ЧУРИКОВА СВЕТЛАНА ЮРЬЕВНА «РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА АДАПТИРОВАННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

ЧУРИКОВА СВЕТЛАНА ЮРЬЕВНА
«РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА
АДАПТИРОВАННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ
ПИТАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗЛАКОВЫХ, БОБОВЫХ
И ГРЕЧИШНЫХ КУЛЬТУР»
05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
сельскохозяйственные науки
Д 220.041.01
Мичуринский государственный аграрный университет
393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101
тел. 5-31-37
Дата защиты диссертации – 30 ноября 2011 года
На правах рукописи
ЧУРИКОВА СВЕТЛАНА ЮРЬЕВНА
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА
АДАПТИРОВАННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ
ПИТАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗЛАКОВЫХ, БОБОВЫХ
И ГРЕЧИШНЫХ КУЛЬТУР
Специальность: 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур,
крупяных продуктов, плодоовощной
продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Мичуринск-наукоград РФ 2011
2
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный
университет имени императора Петра I» на кафедре технологий переработки
растениеводческой продукции
Научный руководитель:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Манжесов Владимир Иванович
(ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
аграрный университет имени императора Петра I»)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Шевцов Александр Анатольевич
(ФГБОУ ВПО Воронежская государственная
технологическая академия)
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Винницкая Вера Федоровна
(ФГБОУ ВПО Мичуринский ГАУ)
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО Курская ГСХА
им. И. И.Иванова
Защита состоится «30» ноября 2011 г. в 1330 ч на заседании совета
по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.041.01 при
ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ по адресу: 393760, Тамбовская обл.,
г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101.
Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать в адрес совета университета и на электронный
адрес Sveta-ch-vz@rambler.ru с пометкой «отзыв на автореферат».
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мичуринского
государственного аграрного университета.
Сведения о защите и автореферате диссертации размещены на
официальном сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru и
на сайте www.mgau.ru.
Автореферат разослан «28» октября 2011г.
Ученый секретарь диссертационного
совета Д 220.041.01, кандидат
сельскохозяйственных наук
3
Н.М. Соломатин
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Роль белков в жизнедеятельности человека, незаменимость этого вещества как пищевого фактора и постоянно
увеличивающийся его дефицит в питании человека предопределили постоянно возрастающее внимание к этой проблеме. Следует отметить,
что наряду с количественным недостатком белка все большую отрицательную роль играет качественная неполноценность. По этой причине
интенсификация производства белков животного происхождения как
наиболее полноценных источников незаменимых аминокислот во всех
странах мира приобретает огромное значение, одним из важнейших ресурсов которых является мясо.
Почти во всех странах, где достаточно развита мясная индустрия,
большое внимание привлекает новый источник пищевого белка на основе
растений. Растения благодаря высокому содержанию белковых веществ,
относительно хорошей усвояемости и питательным свойствам, низкому содержанию жира имеют высокую биологическую ценность. Предоставляются широкие возможности для целенаправленного использования растительных белков в качестве добавок при производстве мясопродуктов и как
основного компонента комбинированных мясных изделий.
Развитие направления по получению и применению белковых
препаратов отечественного производства требует качественно новых
подходов и решений: существенного пересмотра ассортимента, рецептур и технологий производства продуктов массового потребления, кардинального пересмотра устоявшихся представлений о критериях их качества и пищевой ценности.
Здесь перспективу имеет разработка и внедрение нового поколения пищевых технологий, направленных на производство продуктов
питания заданного химического состава и свойств, высокой биологической ценности, с учетом потребностей различных социальных, профессиональных и возрастных групп населения, в том числе продуктов лечебно-профилактического, детского и диетического питания, что и
определяет актуальность диссертационной работы.
1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка технологии производства функциональных продуктов на основе
мясного сырья с использованием продуктов переработки бобов фасоли,
семян гречихи и проса.
В соответствии с намеченной целью исследования были направлены на решение следующих задач:
- изучить химический состав исследуемых культур, определить их
биологическую ценность и безопасность;
- изучить ультраструктурную организацию зерна изучаемых культур;
4
- изучить условия получения концентрата белков фасоли;
- определить показатели безопасности и функциональнотехнологические свойства белковых и белково-углеводных комплексов
на основе бобов фасоли, зерна гречихи и проса;
- теоретически обосновать возможность использования концентрата
бобов фасоли, муки семян гречихи и проса в технологии продуктов на
основе мясного сырья с целью регулирования их функциональнотехнологических характеристик;
- изучить влияние функциональных добавок на качественные характеристики и реологические свойства мясных фаршевых систем и готового продукта;
- на основании проведенных исследований с помощью компьютерного
моделирования осуществить выбор варианта рецептуры продуктов на основе мясного сырья с заданными качественными характеристиками;
- разработать технологию производства эмульгированных мясных
изделий с продуктами переработки исследуемых культур, изучить их
состав, оценить пищевую, биологическую ценность и показатели безопасности.
1.3 Научная новизна работы. Научная новизна состоит в изучении
характеристик зерна культур: фасоли, гречихи и проса в аспекте пополнения банка данных для их использования в пищевых технологиях, а также
разработке методов повышения биологической ценности комбинированных мясных изделий со сбалансированным химическим составом.
