрации поваренной соли. Результаты экспериментов представлены в виде графиков на рисунках 2, 3, 4.
11
350
300
ВПС, %
250
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Время выдержки, мин
Столовая зимняя А-5
Витаминная
Голосеменная
350
ВПС, %
300
250
200
150
20
30
40
50
60
70
80
Температура, С
Столовая зимняя А-5
Витаминная
Голосеменная
ВПС, %
320
270
220
170
0
1
2
3
4
Массов ая доля пов аренной соли, %
Столов ая зимняя А-5
Витаминная
Голосеменная
5
Рисунок 2 – Водопоглощающая
способность
полножирной
муки, полученной из семян
тыквы, в зависимости от времени выдержки
Рисунок 3 – Водопоглощающая
способность полножирной муки,
полученной из
семян тыквы, в
зависимости от
температуры системы
Рисунок 4 – Водопоглощающая
способность полножирной муки,
полученной из
семян тыквы, в
зависимости от
массовой доли
поваренной соли
в системе
Определено влияние поваренной соли на ВУС исследуемых образцов.
Установлено, что ВУС полножирной муки из семян тыквы Столовая зимняя
А-5, Витаминная и Голосеменная снижается до 2,70; 3,14 и 2,47 г/г сырья
соответственно.
Для изучения эмульгирующей способности полножирной муки из семян тыквы использовали 1% по белку дисперсии исследуемых образцов.
Установлено, что максимальное значение ЭС для всех образцов наблюдается при концентрации жировой фазы в системе 50%. Область на графике
(рисунок 5), ограниченная верхней и нижней кривой, является зоной суще-
12
ствования эмульсии, для полножирной муки из семян тыквы Голосеменная
ее площадь максимальна.
Соотношение объемов фаз, %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Рисунок 5 – Соотношение объемов фаз в системе «жировая
фаза – белковая
дисперсия» полножирной муки,
полученной из
семян
тыквы
различных сортов
Исходная доля жировой фазы, %
Столовая зимняя А-5
Витаминная
Голосеменная
Аналогичные диаграммы построены для оценки влияния поваренной
соли на эмульгирующую способность исследуемых образцов. Установлено,
что введение в систему поваренной соли увеличивает ЭС полножирной муки всех образцов в среднем на 3,9 мл эм./г белка, что, может быть, связано с
повышением экстракции солерастворимых белков и созданием более благоприятных условий для эмульгирования жира.
В результате исследования ФТС образцов полножирной муки, полученной из семян тыквы выбранных сортов, определены степень и время их
гидратации. Установлено, что при использовании данных добавок в технологии мясорастительных колбас, необходима их предварительная гидратация и введение в состав мясных эмульсий в виде белково-жировой эмульсии наполнителя на нежирное сырье.
3.3 Изучение и сравнительный анализ химического состава и
функционально-технологических свойств СО2-шротов семян тыквы с
аналогичными характеристиками полножирной муки. Изучен химический состав и функционально-технологические свойства шротов семян тыквы после СО2-экстракции. В сравнении с полножирной мукой в шротах
установлено: незначительное (на 1,2-1,5%) снижение содержания влаги;
увеличение на 2,2% массовой доли белков и уменьшение на 4,7% массовой
13
доли липидов. Величина рН суспензий шротов в дистиллированной воде
для всех образцов снизилась по сравнению с полножирной мукой в среднем
на 0,15. Сравнительный анализ ФТС полножирной муки и шротов показал,
что шроты имеют более высокие значения ВПС, ВУС, ЖУС и ЭС (рисунок
6).
5
400
4
ВУС, г/г сырья
ВПС,%
300
200
100
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
ЖУС,г/г сырья
2
1,5
1
0,5
0
1
2
3
4
5
6
ЭС, мл эмульсии/ г белка
.
