Мясо и вырабатываемые из него изделия представляют собой сложные дисперсионные системы, свойства которых зависит от объемного соотношения дисперсной фазы и дисперсионной среды, характера и прочности связи между дисперсионной средой и дисперсионными частицами, и от характера и прочности связи этих частиц между собой. Дисперсионные системы бывают структурированные (кровь, бульон, эмульсии и др.), неклеточного строения (колбасные фарши, студни и др.) и системы клеточного строения (животные ткани). Структурно-механические свойства коагуляционных систем (прочность, пластичность, упругость, вязкость и др.) определяются размерами и особенностями строения дисперсионных частиц, величине сил взаимодействия с молекулами дисперсной среды, степенью развития и однородностью структуры частиц [1].
Расширение ассортимента и объема производства продуктов высокой пищевой ценности с использованием местных сырьевых ресурсов в настоящее время является важным направлением государственной политики в области здорового питания.
Важным резервом является использование мяса кроликов. Кролиководство — самая скороспелая отрасль сельского хозяйства. При правильной организации производства, разведение кроликов является рентабельным. Благодаря высокой интенсивности размножения в течение года от одной кролематки можно получить 5–8 окролов и 100 кг мяса при затратах корма 3,0÷3,6 кг на 1 кг прироста массы тела [3, 4].
По существующей классификации кроликов подразделяют на мясошкурковые (серый великан, серебристый, белый великан, вуалево-серебристый, черно-бурый, бабочка, шиншилла, венский голубой, белка), шкурковые (советский мардер, русский горностаевый, рекс) и пуховые (ангорский, белый пуховый).
При исследовании свойств мяса кролика, разработке технологий мясных продуктов экспериментальная работа велась в условиях научно-исследовательских лабораторий кафедры технологии переработки животноводческой продукции Воронежского государственного аграрного университета им. Императора Петра I и Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института патологии, фармакологии и терапии сельскохозяйственных животных.
При анализе общего химического состава мяса кроликов (табл. 1) выявлено, что крольчатина характеризуется наибольшим (21,1 %) содержанием белков среди наиболее распространенных видов мясного сырья при низком содержании жиров (10,6 %).
Таблица 1
Сравнительный состав мяса сельскохозяйственных животных
|
Наименование |
Массовая доля, г на 100 г продукта |
Соотношение жир: белок |
|||
|
белок |
жир |
влага |
зола |
||
|
Крольчатина |
21,1 |
10,6 |
69,0 |
1,2 |
1:0,3 |
|
Говядина |
17,0 |
14,0 |
67,0 |
2,0 |
1:0,8 |
|
Свинина полужирная |
19,7 |
13,8 |
65,4 |
1,1 |
1:0,7 |
Известно, что научно обоснованное соотношение жир: белок в рационах здоровых людей находится на уровне 1 ¸ 0,8 [6]. Проведенные расчеты показывают, что по этому показателю к установленным требованиям приближаются мясо говядины и цыплят-бройлеров, в то время как мясо кролика, характеризующееся сравнительно низким содержанием жира, может использоваться как низкокалорийное сырье для производства диетических продуктов.
При производстве же традиционных мясопродуктов, например, колбасных изделий, необходимо компенсировать недостаток собственных жиров введением жиросодержащего сырья, что является весьма положительным технологическим свойством, в связи с тенденцией роста производства жирной свинины.
Одной из качественных характеристик пищевой ценности мяса кроликов является фракционный состав его белков. Полученные данные показали, что основной удельный вес мышечной ткани кроликов составляют высокоценные водо-, солее и щелочерастворимые белки (28,5; 63,0; 8,5 % соответственно).
Повышенное содержание минеральных веществ в мясе кроликов (зольность до 1,2 %) обусловлено присутствием достаточно больших количеств калия, магния и фосфора. Высокое содержание этих элементов, а также железа и йода благоприятно сказывается на биологической ценности крольчатины.
Полученная информация о химическом составе мяса кроликов позволяет обосновать целесообразность наиболее полного его использования для производства широкого спектра мясопродуктов с высокой биологической ценностью.
