Вторичное использование отходов мясной промышленности для получения ценных пищевых продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время особенно актуальна проблема обеспечения населения полноценными в биологическом отношении продуктами питания. Одним из направлений ее решения является профилактика железодефицитной анемии, связанной с недостатком усвояемого железа в продуктах питания. Анемия при беременности является социальной проблемой, поскольку затрагивает две жизни. Беременные - особая группа риска по развитию железодефицитной анемии, их заболеваемость составляет около 50 %, а послеродовая анемия отмечается у 30 % женщин. Так, по данным ВОЗ, материнская смертность, связанная с анемией, составляет 26%. С другой стороны, наличие в крови убойных животных значительного количества железа предопределяет ее применение для выработки продуктов питания, способствующих профилактике и лечению железодефицитных анемических заболеваний. Поэтому создание продуктов с повышенным содержанием легкоусвояемого железа на основе малоиспользуемого сырья, которым в настоящее время является кровь сельскохозяйственных животных является приоритетной задачей.

Глава 1. ВТОРИЧНЫЕ РЕСУРСЫ МЯСНОЙ ОТРАСЛИ - ОСНОВА ПРОДУКТОВ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ

Включение гемолизата форменных элементов крови в рецептурно-компонентный состав продуктов питания позволяет осуществить немедикаментозную профилактику анемии, и улучшить состояние здоровья населения, а также решить проблему с рациональным использованием крови, а богатую легкоусваиваемыми белками плазму крови использовать для получения напитков для людей, ведущих активный образ жизни, спортсменов и людей в пост операционный период. Обогащение плазмы натуральными растительными поливитаминными комплексами будет способствовать улучшению органолептических свойств.

Таким образом, кровь сельскохозяйственных животных является ценным источником белка и микроэлементов, которая в настоящее время не нашла широкого применения в пищевой промышленности. Сотрудниками кафедры технологии мяса и мясных продуктов ВГТА успешно решается задача по обоснованию и реализации биотехнологий продуктов новых ассортиментных групп, обеспечивающих условия более полного использования пищевой крови и ее фракций.

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 (таблица 1). 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%.

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.

Глава 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Вовлечение в производство вторичного сырья мясной промышленности способствует решению экологических задач расширению ассортимента продуктов питания и улучшению их качества [1, 2]. Низкосортное, в том числе коллагенсодержащее, сырье содержит в значительных количествах ценный белок.

На мясокомбинатах и убойных пунктах животноводческих ферм в значительных количествах могут накапливаться ресурсы свиных шкур или их отходов. Известно, что свиная шкура составляет 9-13% мяса на костях [3]. Отходы переработки свиных шкур (лоскут и обрезки шкур) практически не находят применения для пищевых целей [4]. Однако имеются возможности использования этого некондиционного коллагенсодержащего сырья, например, для получения препаратов, обладающих высокими функционально-технологическими свойствами.

Анализ отечественных и зарубежных литературных источников, в том числе патентов, показал, что в настоящее время сложились разные направления использования коллагенсодержащего сырья и его отходов. Среди них можно выделить получение белково-жировых добавок, эмульсий; многофункциональных препаратов; структурированных продуктов (типа чипсов, экструдатов); желатина; выработку препаратов для парфюмерно-косметической промышленности, ветеринарии, зоотехнии, медицины; производство кожевенной продукции. В производстве мясных продуктов уже находят применение субпродукты (губы и пятачки, шкурка свиных голов, гортань с трахеей, печень, легкие, сердце) [5, 6]. Способы переработки субпродуктов основаны на максимальной реализации функционально-технологических свойств входящих в их состав компонентов.

Известен способ обработки дермы крупного рогатого скота (КРС) 10%-ным раствором щелочи в присутствии сульфата или хлорида натрия при 20°С и последующего растворения в 0,5-1,0 М уксусной кислоте для получения коллагеновой массы или продуктов растворения коллагена.

Коллаген при высокой степени измельчения хорошо гидролизуется; набухает в слабых растворах электролитов; обладает жиропоглощающей способностью; после термообработки образует глютин и желатозы с высокой влагосвязывающей и студнеобразующей способностями. С использованием этих свойств свиной шкурки были разработаны технологии новых мясных изделий: ветчины вареной ливерной, закусочных продуктов типа чипсов и др. Представляют интерес способы получения универсальных продуктов из коллагенсодержащего сырья, которые могут найти применение в производстве пищевой, фармацевтической и медицинской продукции. Так, с использованием способа получения коллагеновых дисперсий, основанного на щелочной и последующей кислотной обработке (патент 2059383 РФ), вырабатывают съедобные оболочки и покрытия для продуктов. Он обеспечивает также получение полифункциональных препаратов независимо от вида сырья (шкуры, сухожилия, хрящи), которые могут служить гелеобразующими добавками, стабилизаторами эмульсий, дисперсий, пен.