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
Рисунок 6 – Функционально-технологические свойства полножирной муки
и шротов, полученных из семян тыквы: 1, 2 – Столовая зимняя А-5;
3, 4 – Витаминная; 5, 6 – Голосеменная (1, 3, 5 – полножирная мука
из семян тыквы; 2, 4, 6 – шроты после СО2-экстракции)
В шротах исследуемых образцов отмечено увеличение активности
ингибиторов трипсина и химотрипсина от 0,028 до 0,041 мг/г в зависимости
от сорта, что, вероятнее всего, связано с извлечением части липидной фракции при СО2-экстракции. Активность ингибиторов пепсина, как в необработанных семенах, так и в шротах, не отмечена.
3.4 Разработка технологии получения растительных добавок из
семян тыквы. Технологическая схема получения растительных добавок из
семян тыквы представлена на рисунке 7.
3.5 Выбор и обоснование мясной основы мясорастительных вареных колбас. В качестве мясной основы было использовано мясо традиционных животных – говядина жилованная 2 сорта с содержанием соединительной ткани не более 20% и свинина полужирная с содержанием жировой
14
ткани от 30 до 50% и мясо нетрадиционных животных – мясо нутрии.
Семена тыквы
Получение полножирной муки
семена тыквы
с семенной
оболочкой
Получение СО2-шротов
семена тыквы
без семенной
оболочки
семена тыквы
с семенной
оболочкой
измельчение на электрической мельнице
до размеров частиц 0,1-0,2 мм
просеивание, удаление крупных
частиц оболочек и ядер
измельчение на
коллоидной мельнице
Полножирная мука
семена тыквы
без семенной
оболочки
измельчение в крупку до размеров
частиц 1,5-2,0 мм
вальцевание в лепесток
толщиной 0,2 мм
обработка лепестка жидким диоксидом
углерода при t 18-25оC давлении 5,4-6,4 МПа
просеивание и измельчение
на коллоидной мельнице
измельчение на электрич.
мельнице, просеивание
СО2-шроты
Рисунок 7 – Технологическая схема получения растительных добавок из
семян тыквы
Для обоснования использования мяса нутрий при выработке колбас
были исследованы показатели, определяющие целесообразность применения мясного сырья в колбасном производстве: мясная продуктивность животных, соотношение мышечной, жировой и костной тканей в тушках, а
также химический состав мяса нутрий стандартного типа.
Установлено, что нутрия имеет достаточно высокий убойный выход –
у самцов 60-64%, у самок 59-61%. Доли мышечной и жировой тканей в
тушках находятся на уровне говядины и составляют соответственно 69-72%
и 13-14%. Содержание белка в мясе нутрии на 2,0 и 6,4%, а полиненасыщенных жирных кислот в 5,3 и 1,8 раза превосходит говядину жилованную
второго сорта и свинину полужирную соответственно. Аминокислотный
состав белков отличается значительным количеством лизина (10,62 г/100г
белка) и триптофана (1,61 г/100г белка). По количеству минеральных веществ мясо нутрии (1,11%) практически не отличается от говядины (1,03%),
при этом содержание кальция в нем на 10,2% и 11,9% больше, чем в говядине жилованной второго сорта и свинине полужирной соответственно.
Мясо нутрии выгодно отличается от говядины и свинины содержанием ви-
15
таминов В2 (0,28мг/100г продукта) и В6 (0,87мг/100г продукта).
На основании вышеизложенного и с учетом низкой себестоимости
производства мяса нутрий, использование его в составе рецептурных композиций разрабатываемых колбас является обоснованным и целесообразным.
3.6 Исследование влияния растительных добавок из семян тыквы
на свойства модельных фаршевых систем. Моделирование базовых рецептур мясорастительных колбас сбалансированных по аминокислотному составу. Предварительный эксперимент по введению полножирной
муки из семян тыквы в фаршевые системы показал невозможность использования образцов, содержащих в составе семенную оболочку (семена тыквы
Столовой зимней А-5 и Витаминной), из-за ухудшения органолептических
характеристик готовых продуктов. Это послужило основанием для разработки рецептур и изучения свойств модельных фаршевых систем с полножирной мукой и шротом из семян тыквы Голосеменная, не имеющих семенных оболочек. В модельные образцы мясных фаршей вводили от 5 до
15% полножирной муки и шротов, гидратированных в соотношении 1:2 и
1:2,2 соответственно. Результаты исследования показали, что введение растительных добавок в состав мясных фаршевых систем повышает величину
рН, оказывает положительное влияние на водосвязывающую способность
фарша и увеличивает выход готовых продуктов (таблица 3).