Помимо использования мяса кроликов, мы решили задействовать и растительные компоненты, так в результате обзора литературных источников, нами установлено, что композиции, полученные на основе продуктов переработки боярышника, животного белка и клубневых культур, обладают сбалансированным составом основных пищевых веществ и обладают пребиотически-сорбционными свойствами. В качестве сырьевых компонентов для получения функциональных композиций смесей были использованы: мука из плодов боярошника, животный белок Capremium 95, порошок клубней топинамбура.
Были проведены исследования по влиянию соотношения рецептурных ингредиентов в составе функциональных смесей на их функционально — технологические показатели. Были использованы соотношения порошок топинамбура: животный белок: мука боярышника равных 1:1:0,3,0,5:2:0,5, 1,5:1,5:1, 2:0,5:1,5
Нами было установлено, что высокой водоудерживающей способностью характеризуется смесь при соотношении компонентов 0,5:2,0:0,5, которая при взаимодействии с водой в течение 35–40 минут связывает 5,15 г влаги на 1 смеси, что связано с образованием системы полимер — вода и перераспределением влаги внутри капилляров и на поверхности.
Также установлено влияние температуры воды на ВУС композитных смесей. С увеличением температуры воды до 45ºС ВУС повышается, и с дальнейшим увеличением температуры до 50–60ºС происходит снижение данного показателя. Увеличение ВУС связано в первую очередь с повышением активности функциональных групп высокомолекулярных ионов и увеличением толщины сольватного слоя. Однако следует отметить, что повышение температуры вызывает уменьшение водорастворимых фракций белков и переход их в растворимое состояние.
Основой эффективности любой биотехнологии является знание всех закономерностей изменений свойств применяемого сырья в ходе технологического процесса. В технологии мясных продуктов наиболее значимыми параметрами являются так называемые функционально-технологические показатели: влагосвязывающая и влагоудерживающая способность мясного сырья.
В связи с этим, на первом этапе были исследованы функционально — технологические свойства модельных фаршей с массовой долей композитных смесей в количестве 0–20 % при степени гидратации 1:1–1:10. В качестве контроля выступал фарш без добавления функциональных добавок, из свинины и говядины односортной жиловки с добавлением функциональной смеси 1 «ТКБ» (0,5:2,0:0,5). На основе проведения серии предварительных опытов был выбран гидромодуль 1:3. При превышении гидромодуля свыше 1:3 происходит чрезмерное разбавление фарша, что сказывается на снижении всех функционально — технологических показателях мясных систем.
Графическая интерпретация закономерности изменения ВСС и ВУС (рис. 1) показывает, что максимальные значения величин достигаются при введении «ТКБ» в количестве 10–15 % в фарш взамен основного сырья и составляют 70,6–71,5 %, 64,7–66,1 % соответственно.
При добавлении «ТКБ» выше 10–15 % значение ВСС и ВУС несколько ниже, хотя остаются на довольно высоком уровне. При добавлении композитной смеси «ТКБ» менее 10–15 % значение ВСС и ВУС также снижается.
Рис. 1. Влияние массовой композитной смеси на влагосвязывающую (ВСС), влагоудерживающую (ВУС) и жироудерживающую (ЖУС) способности модельных фаршей
Структурные компоненты при этом переходят в жидкую фазу и поглощают влагу, образуя коллоидную систему. ЖУС модельных фаршей при введении клетчатки взамен основного сырья увеличивается и составляет 70,3–70,5 % (рис. 1). При этом максимум отмечается в интервале 3,5–4,0 %. Максимумы на кривых изменения ВСС, ВУС и ЖУС совпадают, что подтверждает участие биополимеров в стабилизации мясных коагуляционных систем. При этом образуется прочная, эластичная и чрезвычайно устойчивая при тепловой обработке мембрана, защищающая жировые глобулы от слипания, и даже нагревание не приводит к каким либо изменениям. Однако следует отметить, что при увеличении доли внесения «ТКБ» больше 10–15 % наблюдается снижение показателей ВСС, ВУС и ЖУС, что необходимо учитывать при практическом использовании.
Таким образом, модельные колбасные фарши с массовой долей «ТКБ» до 10–15 % имеют высокие функциональные характеристики, которые превосходят аналогичные показатели контрольных образцов и в значительной степени поддаются целенаправленному регулированию.