Впервые предложена технология получения концентрата бобов фасоли с использованием ферментов Амилосубтилин Г20х и Глюкаваморин Г 10х в соотношении 5: 95 – 95:5. Дана характеристика функциональных свойств концентрата бобов фасоли. Предложены рецептурные композиции модельных фаршевых систем, полученные на основе муки семян
гречихи и проса, обладающие высокими функциональными характеристиками и повышенной биологической ценностью. На основе изучения состава, свойств и биологической безопасности изучаемых функциональных
добавок сформулированы и обоснованы направления их использования в
составе мясных паштетов и рубленых полуфабрикатов.
С применением метода компьютерного моделирования разработаны
рецептуры комбинированных мясных изделий повышенной физиологической ценности и биологической эффективности.
1.4 Практическая значимость. Разработаны рецептуры комбинированных мясных изделий, обладающие высокими потребительскими свойствами. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации
5
по выпуску новых видов мясных изделий функциональной направленности.
Разработан комплект технической документации на новые виды
продукции: технические условия (ТУ 9213 – 020 – 00492894 – 2010)
«Паштеты мясные, обогащенные» и технологическая инструкция на их
производство и ТУ 9214 – 021 – 00492894 – 2010 «Полуфабрикаты рубленые мясо-растительные для функционального питания».
Проведена промышленная апробация новых видов обогащенных
изделий в условиях ИП «Кузминцев» (акты апробации от 15.12.10 г. и
10.01.11 г.). Рассчитана себестоимость производства новых видов обогащенных изделий.
Основные положения, выносимые на защиту
- особенности химического состава, биологической ценности и
микроструктурных особенностей зерна изучаемых культур;
- условия и режимы получения концентрата белков фасоли, его химический состав и биологическая ценность;
- функционально-технологические свойства и показатели безопасности концентрата белков фасоли, муки из семян гречихи и проса;
- условия и рекомендации по использованию концентрата белков
фасоли, муки из зерна гречихи и проса в производства мясных изделий
комбинированного состава.
1.6 Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались и докладывались на научно-практических конференциях
ВГАУ им. К.Д. Глинки «Актуальные проблемы развития технологии
производства продуктов питания» (май 2009 - 2011 г.), III Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке:
проблемы и перспективы», Саратов, 2009; научно-практической конференции факультета биотехнологии, товароведения и экспертизы товаров, посвященной 170-летию со дня основания. Донского ГАУ: «Современные технологии производства продуктов питания: состояние, проблемы и перспективы развития», пос. Персиановский, 2010; международной научно-практической конференции, посвященной. 10-летию факультета пищевой технологии Казанского ГАУ: «Состояние, проблемы
и перспективы производства и переработки сельскохозяйственной продукции», Уфа, 2011.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в
том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 224 страницах, включает 42 рисунка и 48 таблиц. Диссертация состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части, выво-
6
дов, библиографического списка литературы, приложений. Список литературы включает 138 источников, в т.ч. 9 зарубежных авторов.
2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи исследований, раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость.
2.1 Обзор литературы. В обзоре научно-технической литературы рассмотрены состояние проблемы и основные направления использования растительных ресурсов в технологии пищевых продуктов, а также физикохимические основы получения мясных фаршевых систем. Показаны концептуальные подходы к созданию функциональных продуктов питания.
Даны теоретическое обоснование и оценка целесообразности применения продуктов переработки злаковых, бобовых и гречишных культур при производстве мясных изделий.
2.2 Экспериментальная часть
Экспериментальные исследования проводили в условиях лаборатории кафедры ТХПССХП, лаборатории биологических анализов ВГАУ, исследовательской лаборатории кафедры пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья, кафедры аналитической химии ВГТА,
Орехо-Зуевского филиала федерального государственного учреждения
«Менделеевский центр стандартизации, методологии и сертификации».
2.2.1 Объекты и методы исследования. Для достижения поставленных целей и задач была разработана схема экспериментальных исследований. При изучении общего химического состава белковых препаратов фасоли, зерна и муки из гречихи и проса, комбинированных
пищевых систем пользовались следующими методами.
Массовую долю влаги определяли в соответствии с требованиями
ГОСТ 9793 – 74, массовую долю веществ в исходном растительном сырье, препаратах белка фасоли и муке гречихи и проса определяли: жир –
методом Рушковского в аппарате Сокслета в соответствии с требованиями ГОСТ 13979.2 – 94, сырой протеин – по ГОСТ 134964 – 93, влагу –
по ГОСТ 13496.3 – 92, сырую золу – по ГОСТ 26226 – 95, массовую долю сырой клетчатки – по ГОСТ 13496.2 – 91.
Фракционный состав белков определяли последовательным экстрагированием водо-, соле -, щелочерастворимых белковых фракций соответственно дистиллированной водой, солевым раствором Вебера и раствором гидроксида натрия с массовой долей 10 % с последующим количественным определением белка с биуретовым реактивом в соответствии с рекомендациями.
7
Определение массовой доли белков в мышечных тканях, полуфабрикатах и термически обработанных изделиях проводили по методу
Къельдаля и методом Лоури.