Таблица 3 – Качественные показатели модельных фаршевых систем с
растительными добавками, полученными из семян тыквы
Показатели
Содержание влаги, %
сырой фарш
готовый продукт
Величина рН
ВСС фарша, % к общей влаге
Выход, % к массе сырья
Органолептическая оценка, баллы
Кон- Полножирная мука, %
троль
5
10
15
65,6
58,5
6,47
86,7
90,1
4,8
66,5
59,8
6,52
87,7
90,5
4,8
66,1
62,1
6,65
91,8
94,6
4,0
66,2
65,4
6,68
93,4
99,6
3,5
Шроты, %
5
10 15
66,9
59,8
6,49
86,9
90,4
4,8
66,7
60,4
6,55
87,5
91,6
4,5
67,1
61,7
6,61
89,1
92,2
4,0
Установлено, что оптимальный уровень растительных добавок из семян тыквы в мясных системах составляет от 5 до 10%. Введение растительных компонентов в больших количествах приводит к ухудшению вида изделий на разрезе, искажению вкуса и аромата и неприемлемо для потребителя.
16
С помощью компьютерного моделирования были разработаны базовые
рецептуры с 5% и 8% введения растительных добавок, сбалансированные по
аминокислотному составу белков. Обобщенный критерий моделирования
разработанных рецептур составляет 0,827 и 0,794 соответственно, что соответствует отличной оценке по шкале желательности Харингтона (рисунок 8).
1,22
1,12
d1
d5
d2
d7
1,02
0,92
d3
0,82
d8
d6
d4
Dобщ
0,72
0,62
0,52
0,42
0,32
0,22
0,12
0,02
Dобщ
d8
d7
d6
d5
d2
1,02
0,92
d5
d4
d3
d1
1,12
d2
d1
1,22
d7
d8
d3
Dобщ
d6
0,82
0,72
d4
0,62
0,52
0,42
0,32
0,22
0,12
Рисунок 8 – Обобщенный критерий
качества
базовых
рецептурных комА позиций: А – с 5%
введения
растительных добавок;
Б – с 8% введения
растительных добавок: Dобщ – обобщенный критерий
качества; d1 – валин; d2 – лейцин; d3
– изолейцин; d4 –
лизин; d5 – метионин + цистин; d6 –
Б треонин; d7 – фенилаланин + тирозин; d8 – триптофан
0,02
Dобщ
d8
d7
d6
d5
d4
d3
d2
d1
На основе базовых композиций разработаны рецептуры вареных колбас «Андреевская» и «Георгиевская» с двумя вариантами составов: с полножирной мукой – рецептуры №1 и со шротом после СО2-экстракции – рецептуры №2 (таблица 4). Виды и количества вводимых пищевых добавок
были научно обоснованы и экспериментально апробированы.
3.7 Совершенствование технологии мясорастительных вареных
колбас с растительными добавками, полученными из семян тыквы.
Технологический процесс производства мясорастительных колбас с использованием полножирной муки и шротов после СО2-экстракции семян тыквы
Голосеменная был модифицирован с учетом особенностей ФТС данных добавок на этапах подготовки, методов, способов и последовательности введе-
17
ния растительного сырья. На ООО «Мясокомбинат Усть-Лабинский» отработаны параметры и режимы предварительной гидратации добавок, приготовления белково-жировой эмульсии наполнителя, термической обработки
колбас.
