Биотехнология вареной колбасы

Содержание

Введение

1. Обзор литературных данных по вопросу «Разработка биотехнологии колбасы вареной с функциональными ингредиентами».

1.1.Современные представления  о мясных продуктах  здорового  питания.

1.2.Биотехнологические аспекты  в производстве вареных колбас.

1.3. Функциональные ингредиенты,  используемые в биотехнологии мясных продуктов.

     1.4. Использование  белковых препаратов в биотехнологии вареных колбас.

     1.5. Макро- и  микроэлементы в питании человека.

Заключение к разделу 1

2. Организация работы, выбор объектов и методов исследования

2.1. Выбор объектов исследования.

2.2. Методы исследования

3.Результаты исследований и их анализ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Напряженный ритм жизни современного человека, вызванный вторжением в его жизнедеятельность  новых технологий, автоматизации  и компьютеризации основных производственных процессов, необходимость мобильного перемещения во времени и пространстве, дефицит времени для принятия оперативных решений и, подчас, стрессовые ситуации, воздействие неблагоприятных  факторов производства и изменяющейся внешней окружающей среды, а также  многое другое оказывают колоссальные нагрузки на адаптационные системы  организма человека.

Для поддержания здоровья и работоспособности человека, увеличения периода его жизни необходимо соблюдение принципов рационального  питания, которое гарантирует поступление  в организм необходимого количества эссенциальных питательных веществ, абсолютно необходимых для нормального осуществления обмена веществ, надежного обеспечения всех жизненных функций.

Функциональные продукты должны составлять часть ежедневного  рациона питания человека; компоненты продукта должны быть натуральными (природного происхождения) и, кроме того, при  употреблении, вместе с пищевой полноценностью самого продукта, функциональный продукт  должен способствовать регулированию  какой-либо функции организма.

1. Современные представления о мясных продуктах  здорового питания

История науки  знает две теории питания. Это классическая теория сбалансированного питания и теория функционального питания.

Классическая  теория сбалансированного питания  базируется на следующих фундаментальных  положениях: 1) приток веществ должен точно соответствовать их расходу; 2) приток пищевых веществ обеспечивается за счет разрушения пищевых структур и всасывания полезных веществ - нутриентов, необходимых для метаболизма  и построения структур тела; 3) утилизация пищи осуществляется самим организмом; 4) пища состоит из нескольких компонентов, различных по физиологическому значению: пищевых, балластных и токсичных  веществ; 5) метаболизм определяется уровнем  аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, витаминов и некоторых солей, следовательно, можно создать так  называемые элементные (мономерные) диеты.

Согласно теории сбалансированного питания в  наш организм должно поступать около 50 незаменимых компонентов питания (8 аминокислот, большинство витаминов, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты и др.) и заменимые компоненты, которые синтезируются из других частей рациона.

Для правильного  роста и развития организма, сохранения здоровья и трудоспособности требуется  определенное соотношение заменимых  и незаменимых факторов питания.

Незаменимые компоненты не синтезируются в организме  и поступают в него только с  пищей. Заменимые компоненты тоже должны в основном поступать с пищей, так как синтез их в организме  затрудняет работу некоторых внутренних органов и систем, нарушает компенсаторные механизмы и может способствовать развитию неблагоприятных изменений. Лица, имеющие среднюю физическую нагрузку должно быть соотношение 1:1:4.

 Минеральные вещества лучше усваиваются при наличии определенных соотношений между ними. Соотношение кальция и фосфора должно быть 1:1,5-2,0, кальция и магния- 1:0,6.

В последнее время  в западных странах на полках магазинов  появляется все больше продуктов  питания, которые за счет специальных  добавок или особой рецептуры  обладают профилактическими и оздоровительными свойствами. Их обычно называют функциональными, или обогащенными.  
Термин" функциональное питание" (ФП) первым введен в научную литературу Японией в 1989 году и что для многих компаний запада разработка ФП стала стратегическим направлением, т.к. оно пользуется повышенным спросом и по лечебному эффекту и безвредности превосходит многие лекарственные препараты. Японцами также считается, что развитие индустрии ФП в XXI веке в значительной степени будет определять здоровье нации и к первой четверти XXI века наполовину вытеснит существующий рынок лекарственных препаратов. Огромное количество компаний предлагают продукты, обогащенные полезными веществами - нутриентами, которые используются в терапии сердечнососудистых заболеваний, заболеваний неврологического профиля, болезнях желудочно-кишечного тракта и эндокринных заболеваниях. Такие продукты могут содержать до 80 компонентов одновременно, учитывающих все звенья патогенеза конкретного заболевания.