Аминокислотный состав и содержание свободных аминокислот
определяли методом ионообменной хроматографии на автоматическом
аминокислотном анализаторе BREEZE. Определение липидных компонентов проводили методом жидкостной хроматографии. Определение
массовой доли клетчатки – в соответствии с требованиями ГОСТ 13496
– 91, крахмала – методом Эверса.
Массовую долю минеральных веществ определяли после сжигания
органических веществ в муфельной печи при температуре 500 – 700 ºС в
течение 5 – 6 часов в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51637 –
2000, ГОСТ 27995 – 88, МУК 4/1/133-95.
ВСС определяли методом прессования по Грау – Хаму в модификации В. Воловинской и Б. Кельмана.
Влаго- и жироудерживающую способность фаршей определяли при
тепловой обработке методом последовательного определения основных
функциональных свойств фарша из одной навески, разработанной сотрудниками ВНИИМПа.
Качество готовых изделий определяли по стандартным методикам,
регламентированным действующей технической и нормативной документацией. Органолептические показатели – по ГОСТ 9959 – 91.
Исследования проводили в трехкратной повторности. В работе
применяли методы математической обработки экспериментальных данных, а также методы математического моделирования и обработку данных в программе «STATISTICA 7.0».
Оценку результатов экспериментальных исследований проводили с
использованием методов расчета статистической достоверности результатов измерений, а также с помощью стандартных статистических программ, используемых при обработке биологических данных «Generic 2.0».
2.2.2 Основные результаты исследований
Разработка технологии получения концентрата белков фасоли с
привлечением методов биотехнологии
Для оценки целесообразности ферментной очистки от балластных
полисахаридов гидролиз крахмалсодержащего сырья проводили путем
обработки специальными ферментными препаратами: амилосубтилин
Г20х при дозировке 0-4,5 ед. АС/г крахмала; препаратом глюкаваморин
Г10х при дозировке 0-4,5 ед. ГлА/г крахмала и их композицией 5:95 –
95:5 при такой же дозировке компонентов. Для гидролиза готовили водную суспензию муки в соотношении 1:5. Гидролиз проводили при температуре 40 ºС в течение 24 ч. Смесь ферментов вносили в соотношении
8
5: 95 – 95:5 в количестве 0 – 4,5 ед/г крахмала. Степень гидролиза определяли по накоплению редуцирующих веществ – суммарному накоплению продуктов ферментативного гидролиза.
Максимальное накопление продуктов гидролиза (28,6 % РВ) и высокая степень гидролиза крахмала (76 %) достигается при совместной
обработке сырья композицией ферментов: амилосубтилин Г10х + глюкаваморин Г20х в соотношении 65:35.
Экспериментальные данные свидетельствуют, что в течение 4 ч ферментативной обработки нативной фасолевой муки мультиэнзимной композицией степень гидролиза крахмала достигает максимального значения.
С увеличением продолжительности обработки ферментными препаратами контрольные показатели не меняют своих значений. Таким
образом, целесообразная продолжительность гидролиза углеводной
фракции фасолевой муки композицией амилолитических ферментов составляет не более 4,5 ч.
Совокупность полученных результатов позволяет предложить
технологическую схему получения концентрата белков фасоли, основные этапы которой представлены на рисунке 1.
Размол бобов фасоли
Просеивание через сито
(диаметр отверстий 1 мкм)
Очистка от балластных веществ (Амилосубтилин Г10х при дозировке 2,5 ед АС на 1 г
крахмала муки и Глюкаваморин Г20х при дозировке 2,5 ед на 1 г крахмала муки,
соотношение препаратов 65:35, соотношение мука:вода 1:4, температура 40 ºС )
Центрифугирование 10-20 мин, 2000-3000 с -1
Осадок
Фугат 1
Осаждение белка 40 %
СН3СООН, рН = 4,5
Кормовые цели или
удобрения
Центрифугирование 10-12
мин, 2000-3000 с-1
Фугат 2
Белковая паста
Кормовые цели или
удобрения
Промывка белка водой
(рН 6,0 - 7,0)
Центрифугирование
10-12 мин, 2000-3000 с -1
Сушка белка
Концентрат белков фасоли
9
Рис. 1. Технологическая схема получения концентрата белка фасоли
Анализ существующих подходов и методов позволяет заключить, что
предлагаемая технология является новой и характерна рядом существенных преимуществ по сравнению с аналогами: низкие энергозатраты, полное отсутствие каких-либо агрессивных химических реагентов и, вследствие этого, вредного воздействия на природу и человека, возможность
полной переработки отходов в полезные продукты, малая трудоемкость.
Определение показателей безопасности муки и концентрата белков
бобов фасоли, зерна гречихи и проса
Для подтверждения безопасности использования исследуемых
культур: бобов фасоли, зерна гречихи и проса были проведены исследования острой токсичности на теплокровных животных (грызунах).
При введении различных доз гречихи и проса изменений поведенческого статуса не наблюдалось. Таким образом, используемые культуры могут быть классифицированы как малотоксичные (4-й класс токсичности). Гибели животных отмечено не было.