Таблица 4 – Рецептуры вареных колбас «Андреевская» и «Георгиевская»
Норма расхода
«Андреевская»
«Георгиевская»
№1
№2
№1
№2
Сырье несоленое, кг на 100 кг сырья
Говядина жилованная 2 сорта
51,0
50,0
38,0
36,4
Свинина полужирная
10,0
10,0
10,0
10,0
Мясо нутрии
20,0
20,0
20,0
20,0
Шпик хребтовый
6,0
6,0
Полножирная мука из семян тыквы
5,0
–
8,0
–
Вода для гидратации муки
10,0
–
16,0
–
Шроты после СО2-экстракции
–
5,0
–
8,0
Вода для гидратации шротов
–
11,0
–
17,6
Пшеничная мука высшего сорта
2,0
2,0
–
–
Эмульсия свиной шкурки
2,0
2,0
2,0
2,0
Итого:
100,0
100,0
100,0
100,0
Вода технологическая
16,8
16,2
19,3
11,8
Пряности и материалы, г на 100 кг несоленого сырья
Соль поваренная пищевая
2500
2500
2500
2500
Нитрит натрия
5,0
5,0
5,0
5,0
Сахар
150,0
150,0
150,0
150,0
Глюкоза
30,0
30,0
30,0
30,0
Аскорбинат натрия
50,0
50,0
50,0
50,0
СО2-экстракт перца черного горького
4,0
4,0
4,0
4,0
СО2-экстракт перца душистого
2,5
2,5
2,5
2,5
СО2-экстракт мускатного ореха
1,5
1,5
1,5
1,5
Паприка сладкая красная хлопьями 3х3
100,0
100,0
150,0
150,0
Паприка сладкая зеленая хлопьями 3х3
50,0
50,0
–
–
Ферментированный рис
30,0
30,0
40,0
40,0
Наименование сырья,
пряностей и материалов
Отличительной особенностью усовершенствованной технологической
схемы является сочетание традиционного и нетрадиционного мясного сырья, использование полножирной муки и шротов после СО2-обработки, полученных из семян тыквы Голосеменная, применение белково-жировой
эмульсии и СО2-экстрактов пряностей.
3.8 Исследование показателей качества и биологической ценности
разработанных мясорастительных колбас. Опытно-промышленная партия разработанных вареных колбас выработана в условиях ООО «Мясоком-
18
бинат Усть-Лабинский». Результаты оценки показателей качества контрольных и опытных образцов готовой продукции даны в таблице 5.
Таблица 5 – Показатели качества контрольных и опытных образцов готовой
продукции
Показатели
Массовая доля в готовой
продукции, %
влаги
белков
липидов
минеральных веществ, в
том числе
поваренной соли
нитритов
Соотношение белок:жир
Выход, %, к массе сырья
Органолептическая
оценка, баллы
«Андреевская»
«Георгиевская»
Контроль
№1
№2 Контроль №1
№2
67,8
15,9
12,4
68,8
15,7
10,5
68,5
15,7
10,7
66,5
15,0
15,2
66,9
15,2
13,2
66,7
14,7
13,3
2,99
3,19
3,28
2,97
3,12
3,46
2,20
0,0020
1,0:0,9
117,6
2,34
0,0020
1,0:0,9
117,5
4,6
4,6
2,16
0,0033
1,0:0,8
112,1
4,6
2,24
2,25
2,18
0,0013 0,0013 0,0036
1,0:0,7 1,0:0,7 1,0:1,0
114,7 114,5 113,1
4,7
4,7
4,6
Из данных таблицы 5 видно, что при введении полножирной муки и
шротов из семян тыквы существенных изменений массовой доли белков в
опытных образцах готовой продукции не наблюдается, однако отмечено
уменьшение содержания липидов и увеличение массовой доли минеральных
веществ. Остаточное содержание нитритов в колбасах с растительными добавками более чем в 2 раза ниже по сравнению с контрольными образцами.
Выход готовых изделий увеличился на 2,5 и 4,5% для колбас «Андреевская»
и «Георгиевская» соответственно по сравнению с контрольными образцами.