Широко употребляются  молочнокислые и бифидобактерии. Они помогают нормализовать микрофлору кишечника, подавляют болезнетворные микроорганизмы, повышают иммунитет. А продукты их жизнедеятельности — иммуноглобулины и лактоглобулины стабилизируют давление, обладают антимикробным и антивирусным действием, предотвращают развитие раковых клеток.

1.2. Биотехнологические аспекты  в производстве вареных колбас.

Одним из основных продуктов  животного происхождения в рационе  человека, незаменимым источником полноценного белка, жиров, витаминов, минеральных веществ и других жизненно важных нутриентов является мясо. Поэтому в настоящее время большое значение придается поиску и использованию резервов экономии мясного сырья, его рациональному использованию и повышению качества продуктов. Качество мясопродуктов зависит, в первую очередь, от состава и свойств сырья, условий и режимных параметров технологических процессов (77. С. Кудряшов, Н.Н. Потипаева, 1989; А.А. Белоусов, С.И. Хвыля, Т.Г. Кузнецова, 1997).

В успешном решении задач  более полного и рационального  использования мясного сырья  большая роль принадлежит интенсификации технологических процессов, использованию  современных достижений технической  биохимии и, в частности, применению ферментных препаратов для обработки  мяса (Н.Н. Липатов и др., 1989; J1.B. Антипова, 2000; В.Я. Пономарев, 2002; Adler Nisseg J., 1989; Hie-Joon Kim, Irwin A., 1991).

Наибольшие перспективы  использования в технологии мясных продуктов имеют протеолитические ферменты; применение протеаз в обработке мясного сырья позволяет существенно сократить продолжительность технологического процесса, снизить его трудо- и энергоемкость (Л.Ф. Митасева и др., 1993; В. А. Алексахина, Л. А. Пыльцова и др., 1995; Philippe Berge, et all, 1992; В. M. Naveena, S. К. Mendirattab., 1993, Dutson T.R., 1982).

Современный уровень знаний в области биологических, физико-химических и микробиологических процессов  значительно расширяет возможности  биотехнологии в плане переработки  сырья биологического происхождения.

Достижения фундаментальной  науки послужили развитию модифицированных, нетрадиционных технологий, в частности, применения ферментных технологий во всем их многообразии, при получении  новых изделий на основе комплексной переработки продуктов животноводства. Ферменты, обладающие способностью гидролизовать белки, широко используются в самых различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Специфические протеазы, применительно к белковым субстратам, обеспечивают их глубокую деструкцию и позволяют повысить биологическую ценность получаемых гидролизатов за счет биоконверсии белков, раскрыть потенциальные возможности маловостребованных белковых ресурсов (Л. В. Антипова, 2000).

Значительный научный  и практический интерес представляют ферментные препараты микробного происхождения, которые являются более активными, более стабильными и уникальными  по своей субстратной специфичности и условиям действия, чем ферменты высших организмов (Н. П. Липатов, И. А. Рогов и др., 1997; А. Б. Лисицын, 2000).

Поэтому исследования протеиназ микроорганизмов, в частности, их каталитических свойств и субстратной специфичности, представляются актуальными и перспективными.

1.3. Функциональные  ингредиенты,  используемые в  биотехнологии мясных продуктов.

Одним из нормативных  документов в области продуктов  функционального назначения, устанавливающий  их основные понятия, является национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 25349-2005 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения».

Согласно теории сбалансированного питания в  мясной промышленности для обеспечения  сокращения сроков приготовления и  улучшения органолептических качеств продукта при производстве вареных колбас ЗАО фирма «Ассортимент – Сергеев Посад»  в качестве исходного сырья используют замороженные блоки мяса птицы с температурой внутри блока не выше -7°С.

В Восточно-Сибирском  государственном технологическом  университете для обеспечения биологической ценнности в измельченное мясное сырье в процессе посола вводят концентрат пропионовокислых бактерий Propionibacterium shermanii KM-186 в количестве 2-3 единиц активности и шрот кедрового ореха в количестве 5-7% на 100 кг основного сырья. Целью этого исследования является обеспечить повышение влагосвязывающей способности и пластичности мясного сырья, сокращение длительности посола, увеличение выхода продукта и снижение в нем доли остаточного нитрита натрия. 