Было определено аллергенное и кожно-резорбтивное действие препарата. В ходе исследований у животных (морских свинок) проводили
измерение температуры, толщины кожной складки на месте аппликации, определение температуры на месте введения. Изменений в клиническом статусе животных отмечено не было, реакция – отрицательная.
Определение кожно-резорбтивного действия проводили на белых
крысах (самцах) методом погружения хвоста. Группу животных (10 голов) фиксировали в станке, хвосты помещали в пробирки на 2/3 их длины с 50% водной дисперсией муки бобов фасоли, зерна гречихи и проса.
Учет реакций проводили через 4 часа по наличию местных изменений
на хвосте, смертельных исходов, степени выраженности интоксикации и
изменений массы тела животных. В результате исследования не было
отмечено внешних изменений кожи хвоста, признаков интоксикации и
летального исхода. Таким образом, исследуемые культуры не обладали
кожно-резорбтивным действием.
Для оценки степени использования исследуемых культур в питании
были определены коэффициент перевариваемости (КП) и коэффициент
эффективности (КЭБ) (рис. 2). Анализ КП и КЭБ белка концентрата белков
фасоли, обезжиренного молока с массовой долей белка 3,2 %, проса, гречихи, показал, что белок белоксодержащего продукта наиболее эффективно
переваривается и усваивается организмом животных.
На основании наблюдений можно классифицировать исследуемые
продукты как нетоксичные, они не оказывают отрицательного воздействия на состояние здоровья грызунов, при этом установлено положи10
тельное влияние концентрата белков фасоли на росто-массовые показатели животных.
Коэффициент
эффективности белка
1,0
КП
0,9
0,8
0,7
1
2
3
4
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
1
2
3
4
Рис. 2. Коэффициент перевариваемости семян зернобобовых (а),
коэффициент эффективности белка у животных, получавших с кормом (б):
1 – молоко, 2 – концентрат белков фасоли, 3 – гречиха, 4 – просо
Разработки функциональных композиций на основе
белкового препарата Мит-Гель и пшенной муки
Для производства мясных модельных систем использовали следующее сырье: жилованную свинину, субпродукты: печень, селезенку, а
также Мит-Гель – белковая добавка, полученная из свиной шкурки.
За оценку состава мясных модельных фаршей была принята рецептура паштета мясного «К завтраку».
Содержание белка в препарате «Мит-Гель С 9501» достигает
89,3 %, что позволяет обеспечить адекватную замену мяса по белку при
изготовлении мясных продуктов при гидратации в соотношении 1:4.
С целью получения комбинированных систем совместно с препаратом «Мит-Гель С 9501» были использованы пшенная мука, обладающая
высокими функционально-технологическими свойствами и усиливающая взаимодействие компонентов в мясных системах, а также концентрат белков фасоли.
На первом этапе экспериментальных исследований было подобрано соотношение функциональных добавок «Мит-Гель С 9501»: пшенная мука 1:3.
При получении мясных систем проводили замену мясного сырья
комплексной функциональной добавкой в количестве 1 – 20 %.
Экспериментальным путем была установлена оптимальная дозировка функциональной добавки 10 % при гидромодуле 1:5.
При внесении 10 % функциональной композиции (ФК) происходит
улучшение всех функционально-технологических свойств модельных
фаршей по отношению к контролю.
Структура разработанных полуфабрикатов характеризовалась высокой плотностью и монолитностью.
11
Были проведены микроструктурные исследования фаршевых систем с различной дозой внесения композиции.
а)
б)
в)
Рис. 3. Микроструктура модельных фаршевых систем (х200):
а – контрольный, б – с добавлением композиции 5%,
в – с добавлением композиции 10 %.
Как видно, наилучшей структурной организацией характеризуются фарши с добавлением 10 % функциональной композиции (рис. 3, в).
Исследование функционально-технологических свойств
и микроструктурных особенностей модельных фаршевых систем
с использованием концентрата белков фасоли
В качестве контроля использовали модельный фарш, полученный
на основе рецептуры паштета «К завтраку» без вкусоароматических
компонентов, добавок и специй.
Предварительная оценка возможности и эффективности использования концентрата белков фасоли проводилась на модельных мясных
фаршах. При этом концентрат белков фасоли предварительно гидратировали в соотношении 1:2.
Как видно на рисунке 4, целесообразно использование концентрата белков фасоли в составе мясных фаршей вместо основного сырья 710 % массы. При этом значительно улучшаются основные показатели,
ответственные за консистенцию и выход продукта. Массовая доля более
10 % снижает анализируемые показатели, а, следовательно, не окажет
желаемого технологического эффекта при практическом использовании.
91
%
90
65
%
89
2
1
3
4
ВУС 88
87
60
1
2
3
ВСС 55
4
50
86
85
45
1
2
3
4
5
с
6
7
8
9 % 10
1
2
3
4
5
с
6
7
8
9 % 10
Рис. 4. Влияние массовой доли концентрата белков фасоли на функциональные
свойства комбинированных модельных мясных фаршей: а – влагоудерживающая
12
способность (ВУС); б – водосвязывающая способность (ВСС); 1 – гидромодуль 1:2;
2 – гидромодуль 1:3; 3 – гидромодуль 1:4; 4 – гидромодуль 1:5
Были проведены микроструктурные исследования фаршевых систем с различной дозой внесения композиции (рис. 5).