Установлено, что опытные образцы колбас имеют более высокие показатели биологической ценности белкового компонента по сравнению с
контрольными (таблица 6), а введение растительных добавок из семян тыквы обогащает колбасные изделия полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК), β-каротином и α-токоферолом, кальцием, магнием и фосфором, железом, марганцем, медью и цинком (таблица 7).
Таблица 6 – Показатели биологической ценности белкового компонента
опытных и контрольных образцов колбас
Показатель
БЦ, %
Колбаса «Андреевская»
Контроль
№1
№2
87,4
91,9
92,6
Колбаса «Георгиевская»
Контроль
№1
№2
87,8
89,9
90,9
19
U, ед
0,89
0,93
0,93
0,89
0,92
0,91
Была изучена динамика состава микрофлоры в процессе хранения исследуемых образцов по количеству мезофильных аэробных и факультативноанаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ). Установлено, что разработанная
продукция безопасна в микробиологическом отношении в течение сроков
годности, предусмотренных для вареных колбас в оболочке «Амитан ПРО».
Рекомендуемый срок годности разработанных колбас составляет 6 суток.
Таблица 7 – Содержание биологически активных веществ в исследуемых
образцах колбас «Андреевская» и «Георгиевская»
Колбаса «Андреевская»
Колбаса «Георгиевская»
Контроль
№1
№2
Контроль
№1
№2
ПНЖК, %
1,22
1,53
1,46
1,91
2,39
2,45
Витаминный состав, мг/100г продукта
Пиридоксин (В6)
0,37
0,37
0,38
0,36
0,34
0,37
Рибофлавин (В2)
0,14
0,14
0,14
0,13
0,13
0,14
Тиамин (В1)
0,21
0,17
0,17
0,20
0,17
0,18
α-токоферол
–
1,28
1,24
–
1,25
1,28
β-каротин
–
0,19
0,18
–
0,19
0,19
Макроэлементы, мг/100г продукта
Калий
256,42
265,35 266,72
243,74
242,47 258,74
Кальций
8,99
24,59
24,72
8,55
32,40
34,57
Магний
18,15
28,14
28,28
13,31
39,13
41,75
Фосфор
138,43
220,47 221,61
131,70
252,22 269,14
Микроэлементы, мкг/100г продукта
Железо
2093
2277
2288
1984
2089
2229
Марганец
27
184
185
21
266
284
Медь
128
180
181
121
190
203
Цинк
2235
2376
2388
2119
2160
2305
Показатель
Рассчитана степень удовлетворения среднесуточной физиологической
потребности организма человека в полиненасыщенных жирных кислотах,
витаминах, макро- и микроэлементах при употреблении 100г опытных образцов колбас (таблица 8).
Таблица 8 – Оценка удовлетворения среднесуточной физиологической
потребности организма человека в БАВ при употреблении 100г
опытных образцов колбас
Показатель
1
ПНЖК
Норма суточ- Удовлетворение суточной потребности, % от нормы
ной потребно«Андреевская»
«Георгиевская»
сти, мг/сут *
№1
№2
№1
№2
2
3
4
5
6
11,0**
13,9
13,3
21,7
22,3
20
Пиридоксин (В6)
Рибофлавин (В2)
Тиамин (В1)
α-токоферол
β-каротин
1,8-2,0
1,8
1,5
10,0
1,0
20,6-18,5
7,8
11,3
12,8
19,0
21,1-19,0
7,8
11,3
12,4
18,0
18,9-17,0
7,2
11,3
12,5
19,0
20,6-18,5
7,8
12,0
12,8
19,0
Продолжение таблицы 8
1
Калий
Кальций
Магний
Фосфор
Железо
Марганец
Медь
Цинк
2
3500,0
1000,0
400,0
1000,0
14,0
2,0-3,0
2,0-3,0
15,0
3
7,6
2,5
7,0
22,1
16,3
9,2-6,0
9,0-6,0
15,8
4
7,6
2,5
7,1
22,2
16,3
9,3-6,2
9,1-6,0
15,9
5
6,9
3,2
9,8
25,2
14,9
13,3-8,9
9,5-6,3
14,4
6
7,4
3,5
10,4
26,9
15,9
14,2-9,5
10,2-6,8
15,4
*Нормы по СанПиН; ** г/сут
Представленные факты позволяют отнести разработанные колбасы к
продуктам функционального назначения, так как при употреблении 100 г данных изделий, обеспечивается более 10% среднесуточной потребности организма человека в ПНЖК, фосфоре, железе, цинке, β-каротине и α-токофероле.