 Для с улучшения органолептических, физико-химических, диетических свойств, а также с повышение пищевой и биологической ценности и увеличения срока хранения продукта в Уральском государственном экономическом университете (УрГЭУ) вводят функциональный ингредиент - яблочный порошок

С целью обеспечения улучшенных органолептических показателей, увеличения выхода и срок хранения продукта в "Кубанском государственном технологическом университете" (ГОУВПО "КубГТУ") для приготовлении связующего компонента в виде эмульсии в воде используют смесь из масложирового фосфолипидного продукта и порошка из солода бобовых.

Для обогащения продукта органической формой селена и витамином B₁₂, увеличение срока хранения готовых колбасных изделий в "Восточно-Сибирском государственном технологическом университете"  предусматривает введение в измельченное мясное сырье в процессе посола биологически активной добавки «Селенпропионикс».

Для увеличения выхода готового продукта с улучшенными органолептическими показателями и повышенными сроками хранения в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Кубанском государственном технологическом университете" (ГОУВПО "КубГТУ") разработали способ, предусматривающий подготовку мясного сырья, его измельчение, посол, выдержку для созревания, смешивание рецептурных компонентов, куттерование, приготовление фарша, шприцевание, вязку батонов, обжарку, варку и охлаждение.

 С целью улучшения цвета колбас, снижение остаточного нитрита натрия в них и создание условий, способствующих сохранности колбас в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежской государственной технологической академит (ВГТА) разработали способ, предусматривающий разделку говяжьих и свиных туш, их обвалку, жиловку с выделением односортного мяса, проведение посола одновременно с приготовлением фарша с введением нитрита натрия, красителя и тонким измельчением, шприцевание в оболочку и термообработку.

1.4. Использование  белковых препаратов в биотехнологии вареных колбас.

Применение белковых препаратов в колбасном производстве обусловлено следующими основными  факторами:

1. Компенсирование недостатка мышечного белка в фарше с целью сохранения или увеличения водосвязывающей, влаго- и жироудерживающей и структурообра зующей способностей фарша и его устойчивости;

2. Увеличение объема выработки продукции при одновременном снижении расхода мясного сырья на 1 т продукта;

3. Увеличение использования сырья с повышенным содержанием соединительной и жировой тканей, субпродуктов, мясной обрези и т. д.;

4. Стабилизация качества продукта;

5 .Повышение пищевой и биологической ценности продукта;

6. Снижение себестоимости сырья и продукта.

Классификация белковых препаратов представлена на схеме 2.

Схема 1. Классификации белковых препаратов

В течение многих десятилетий в технологии фаршевых мясопродуктов использовалось молоко цельное или обезжиренное с целью  улучшения вкуса, повышения выхода и стабилизации жировой фракции.  

В СевКавГТУ разработана технология использования концентрата сывороточно-белкового-углеводного «Лактобел» в технологии вареных колбасных изделий. В этом препарате часть лактозы изомеризирована в лактулозу, которая обладает бифидус-фактором, т.е. подавляет гнилостную микрофлору в кишечнике человека и способствует развитию молочнокислой (полезной) микрофлоры. 

В МГУПБ в 70-80гг. была разработана технология искусственно структурированных пищевых продуктов  на основе молочных, соевых белков и  плазмы крови с целью решения  вопросов по гелеобразованию.  
В последнее время в западных странах широко используют смеси молочных препаратов с гидролизатами на основе животного коллагенсодержащего сырья. Данные смеси за счет молочных, прежде всего сывороточных белков обладают высокой биологической ценностью и эмульгирующими свойствами, хорошей органолептикой, а за счет высоких гелеобразующих свойств гидролизатов на основе животного сырья хорошими гелеобразующими свойствами. 

В России в настояще время широко используется препарат «Эмулекс», в состав которого примерно в равных количествах входят сывороточные белки молока и гидролизат из свиной шкурки. При гидратации 1:7, 1:8 препарат образует плотный гель и обладает высокими эмульгирующими свойствами. 

1.5. Макро- и микроэлементы  в питании человека.

По мнению доктора Генри Шредера : «минеральные вещества - более важные факторы в человеческой пище, чем витамины, так как организм может производить много витаминов, но не может производить необходимые минеральные вещества и удалять токсичные», поскольку токсичные микроэлементы не подвергаются процессам самоочищения.