а)
б)
в)
Рис. 5. Микроструктура модельных фаршевых систем (х200):
а – контрольный, б – с добавлением композиции 7%,
в – с добавлением композиции 5%.
Как видно, наилучшей структурной организацией характеризуются
фарши с добавлением 7 % функциональной добавки (рис. 5, б).
Разработка рецептур функциональных паштетных изделий
на основе принципа пищевой комбинаторики
На основе изучения функционально-технологических свойств и
принципов пищевой комбинаторики с использованием программного
обеспечения Generic 2.0 были разработаны рецептурные композиции
мясных эмульгированных изделий.
Для проектирования рецептур было использовано компьютерное проектирование рецептур, которое позволяет прогнозировать конечные биохимические показатели и функционально-технологические свойства изделий.
Отбор рецептур проводился по значению обобщенного показателя функции
желательности Харрингтона. Частная функция желательности рассчитывалась в соответствии с эталонным значением (по данным ФАО/ВОЗ).
По результатам исследований обоснованы и предложены рецептуры
и модифицирована технология производства эмульгированных мясных
изделий с применением концентрата белков фасоли и пшенной муки.
Была предложена обобщенная технологическая схема производства
мясо-растительных паштетов.
Изучение химического состава, биологической ценности
и безопасности разработанных эмульгированных мясных изделий
Результаты комплексных физико-химических, технологических и
органолептических исследований показали (табл. 1), что опытные образцы эмульгированных изделий, выработанных с добавлением функ13
циональных обогатителей, не уступали по основным показателям контрольным изделиям, а по ряду показателей имели преимущества.
Таблица 1. Основные показатели функциональных паштетов после
термической обработки
Паштеты
Показатель
«К завтраку» «Пикантный» «Придонье»
Массовая доля, %
Белок
11,50±0,23
13,03±0,28
13,52±0,10
Влага
63,37±0,36
63,81±0,24
64,10±0,20
Жир
24,92±0,11
21,98±0,12
22,08±0,10
Зола
0,23±0,03
0,18±0,02
0,17±0,02
Поваренная соль
1,7±0,1
1,8±0,2
1,6±0,2
Перевариваемость, мг
тирозина/г белка
Пепсин
7,5±0,1
7,9±0,1
7,6±0,1
Трипсин
8,6±0,1
9,1±0,2
10,1±0,2
Суммарно
16,1
17,0
17,8
Выход, %
106±2
119±2
122±2
рН
6,6±0,1
6,6±0,1
6,6±0,1
Аминокислотный состав разработанных паштетов (табл. 2) характеризуется большей сбалансированностью аминокислотного состава и повышенной биологической ценностью.
аминокислотный
скор, %
г/100 г белка
аминокислотный
скор, %
г/100 г белка
аминокислотный
скор, %
Изолейцин
Лейцин
Лизин
Метионин +
цистин
Фенилаланин
+ тирозин
Треонин
Триптофан
Валин
КРАС, %
БЦ, %
г/100 г белка
Таблица 2. Аминокислотный состав мясных обогащенных паштетов
Вид продукта
контроль
паштет
паштет
«К завтраку» «Пикантный» «Придонье»
Эталон
АминокисФАО/ВОЗ,
лоты
г/100 г белка
4,0
7,0
5,5
3,5
4,45
9,21
7,59
4,43
111,0
131,6
138,0
126,6
4,95
9,32
7,62
4,24
123,75
133,14
138,55
121,14
4,65
9,12
7,42
5,04
116
130
135
144
6,0
8,72 145,33
9,25
154,17
9,65
161
4,0
1,0
5,0
5,22 130,5
1,72 172,0
5,16 130,2
24,65
75,35
5,14 128,5
1,70 170,0
5,48 109,6
25,26
74,74
14
5,47
137
1,80
180
5,72
114
25,63
74,37
По микробиологическим показателям опытные паштеты «Пикантный» и «Придонье» не превышают предельно допустимые уровни,
установленные СанПиН 2.3.2.1078 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов».
Исследование функционально-технологических свойств фарша
с добавлением гречневой муки
Для исследования влияния гречневой муки на функциональнотехнологические свойства мясных модельных фаршей провели определение: влагосвязывающей, влагоудерживающей и жироудерживающей
способности, эмульгирующей способности согласно рекомендациям.
Таблица 3. Основные функционально-технологические свойства мясных
фаршевых систем с различным уровнем гречневой муки
Показатели
Наименование
Общая масобразцов
ВСС,% ВУС,% ЖУС,% ЭС,%
са влаги, %
Контроль
65,51,2 63,50,9 47,52,1 52,30,8 58,81,4
Модельный фарш с 5 %
72,51,0 64,71,1 63,20,8 55,30,9 82,10,9
гречневой муки
Модельный фарш с 10 %
73,11,5 64,10,9 64,21,1 55,41,1 82,11,2
гречневой муки
В качестве контроля служил фарш, выработанный по традиционной
технологии. Опытными образцами являлись фаршевые системы с заменой полужирной свинины на соответствующее количество гречневой
муки: 5, 10, 15, 20 % соответственно при гидромодуле 1:1. Модельные
фарши готовили на куттере. Гречневую муку вносили вместе с говядиной на первой стадии составления фарша.