Способ получения белковой эмульсии из свиной шкуры для мясных рубленых продуктов (заявка 2166858 РФ) включает измельчение сырья, выдерживание в реакторе при постоянном перемешивании и температуре 45-50 °С в 3-5 %-ном растворе поваренной соли. Раствор и сырье берут соответственно в соотношении 5-1: 6-1,5. После отстаивания эмульсию отделяют. Эмульсия характеризуется высокой конверсией белков коллагеновой и эластиновой фракций.

Способ технологичен, имеет низкую себестоимость.

В технологии мясных продуктов используют свиную шкурку, получаемую при переработке свинины в колбасном производстве. Специфические свойства коллагена вызывают необходимость предварительной ее обработки для снижения прочностных характеристик и улучшения функционально-технологических свойств.

Известны различные физические и химические способы воздействия на коллагенсодержащее сырье. Часто используется его тонкое измельчение. Такой способ применяется при выработке эмульгированных мясных продуктов. Однако он энегрозатратен. В этом случае перспективна кислотная обработка, которая позволяет снизить прочность и ускорить разваривание коллагенсодержащего сырья в составе мясного продукта.

Известны технологии обработки и улучшения качества свиной шкурки с помощью средств, включающих пищевые кислоты. Разработано специальное жидкое средство для набухания и размягчения коллагена - «Абастол» (величина рН 1 %-го раствора 2,5). После его воздействия свиную шкурку эмульгируют. В производстве колбасных изделий замена мясного сырья на соответствующее количество эмульсии допускается в пределах 5-20% [7].

С учетом изложенного можно отметить, что отдельные виды коллагенсодержащего сырья, получаемые при убое скота на предприятиях малой производительности, используются в производстве. Однако при наличии достаточных количеств сырья можно рекомендовать такое направление его использования, как переработка соединительной ткани, включая субпродукты II категории, и крови в дисперсные системы {часты или эмульсии) для получения ливерных колбас, студней, низкосортных мясных изделий; производство пищевых ингредиентов, лечебно-профилактического действия, а также технической и кормовой продукции [2].

Разработан эффективный механический способ получения кормового препарата из коллагенсодержащего сырья (шкур и их обрезков) с помощью экструдера, оснащенного двойным винтовым шнеком со множеством зон нагрева и сменными фильерами (патент 5637237 США). Этот способ предусматривает возможность введения различных добавок (ароматизаторов, красителей) в готовый препарат.

Теория сбалансированного питания предполагает поступление в организм человека с пищей всех жизненно необходимых нутриентов в оптимальном соотношении. Отметим важность исследований, направленных на использование в производстве продуктов питания сырья, являющегося источником балластных белковых веществ животного происхождения.

Известно, что соединительнотканные компоненты обогащают продукты волокнами, аналогичными по физиологическому действию растительным, улучшают работу пищеварительной системы человека, а также могут сорбировать нежелательные вещества. Поэтому интенсивно развиваются биотехнологические способы комплексной переработки коллагенсодержащего сырья для получения экологически безопасной продукции направленного действия с заданными качественными показателями.

Изучены особенности их строения и свойства для обоснования возможности модификации гидролизом (щелочным или ферментативным) с целью последующего использования в технологии мясных продуктов.

Одним из основных структурообразующих компонентов межклеточного вещества изучаемого сырья является коллаген - природный полимер сложного строения. Известно, что в состав соединительных тканей шкуры, кости, сухожилий, стромы внутренних органов входит коллаген I типа, характеризующийся волокнами высокой прочности, а также обширной сетью межмолекулярных поперечных связей.

Результаты исследований представлены в таблице. Показатели химического состава свидетельствуют о том, что такое сырье обладает высокими функционально-технологическими свойствами.

Влагосвязывающая способность находится на высоком уровне (примерно соответствует мясному сырью). Имеющиеся различия обусловлены наличием свободной и связанной влаги (адсорбционной, осмотической) с материалом и соотношением влаги с другими компонентами.

При определении структурно-механических свойств были установлены их значения только для рубца. Величины этих показателей для свиной шкуры и губ крупного рогатого скота превосходили максимальный предел диапазона измерений. Неполная изученность морфологических свойств снижает эффективность разработки технологий рационального использования сырья.

Особенности свойств свиных шкур обусловлены наличием различных структур, включающих высокомолекулярные соединения и белки -- коллаген, эластин, кератин, а также гликопротеины и протеогликаны. Известно, что пищеварительные системы животных организмов неспособны к деполимеризации кератинов, поэтому необходимо удалять щетину и волосяные фолликулы в процессе предварительной обработки коллагенсодержащего сырья. Поисковые исследования показали, что наиболее результативной при этом может быть щелочно-солевая обработка.

Изучение микроструктуры коллагенсодержащего сырья позволило установить, что структурные элементы дермы (пучки коллагеновых волокон) свиных шкур плотно скомпонованы, образуют сложные переплетения, ориентированы в разных направлениях, что обусловливает их высокую прочность. Отмечена значительная разветвленность вторичных коллагеновых волокон, что обнаруживается в глубоких слоях дермы.