3.9 Разработка технической документации, опытно-промышленная
апробация технологии и оценка экономической эффективности производства новых мясорастительных колбас. На основании проведенных исследований разработана и утверждена техническая документация на новые
растительные добавки из семян тыквы (ТУ 9169-324-04801346-08) и мясорастительные вареные колбасы «Андреевская» и «Георгиевская» с добавками из семян тыквы Голосеменная (ТУ 9213-320-04801346-08).
Опытно-промышленная апробация технологии новых мясорастительных колбас на ООО «Мясокомбинат Усть-Лабинский» показала, что их выработка не требует переоснащения оборудования и может производиться на
типовых линиях изготовления вареных колбас. Расчетные данные по снижению себестоимости готовой продукции представлены в таблице 9.
Таблица 9 – Расчетные данные по снижению себестоимости готовой
продукции
«Андреевская» «Георгиевская»
№1
№2
№1
№2
С учетом выхода готовой продукции, руб/т 11014,0 14702,0 14237,0 20136,0
За счет использования мяса нутрий, %
46,5
34,9
36,1
25,5
За счет использования растительных
53,5
65,1
63,9
74,5
Снижение себестоимости
21
добавок из семян тыквы, %
Данные таблицы 9 свидетельствуют об экономической целесообразности производства новых мясорастительных колбас «Андреевская» и «Георгиевская» с добавками из семян тыквы Голосеменная.
ВЫВОДЫ
1 Исследован химический состав и показатели безопасности полножирной муки из семян тыквы Столовая зимняя А-5, Витаминная и Голосеменная. Установлено, что в зависимости от сорта массовая доля белков в
семенах тыквы колеблется в пределах 31,36-35,26%, липидов – от 28,42% до
31,79%, минеральных веществ 3,04-4,74%. На основании результатов определения фракционного состава белков (содержание альбуминов и глобулинов составляет 68,0-75,5%) обоснована возможность совместимости белков
семян тыквы с белками мясных систем. Результаты оценки особенностей
аминокислотного состава белков и жирнокислотного состава липидов, макро- и микроэлементов, витаминов, показателей безопасности, а также низкие значения активности ингибиторов протеолитических ферментов семян
тыквы свидетельствуют о целесообразности выбора данного вида сырья в
качестве компонента, придающего новым продуктам функциональные
свойства.
2 Исследованы функционально-технологические свойства полножирной муки, полученной из семян тыквы выбранных сортов. В зависимости от
сорта ВПС образцов составляет 273,5-344,9%, ВУС 2,89-3,74г/г сырья, ЖУС
0,68-1,12г/г сырья и ЭС 114,4-134,8 мл эм./г белка. Установлено, что введение в систему поваренной соли снижают ВСП и ВУС исследуемых образцов, вместе с тем, присутствие поваренной соли оказывает положительный
эффект на ЭС данных добавок.
3 Проведен сравнительный анализ химического состава и функционально-технологических
свойств
шротов,
полученных
после
СО2-
экстракции, с аналогичными характеристиками полножирной муки из семян
тыквы. Установлено, что шроты отличаются более высокими значениями
ВПС, ВУС, ЖУС и ЭС и являются высокобелковым продуктом, так как содержат в среднем на 2,2% больше белков, чем полножирная мука. Представленные факты свидетельствует возможности и целесообразности их ис-
22
пользования в качестве белковых добавок в составе мясорастительных колбас функционального назначения.