Исследования ученых подтверждают исключительно важную роль микроэлементов в здоровом питании человека. Они играют значительную роль в формировании и построении тканей организма, особенно костей скелета, поддерживают кислотно-щелочное равновесие в организме, осмотическое давление клеточных и внеклеточных жидкостей, определяют состояние водно-солевого обмена, свертывающей системы крови, участвуют в мышечном сокращении, создают необходимые условия для нормального течения процессов обмена веществ и энергии. Большое значение имеют минеральные вещества для образования и формирования белка, для ферментативных процессов. Нарушение минерального обмена приводит к развитию тяжелых патологических состояний.

Известно, что подавляющее  количество всех встречающихся в  природе химических элементов обнаружены в организме человека. 12 элементов  называют структурными, т.к. они составляют 99 % элементного состава человеческого  организма (С, О, Н, N, Ca, Mg, Na, K, S, P, F, Cl). При этом основным строительным материалом являются четыре элемента: азот, водород, кислород и углерод. Остальные элементы, находясь в организме в незначительных по объему количествах, играют важную роль, влияя на здоровье и состояние нашего организма.

Минеральные вещества (макро-микроэлементы) необходимы для многочисленных метаболических функций на всех стадиях жизненного процесса, они влияют на обмен веществ, регулируют более 50000 биохимических процессов  в нашем организме.

Основной источник поступления  минеральных веществ в организм человека - пищевые продукты растительного  и животного происхождения. Питьевая вода покрывает лишь до 10% суточной потребности в таких микроэлементах как J, Си, Zn, Mn, Со, Мо и только для отдельных микроэлементов (F, Sr) может служить главным источником их поступления в организм. Содержание разных микроэлементов в пищевом рационе зависит от геохимических условий местности, в которой были получены продукты, а также от набора пищевых продуктов, входящих в рацион. Недостаточность ряда микроэлементов (Cu, Fe, I, Mn, Mo, Se, Zn) способен нарушить баланс практически всех обменных процессов в организме. Правильно сбалансированное питание, есть поступление в организм человека всех необходимых для него веществ в достаточном количестве, в том числе и микроэлементов, является необходимым условием здоровья человека. Большинство важнейших микроэлементов находятся в продуктах растительного происхождения и в хлебопродуктах. Важное значение имеет наличие запасов микроэлементов в различных органах и системах организма (так называемых депо). Нарушение минерального обмена приводит к развитию тяжелых патологических состояний. Повышение или понижение содержания определенных минеральных веществ в организме характерно для многих заболеваний. Нарушение минерального обмена приводит к развитию тяжелых патологических состояний -остеопорозу, остеомаляции, фосфат- диабету, рахиту, повышению нервно-мышечной возбудимости и др. Повышение или понижение содержания определенных минеральных веществ в организме характерно для многих заболеваний.

В настоящее время для всего Сибирского региона актуальна проблема дефицита фосфора и селена. Дефицит селена может вызвать патологию разных органов и систем,  является причиной преждевременного старения и уменьшения продолжительности жизни человека. Недостаток селена  провоцирует рост числа онкологических  заболеваний. Таким образом, спектр действий селена внутри организма очень широк и наряду с другими микроэлементами он просто необходим для нормального функционирования организма.

Дефицит фосфора обычно сопутствует заболеваниям печени, желчевыводящих путей и паращитовидных желез. Запасы этого вещества снижены при легочной недостаточности, запущенной формой диабета, алкогольной интоксикацией, при нарушении функции печени и длительном использовании мочегонных средств.

Весьма распространенный скрытый дефициты вышеперечисленных элементов успешно корректируются восполнением элементов в результате употребления комбинированных мясных изделий.

Заключение к разделу 1.

Анализ приведенных выше данных может сказать о том, что  перспективным направлением при  разработке комбинированных пищевых  продуктов является придание им новых  вкусовых и лечебных свойств. Учитывая всю современность было принято решение  создать продукт, который восполняет дефицит фосфора и селена.

Раздел 2. Организация работы, выбор объектов и методов исследования.

Главной целью  является  исследование, разработка технологии вареных колбас с функциональными ингредиентами.

Для достижения поставленной цели поставлены следующие  задачи:

1. Подобрать функциональный ингредиент;
2. Разработать рецептурный состав и биотехнологию колбасы вареной функционального назначения;
3. Подбор методик исследования готового продукта;
4. Исследовать качественные показатели готового продукта и изучить его хранимоспособность.