В мясной модельный фарш вносили 5 и 10 % гидратированной муки
гречихи. Полученные данные по исследованию функциональнотехнологических свойств представлены в таблице 3.
Установлено, что модельные фарши с массовой долей 5 и 10 % гидратированной (1:1) гречневой муки имеют высокие функциональные
характеристики, которые превосходят аналогичные показатели контрольных образцов. Это свидетельствует о возможности получения рецептур комбинированных мясо-растительных полуфабрикатов с высокими функционально-технологическими свойствами.
Оптимизация рецептурного состава и разработка технологии
рубленых полуфабрикатов с функциональными ингредиентами
Для исследования взаимодействия различных рецептурных компонентов, влияющих на качество рубленых полуфабрикатов, было при15
менено математическое планирование. Был выбран полный факторный
эксперимент – 23 .
В качестве основных факторов, влияющих на качество рубленых
полуфабрикатов, были выбраны: Х1 – дозировка гречневой муки, % к
массе мясного сырья; Х2 – дозировка пищевых волокон, % к массе мясного сырья; Х3 – дозировка заменителя молочного жира Эколакт, % к
массе жилованной свинины.
Критерием оценки влияния различных количеств рецептурных
компонентов на функционально-технологическое свойство фарша был
выбран: У – водосвязывающая способность, %.
В результате статистической обработки экспериментальных данных (по программе «Расчет коэффициентов регрессии») получено уравнение (1), адекватно описывающее данный процесс под влиянием исследуемых факторов
У = 78,76 + 0,520 X1 + 0,068X2 -0,518X3 + 0,075X1X2 + 0,075X1X3 (1)
– 1,425X2X3 – 1,588X12 – 1,764X22 – 1,216X32;
Анализ уравнений регрессии показывает, что на водосвязывающую способность фарша наибольшее влияние оказывает дозировка
гречневой крупы (X1), а дозировки пищевых волокон (X2) и жира Эколакт (X3) существенного воздействия не оказывают.
Разработка технологии мясо-растительных полуфабрикатов
На основании проведенных исследований по изучению влияния гречневой муки на функционально-технологические и органолептические свойства мясных модельных фаршей нами предложено использование гречневой муки в количестве 10 % от массы сырья, пищевых волокон – 7,5%, заменителя жира Эколакт – 15,0 %. Данное количество обеспечивает в готовом продукте требуемую структуру, пищевую и биологическую ценность и
высокие функционально-технологические свойства. При увеличении дозировки гречневой муки происходит снижение ВСС, ЖУС и ВУС, что отрицательно сказывается на качестве готовых изделий.
Исходя из вышеизложенного была предложена модифицированная
технологическая схема производства комбинированных мясо-растительных полуфабрикатов (рис. 6).
Введение в состав продукта функциональных ингредиентов (гречневой
муки в количестве 10 %) при гидратации в соотношении 1:5, снижение количества говядины и свинины полужирной в опытном образце по сравнению с контрольным увеличивают массовую долю влаги, белка, снижают
содержание жира и соответственно энергетическую ценность продукта, тем
самым приближая его к диетическим продуктам.
Аминокислотный состав разработанного полуфабриката (табл. 4)
характеризуется большей сбалансированностью аминокислотного состава и повышенной биологической ценностью.
16
Гидратация муки
и пищевых волокон
(при соотношении 1:1)
Приемка сырья
Подготовка сырья: размораживание, обвалка и жиловка
Измельчение мясного сырья
d=3 мм
Подготовка молочного жира
Эколакт
Посол и созревание в течение 10-24 ч
Приготовление фарша
(куттерование) 8-12 мин (внесение пряностей и специй)
Набухание композиции
t = 4 оС  = 2 ч
Формование
Замораживание при t = -15…20оС в течение 3…3,5 ч
Хранение при температуре
-15…-18 ºС
Рис. 6. Модифицированная технологическая схема производства комбинированных мясо-растительных полуфабрикатов биточки «Домашние»
Таблица 4. Аминокислотный состав мясных и обогащенных мясорастительных полуфабрикатов
г/100 г белка
аминокислотный скор, %
4,0
7,0
5,5
3,5
6,0
4,0
1,0
5,0
аминокислотный скор, %
Изолейцин
Лейцин
Лизин
Метионин + цистин
Фенилаланин + тирозин
Треонин
Триптофан
Валин
г/100 г белка
Аминокислоты
Эталон
ФАО/ВОЗ,
г/100 г белка
Вид продукта
контроль – биточки
биточки
«Праздничные»
«Домашние»
4,60
8,70
7,21
4,47
8,95
5,03
1,68
5,25
115
124
131
128
149
126
168
105
4,85
9,33
7,58
4,37
8,74
5,14
1,7
5,33
121
133
134
125
146
129
170
107
17
КРАС, %
БЦ, %
27,75
74,25
26,13
73,87
При разработке технологии мясо-растительных полуфабрикатов
учитывали структурно-механические свойства мясного сырья, тонковолокнистость и рыхлость соединительной ткани. Образцы комбинированных полуфабрикатов лабораторной выработки исследовали по химическому составу (табл. 5).