Наличие хорошо развитых волосяных фолликул, в которых расположены корни щетины, проникающие на всю толщину шкуры, предопределяет, с одной стороны, определенную разрыхленность структуры, с другой -- ее неоднородность, затрудняющую переработку. В структуре дермы наблюдаются жировые включения. Скопления липоцитов распространяются вдоль волосяных фолликул и далее к ее верхнему слою (рис. 1).

Микроструктура рубца крупного рогатого скота представлена всеми основными видами тканей. Наличие соединительной ткани отмечали во всех его оболочках. Преобладали соединительная и мышечная ткани, создающие своеобразный сложный «каркас».

Прочностные свойства рубца обусловлены слоем слизистой оболочки (значительное количество коллагеновых и эластиновых волокон) и подслизистой соединительнотканной основы, в которые включены плотно агрегированные пучки, идущие в основном диагонально под большим углом. Мышечная оболочка рубца включает два мощных слоя, разделенных прослойками рыхлой соединительной ткани. Серозная оболочка сформирована соединительнотканными элементами; снаружи эта оболочка покрыта слоем мезотелиальных клеток (рис. 2).

Губы крупного рогатого скота включают слой разнонаправленных пучков волокон поперечно-полосатой скелетной мускулатуры с прослойками рыхлой соединительной ткани и элементов желез. Внешняя сторона губ покрыта кожей с волосами, потовыми и сальными железами, со стороны ротовой полости также располагаются слизистые и серозные железы. Основную часть губ составляют мышечные волокна, характеризующиеся развитой системой толстых прослоек перимизия. Они включают большое количество коллагеновых волокон и соединительнотканных клеток, обусловливающих высокий уровень физико-механических свойств.

Глава 3. УТИЛИЗАЦИЯ СЫВОРОТКИ КРОВИ ЖИВОТНЫХ

Сыворотка крови животных является отходом, получаемым при их убое на мясокомбинате, и должна подвергаться утилизации. Однако, она - эффективная биодобавка в питательные среды для культивирования клеток в вирусологии и биотехнологии. В иностранной литературе имеются единичные данные об использовании сыворотки крови кроликов при культивировании перевиваемых культур клеток, тогда как в РФ она практически не применяется.

Согласно данным изучения биохимических показателей сыворотки крови кроликов установлено, что по своему качественному составу она не уступает сыворотки крови крупного рогатого скота (КРС). В ходе проведенных экспериментов нами было показано, что сыворотка крови кроликов от мужских особей оказывала наибольшее ростстимулирующее действие на культуры клеток MDBK, ВНК, LEK, SPEV, VERO при добавлении в питательную среду и по своей биологической активности она незначительно уступает сыворотке крови КРС.

При репродукции реовируса тип 1 вакцинного штамм «Lang» на культуре клеток VERO, выращенной на питательной среде с использованием сыворотки крови самок кроликов титр реовируса был выше контроля и соответствовал титру вируса, полученному при добавлении в среду сыворотки крови плодов коров. В то же время титр реовируса при культивировании с использованием сыворотки крови кроликов мужских особей был значительно ниже контроля.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о возможности использования сыворотки крови кроликов в качестве добавок в питательные среды для культивирования клеток, и репродукции на них реовируса тип 1 вакцинного штамма «Lang» с целью производства вакцины для животноводства. Сыворотка крови кроликов является менее дорогостоящим компонентом питательных сред и имеет ряд преимуществ по сравнению с сывороткой КРС, в связи с отсутствием специфических антител к возбудителям заболеваний КРС.

Глава 4. 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).

мясной питание промышленность сыворотка животное

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.

ЛИТЕРАТУРА

1. Апраксина С.К. Разработка технологии белкового продукта из коллагенсодержащего сырья и его использование в производстве вареных колбасных изделий: Автореф. дис... канд. техн. наук. -- М.: МГАПБ, 1996.

2. Вторичные сырьевые ресурсы пищевой и перерабатывающей промышленности АПК России и охрана окружающей среды. Справочник/Под общ. ред. акад. РАСХН Е.И. Сизенко. -- М.: Пищепромиздат, 1999.

3. Антипова Л.В., Мишин С.Е. Совершенствование технологии производства белкового стабилизатора//Мясная индустрия. 2001. №12.

4. Патшина М.В. Разработка технологии вареных мясных продуктов с использованием коллагенового полуфабриката из свиной шкурки: Автореф. дис... канд. техн. наук. -- Кемерово: КемТИПП, 2003.

5. Кащенко Р.В. Разработка способа ферментативной обработки коллагенсодержащего сырья и его применение в технологии вареных колбас: Дис... канд. техн. наук. -- М.: МГУПБ, 2007.

6. Цибульская С.А. Использование субпродуктов в мясном производстве//Мясное дело. 2005. №6.

7. Лукачевский Б.П., Верстова Т.В. Обработка свиной шкурки с применением Абастола 942//Мясная индустрия. 2001. №5.Использование отходов мясной промышленности для получения лечебно-профилактических препаратов

Размещено на Allbest.ru