Для решения  задач, поставленных в настоящей  работе, экспериментальные исследования по разработке рецептуры и технологии производства вареной мясорастительной колбасы с добавлением соевого  белка проводились в лаборатории  кафедры «Технология и оборудования пищевых производств» ФГБОУ ВПО ОмГАУ имени П.А. Столыпина, в соответствии со структурно-логической схемой, приведенной на рисунке1.

Рисунок 1. Структурно - логическая схема проведения исследований

2.. Объекты  и методы исследования

2.1Выбор  объектов исследования.

Объектом  моего исследования является вареная  колбаса функционального назначения

Для выработки  вареная колбаса функционального  назначения

применяют следующее сырье  и материалы:

• Куриное филе по ГОСТ Р 52702-2006
• Филе рыбы «Судак» по ГОСТ 814-96
• Перец душистый по ГОСТ 29045-91;
• Соль поваренная пищевая по ГОСТ 13803-91
•   Сахар-песок по ГОСТ 21-78;
• Молоко коровье цельное сухое по ГОСТ 4495-87
• Перец черный или белый молотый по ГОСТ 29050-91;
• Кукурузная мука по ГОСТ 14176-69

Учитывая проблемы приведенные в разделе 1 следует выбирать функциональный ингредиент подавляющий дефицит селена и фосфора.

Селен в продуктах питания  встречается и в морепродуктах, таких как кальмары, рыба, крабы, омары и лангусты. Но здесь следует  знать, что в обработанных продуктах  содержание селена резко уменьшается. Так он совсем исчезает из консервированной рыбы, а в рафинированных и вареных  продуктах его в два раза меньше, чем в сыром виде.  В таблицах 1 и 2  представлены литературные данные содержания  селена и фосфора в продуктах питания животного и растительного питания[2].

Таблица 1- Содержание селена в продуктах растительного и животного происхождения.

Таблица 2 - Содержание фосфора  в продуктах растительного и  животного происхождения.

В результате проведенного литературно-патентного обзора планируемый  рецептурный состав мясного продукта будет содержать: мясо курицы, рыба судак, кукурузная крупа, грибы.

2.2.Методы исследования

Проведя обзор литературы для дальнейшего исследования подобраны  следующие методы исследования разрабатываемого продукта:

а) Органолептическая  оценка опытных образцов

Для оценки органолептических  показателей продукта применяется 20-ти бальная система оценки по ГОСТ 28283-89, приведенная в таблице 2.

Таблица 3 - Система оценки органолептических показателей

б)Содержание влаги в продукте определяли высушиванием навески до постоянной массы в сушильном шкафу до температуры 100-105°С (ГОСТ 8756.2-82 «Продукты пищевые. Метод определения сухих веществ или влаги»). От содержания воды в значительной степени зависят товарные свойства продукта, его устойчивость при хранении, пищевая ценность и т. д.

Используют различные  методы определения влаги. Метод  высушивания (ГОСТ 9793-74) наиболее распространенный и универсальный.

Содержание влаги в процентах  рассчитывают по формуле

где М₁ - масса бюксы до высушивания;

М₂ - масса бюксы после высушивания;

Н - навеска мяса (в г).

Для ускорения определения  влаги мясо высушивают при температуре 120-150°С в течение 1 ч однократно или  при температуре 180-200°С в течение 20-30 мин. После высушивания бюксу  охлаждают на воздухе до 18-20°С и  затем взвешивают.

в) Качественная проба на присутствие крахмала

Для этого каплю раствора Люголя наносят на свежий разрез колбасы. При

положительном результате пробы (появление синей или черно-синей окраски) определяют содержание крахмала.

г) Определение pН  колориметрическим (индикаторным) методом.

Метод основан на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от pH раствора. Индикаторы представляют собой слабые кислоты или основания, у которых диссоциированная или недиссоциированная форма имеет разную окраску, составляют интервал или зону изменения окраски индикатора. Эти зоны могут находиться как в кислой, так и в щелочной среде, а иногда захватывать и ту и другую зоны.         Для колориметрического определения pH можно использовать универсальный индикатор, состоящий из смеси индикаторов, охватывающих зону перехода окраски в области pH от 3,0 до 11,0.

Порядок выполнения работы: 1 мл испытуемого раствора продукта мы вносили в фарфоровую чашку  и добавляли 3-5 капель универсального индикатора (0,1 г метилового красного, 0,2 г бромтимолового синего, 0,4 г фенолфталеина растворили в этаноле в мерной колбе вместимостью 500 мл). Появившуюся окраску сравнивали с данными таблицы 1, в которой приводится окраска индикатора в зависимости от величины pH.

  Таблица 4.