Таблица 5. Химический состав комбинированных мясо-растительных
полуфабрикатов
Массовая доля, %
Наименование продукта
влаги белка жира золы
Контроль – биточки «Праздничные»
65,4
13,1
19,6
1,9
Полуфабрикат мясо-растительный –
биточки «Домашние»
64,9
15,2
18,5
1,4
На основании результатов, проведенных в диссертационной работе,
были разработаны проект технической документации на новые виды
продукции: технические условия (ТУ 9213 – 020 – 00492894 – 2010)
«Паштеты мясные, обогащенные» и технологическая инструкция на их
производство и ТУ 9214 – 021 – 00492894 – 2010 «Полуфабрикаты рубленые мясо-растительные для функционального питания».
Проведена промышленная апробация новых видов обогащенных
изделий в условиях ИП «Кузминцев» г. Воронеж.
Экономическая эффективность внедрения новой технологии
Внедрение в производство разработанных нами технологий позволяет значительно повысить экономическую эффективность работы специализированных предприятий.
Проведенные экономические расчеты показывают, что уровень
рентабельности выработки паштетов «Придонье» и «Пикантный» составляет 48,6 и 44,7 %, что на 11,5 и 7,6 % выше контроля. Уровень рентабельности производства биточков «Домашние» повышается на 15,2 %
по сравнению с биточками «Праздничные», выработанными по традиционной технологии.
Производство 100 кг продукции позволит получить прибыль в размере 5069,28 руб., 4794,53 и 4883,14 руб. соответственно для паштетов
«Придонье», «Пикантный» и биточков «Домашние», что выше на
826,25 руб., 561,25 и 1550 руб. по сравнению с контролем – паштет «К
завтраку» и биточки «Праздничные».
Экономический эффект достигается за счет изменения технологии
производства функциональных продуктов без ухудшения качественных
характеристик готовой продукции. Таким образом, экономические рас18
четы подтвердили целесообразность внедрения разработанных технологий в производство.
ВЫВОДЫ
1. Изучены особенности химического состава и фракционного
распределения белков бобов фасоли, семян гречихи и проса.
2. Проведенный сравнительный анализ аминокислот белков
изучаемых культур показал, что скор белков фасоли лимитирован по
валину (скор 97,2 %), гречихи – по метионину и цистину (скор 65,7
%), проса – по лизину (скор 66,36 %).
3. Микроструктурными исследованиями установлена ультраструктурная организация бобов фасоли, семян гречихи и проса.
Показано, что все культуры характеризуются сравнительно крупными включениями крахмальных зерен, окруженных белковыми тельцами.
4. Исследован фракционный состав белков фасолевой муки,
обоснован выбор мультиэнзимной композиции (Амилосубтилин Г 20х и Глюкаваморин Г 10х) в соотношении 65:35 для обработки фасолевой муки с целью максимального расщепления крахмала.
5. Изучено влияние физико-химических факторов на степень гидролиза крахмала и накопления редуцирующих веществ. Установлены
оптимальные условия ферментной обработки: гидромодуль – 1:5,
рН = 4,5, температура – 40 °С, продолжительность процесса – 4 ч.
6. На основе результатов ферментной обработки фасолевой муки разработана технологическая схема получения концентрата белков фасоли (КБФ). Установлено, что полученный концентрат белков
фасоли характеризуется преобладанием солерастворимой фракции
белков, а также сбалансированным составом аминокислот.
7. Изучены функционально-технологические свойства концентрата белков фасоли, муки из семян гречихи и проса, а также их показатели безопасности. Показано, что растительные композиты имеют высокие показатели водо- и жиросвязывающей способности: для
гречневой муки – 5,8 и 3,4 г/г, для пшенной муки – 7,8 и 5,2 г/г, для
концентрата белков фасоли – соответственно 6,5 и 12,5 г/г.
8. Для подтверждения безопасности полученных композитов
проведены исследования острой токсичности на теплокровных животных. Показано, что исследуемые композиты могут быть классифицированы как малотоксичные. Установлено, что при использовании в питании грызунов композитов на основе бобов фасоли, муки из
семян гречихи и проса отмечается плавное увеличение массы живот-
19
ных, а также эффективное переваривание концентрата белков фасоли
по сравнению с мукой гречихи и проса.
9. При помощи программы Generic 2.0 реализованы методологические подходы и принципы сочетания сырьевых ресурсов для получения сбалансированных пищевых систем с использованием исследуемых культур.
10. Комплексное исследование свойств белкового концентрата
фасоли, муки из семян гречихи и проса позволило обосновать пути
их использования в производстве мясных продуктов комбинированного состава и разработать модифицированные технологии производства. Показано, что разработанные изделия имеют сбалансированный химический состав, обогащены пищевыми нутриентами и
отличаются повышенной биологической ценностью.