4 Разработана технологическая схема получения новых растительных
добавок из семян тыквы.
5 Теоретически и экспериментально обоснован выбор мясной основы
для производства мясорастительных вареных колбас. Вместе с традиционным мясным сырьем (говядиной и свининой) использовано мясо нутрии, так
как нутрии имеют высокий убойный выход (59-64%), мясо отличается благоприятным соотношением мышечной и соединительной (69-72%), жировой
(13-14%) и костной тканей (15-17%); высоким содержанием ПНЖК (21,86%),
витаминов группы В (тиамина – 0,46%, рибофлавина – 0,28%, пиридоксина –
0,87%), имеет низкую себестоимость производства, что позволяет рассматривать его как перспективное сырье в технологии мясопродуктов.
6 Исследовано влияние растительных добавок из семян тыквы на физико-химические, функционально-технологические свойства модельных
фаршевых систем и органолептические характеристики готовой продукции.
Установлено повышение ВСС мясных систем на 1,0-6,7%, рН – на 0,05-0,21
и выхода готовой продукции – на 0,4-9,5% в зависимости от вида и количества вводимой добавки. Определено оптимальное содержание добавок (510%), при которых обеспечиваются хорошие органолептические характеристики готовых продуктов. За базовые рецептуры, сбалансированные по
аминокислотному составу, взяты композиции с введением 5 и 8% растительных добавок, для которых функция желательности Харингтона составляет соответственно 0,828 и 0,794.
7 Усовершенствована традиционная технология мясорастительных
колбас с учетом особенностей ФТС растительных добавок из семян тыквы.
Отработаны параметры и режимы предварительной гидратации добавок,
определены метод, способ, последовательность их введения в мясные
эмульсии и условия термической обработки колбас. Установлено, что растительные добавки из семян тыквы целесообразно вводить в рецептуры мясорастительных колбас в виде белково-жировой эмульсии наполнителя, с
предварительной их гидратацией, на нежирное сырье.
23
8 Комплексные исследования качественных показателей и биологической ценности разработанных колбас показали, что опытные образцы не
уступают контрольным по массовой доле белков, содержат больше минеральных веществ и меньше липидов. Установлено, что показатели биологической ценности белкового компонента разработанных колбас имеют более
высокие значения, чем контрольные. При употреблении 100 г таких колбас
обеспечивается более 10% среднесуточной потребности организма человека
в ПНЖК, фосфоре, железе, цинке, β-каротине и α-токофероле, что позволяет
отнести разработанные колбасы к продуктам функционального назначения.
9 Разработана и утверждена техническая документация на новые растительные добавки из семян тыквы (ТУ 9169-324-04801346-08) и мясорастительные вареные колбасы «Андреевская» и «Георгиевская» с полножирной мукой и СО2-шротами, полученными из семян тыквы Голосеменная
(ТУ 9213-320-04801346-08).
10 Проведены опытно-промышленная апробация технологии новых
колбас и оценка экономической эффективности их производства. Показано,
что выработка мясорастительных колбас с растительными добавками из семян тыквы не требует переоснащения оборудования и может производиться
на типовых линиях изготовления вареных колбас. Ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии составит для
вареной колбасы «Андреевская» от 11014 до 14702 руб/т продукции; для
вареной колбасы «Георгиевская» от 14237 до 20136 руб/т в зависимости от
рецептуры.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1 Васильева А.Г. Разработка технологии колбас функционального
назначения с добавками из семян тыквы [Текст] Монография/ А.Г. Васильева, Г.А. Дворкина, Г.И. Касьянов. – Краснодар: ИнЭП, 2008. – 179с.
2 Васильева А.Г. Перспективные виды растительного сырья в технологии мясорастительных колбас [Текст] Монография/ А.Г. Васильева, Г.И.
Касьянов. – Краснодар: КНИИХП, 2006. – 56с.