11. Частные технологии апробированы в производственных
условиях (ИП «Кузминцев», г. Воронеж). Расчет экономической эффективности производства новых видов изделий показал его целесообразность и перспективность. Уровень рентабельности производства в зависимости от вида продукта составил 35,1…48,6 %.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Для получения нового вида мясных паштетов с высокими функционально-технологическими свойствами рекомендуется внесение концентрата белков фасоли в количестве 7,0 % к массе основного мясного
сырья.
2. При производстве нового мясного паштета с использованием белково-углеводной композиции на основе препарата Мит-Гель С 9501 и
пшенной муки в соотношении 1:3 рекомендуется замена мясного сырья
в количестве 10 %.
3. Для производства рубленых полуфабрикатов рекомендуется использовать в качестве замещающего растительного компонента муку из
цельносмолотого зерна гречихи в количестве 10 % к массе мясного
фарша.
Список работ опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Чурикова С.Ю. Растительное сырье в технологии комбинированных полуфабрикатов [Текст] / Е.Е. Курчаева, С.Ю. Чурикова,
В.И. Манжесов, Т.Н. Тертычная //Пищевая промышленность – 2011. –
№7. – С. 8 – 10 (0,25 п.л., доля соискателя – 0,15 п.л.).
2. Чурикова С.Ю. Растительное сырье для получения комбинированных полуфабрикатов [Текст] / В.И. Манжесов, С.Ю. Чурикова
20
//Вестник ВГАУ. – 2011. – №3. – С. 54-55 (0,25 п.л., доля соискателя –
0,22 п.л.).
3. Чурикова С.Ю. Перспективы использования бобов фасоли для
получения белковых концентратов [Текст] / В.И. Манжесов, С.Ю. Чурикова, Е.Е. Курчаева // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2011. –
№8. – С. 64-65 (0,25 п.л., доля соискателя – 0,17 п.л.).
Статьи и материалы конференций
1. Чурикова С.Ю. Перспективы использования гречневой муки при
производстве комбинированных мясных полуфабрикатов [Текст] /
Е.Е. Курчаева, В.И. Манжесов, С.Ю. Чурикова // Материалы 3-й всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы». – Саратов, 2009. – С.206-207 (0,25 п.л.,
доля соискателя – 0,15 п.л.)
2. Чурикова С.Ю. Использование гречневой муки при производстве
комбинированных мясных изделий [Текст] / Е.Е. Курчаева, В.И. Манжесов, С.Ю. Чурикова // Ярмарка регионов. – 2009. – №4. – С.12-13
(0,25 п.л., доля соискателя – 0,11 п.л.)
3. Чурикова С.Ю. Разработка технологии производства рубленых
полуфабрикатов комбинированного состава увеличенного срока годности [Текст] / Е.Е. Курчаева, В.И. Манжесов, С.Ю. Чурикова, И.В. Максимов // Ярмарка регионов. – 2009. – №7. – С.12-13 (0,25 п.л., доля соискателя – 0,08 п.л.)
4. Курчаева Е.Е. Перспективные направления использования вторичного сырья при производстве комбинированных полуфабрикатов
[Текст] / В.И. Манжесов, И.В. Максимов, С.Ю. Чурикова//Современные
технологии производства продуктов питания: состояние, проблемы и
перспективы развития: матер. науч.-практ. конф. фак. биотех, товаровед. и экспер. тов., посвящ. 170 – летию со дня основ. Донского ГАУ. –
пос. Персиановский, 2010. – С. 53-55 (0,38 п.л., доля соискателя –
0,18 п.л.)
5. Курчаева Е.Е. Использование нетрадиционного растительного
сырья для получения пищевых волокон [Текст] / Е.Е. Курчаева,
В.И. Манжесов, И.В. Максимов, С.Ю. Чурикова //Современные технологии производства продуктов питания: состояние, проблемы и
перспективы развития: матер. науч.-практ. конф. фак. биотех, товаровед. и экспер. тов., посвящ. 170-летию со дня основ. Донского ГАУ. –
пос. Персиановский, 2010. – С. 48-50 (0,38 п.л., доля соискателя –
0,16 п.л.)
6. Курчаева Е.Е. Новые возможности использования растительного
сырья в производстве функциональных продуктов [Текст] / Е.Е. Курчае21
ва, С.Ю. Чурикова, В.И. Манжесов // Состояние, проблемы и перспективы производства и переработки сельскохозяйственной продукции:
матер. междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 10-летию факультета пищевых технологий. – Уфа, 2011. – С.286-289 (0,5 п.л., доля соискателя –
0,25 п.л.).
Автор выражает огромную благодарность и признательность за
помощь в проведении исследований и подготовке диссертации своему
научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Манжесову Владимиру Ивановичу, за научные консультации по
частным вопросам диссертационной работы кандидату технических
наук, доценту кафедры технологий переработки животноводческой
продукции ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Курчаевой Елене Евгеньевне, а
также всем сотрудникам кафедры технологий хранения, переработки,
стандартизации сельскохозяйственной продукции Воронежского ГАУ.
22
Подписано в печать 17.10.2011. Формат 60х841/16.
Бумага кн.-журн. Печать офсетная. П.л. 1,0.
Тираж 100 экз. Заказ №.
Типография ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ
394087 Воронеж, ул. Мичурина, 1.
23
24
25