3 Васильева А.Г. Оценка мясной продуктивности нутрий [Текст]/ А.Г.
Васильева, А.Н. Кулик// Наука Кубани. – 2003. – №1. – С. 38-41.
4 Васильева А.Г. Функциональные продукты питания на Российском
рынке [Текст]/ А.Г. Васильева, А.С. Бородихин// Изв. Вузов. Пищевая технология. – 2007. – №3. – С. 16-18.
5 Васильева А.Г. Химический состав и потенциальная биологическая
24
ценность семян тыквы различных сортов [Текст]/ А.Г. Васильева, И.А.
Круглова// Изв. Вузов. Пищевая технология. – 2007. – № 5-6. – С. 30-33.
6 Васильева А.Г. Функционально-технологические свойства семян
тыквы различных сортов [Текст]/ А.Г. Васильева, И.А. Круглова// Изв. Вузов. Пищевая технология. – 2007. – № 5-6. – С. 49-51.
7 Васильева А.Г. Разработка функциональных продуктов на мясной
основе [Текст]// Наука Кубани. – 2007. – №3. – С. 7-12.
8 Васильева А.Г. Новая растительная белковая добавка на основе семян
тыквы [Текст]// Матер. ХV регион. науч.-практич. конф. «Инновационная
концепция развития экономики Кубани». – Краснодар: ИнЭП, 2007. – С. 9091.
9 Нанобиотехнологические принципы получения пищевых добавок
газожидкостным методом из семян бахчевых культур [Текст]/ Л.А. Русанова, С.В. Бутто, В.С. Коробицин, А.С. Бородихин, А.Г. Васильева, Р.И. Екутич, С.В. Белоусова, Д.П. Фомич// Матер. межд. науч.-практич. конф. «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения». – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2007. – С. 218-220.
10 Васильева А.Г. Необходимость проектирования функциональных
продуктов питания как следствие изменения ритма жизни человека в современном обществе [Текст]// Матер. межд. науч. конф. «Проектирование новой
реальности» – часть 3 – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. – С. 11-16.
11 Васильева А.Г. Компьютерное проектирование сбалансированных
по составу мясорастительных продуктов [Текст]// Матер. межд. науч. конф.
«Проектирование новой реальности» – часть 3 – Таганрог: Изд-во ТТИ
ЮФУ, 2007. – С. 17-19.
12 Васильева А.Г. Химический состав шротов после СО2-экстракции
[Текст]// Матер. Х Всерос. науч.-практич. конф. «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов». – Майкоп: Изд-во
МГТУ, 2007. – С. 169-170.
13 Васильева А.Г. Ресурсы семян тыквы в Краснодарском крае
[Текст]// Матер. Х Всерос. науч.-практич. конф. «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов». – Майкоп: Изд-во
МГТУ, 2007. – С. 170-171.
14 Васильева А.Г. Мясо нутрий как перспективное сырье для производства колбасных изделий [Текст]/ А.Г. Васильева, В.И. Кудинов// Изв.
Вузов. Пищевая технология. – 2008. – № 1. – С. 14-16.
15 Васильева А.Г. Модельные фаршевые системы с растительной добавкой на основе семян тыквы [Текст]// «Перспективные биотехнологии
переработки сельскохозяйственного сырья»: Сборник трудов. – Краснодар:
ГУ КНИИХП, 2008. – С. 54-57.
16 Васильева А.Г. Разработка рецептур вареных колбас с использованием полножирной муки и шротов после СО2-экстракции [Текст]// «Перспективные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья»:
Сборник трудов. – Краснодар: ГУ КНИИХП, 2008. – С. 50-53.
25
17 Васильева А.Г. Биологическая ценность колбас функционального
назначения с добавками из семян тыквы [Текст]/ А.Г. Васильева, О.Н. Петроченко // Матер. 1 Межвед. науч.-практич. конф. «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». – М.: Изд. комплекс
МГУПП, 2008. – С. 83-88.