Учитывая проведенные исследования технологического характера, а именно функциональные показатели, требования, предъявляемые к качеству данного вида мясного сырья, характеристики ингредиентов рецептуры были выбраны оптимальные дозировки внесения функциональных композитов, которые были использованы разработки комплексной добавки функционального назначения.
Для исследования взаимодействия различных рецептурных компонентов, влияющих на функционально-технологические свойства мясных фаршей, было применено математическое планирование эксперимента [6].
Основными факторами, влияющими на функционально — технологические свойства фаршей, были выбраны:
Х1 — массовая доля мяса кролика, % от массы основного мясного сырья
Х2 — массовая доля гидратированной композитной смеси, % от массы мясного сырья.
Все эти факторы совместимы и некоррелированы между собой. Пределы их изменения приведены в табл. 2.
Таблица 2
Условия планирования эксперимента
|
Условия планирования |
Пределы изменения факторов, % |
|
|
Х1 |
Х2 |
|
|
Основной уровень |
6,00 |
10,00 |
|
Интервал варьирования |
1,00 |
1,00 |
|
Верхний уровень (+1) |
7,00 |
11,0 |
|
Нижний уровень (-1) |
5,00 |
9,00 |
|
Верхняя «звездная» точка (+1,41) |
7,68 |
11,68 |
|
Нижняя «звездная» точка (-1,41) |
4,31 |
8,31 |
Критерием оценки влияния различных количеств рецептурных компонентов на качество готового продукта был выбран: Y1- ВСС, %, Y2- ЖУС, %.
При обработке результатов эксперимента были применены следующие статистические критерии: проверка однородности дисперсий — критерий Кохрена, значимость коэффициентов уравнений регрессии — критерий Стьюдента, адекватность уравнений регрессии — критерий Фишера.
Программа исследования была заложена в матрицу планирования эксперимента (табл. 3).
При обработке экспериментальных данных применяли программу «Расчет коэффициентов регрессии», а также учитывали следующие статистические критерии: Кохрена — проверка однородности дисперсий; Стьюдента — значимость коэффициентов уравнений регрессии; Фишера — адекватность уравнений.
Таблица 3
Матрица планирования эксперимента
|
Опыты |
Кодированные значения факторов |
Натуральные значения факторов |
Y1, % ВСС |
Y2, % ЖУС |
||
|
Х1 |
Х2 |
Х1 |
Х2 |
|||
|
1 |
+ |
+ |
7,0 |
11,0 |
41,3 |
55,6 |
|
2 |
- |
+ |
5,0 |
11,0 |
44,6 |
57,1 |
|
3 |
+ |
- |
7,0 |
9,00 |
45,9 |
57,8 |
|
4 |
- |
- |
5,0 |
9,00 |
56,4 |
59,3 |
|
5 |
+1,41 |
0 |
7,41 |
10,0 |
43,5 |
49,5 |
|
6 |
-1,41 |
0 |
4,59 |
10,0 |
56,9 |
65,2 |
|
7 |
0 |
+1,41 |
6,0 |
11,41 |
55,4 |
66,3 |
|
8 |
0 |
-1,41 |
6,0 |
8,59 |
57,5 |
64,3 |
|
9 |
0 |
0 |
6,0 |
10,0 |
80,48 |
75,21 |
|
10 |
0 |
0 |
6,0 |
10,0 |
80,39 |
75,3 |
|
11 |
0 |
0 |
6,0 |
10,0 |
80,37 |
75,31 |
|
12 |
0 |
0 |
6,0 |
10,0 |
80,38 |
75,36 |
|
13 |
0 |
0 |
6,0 |
10,0 |
80,32 |
75,12 |
В результате статистической обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее данный процесс под влиянием исследуемых факторов:
Y1 = 80,407 + 5,262Х1–2,096Х2- 0,9Х1Х2 +24,828
– 18,189
Y2 = 75,25 + 2,802Х1–0,396Х2+11,158 1,532– 8,140
Анализ уравнений регрессии позволяет выделить факторы, наиболее влияющие на процесс. На величину ВСС и ЖУС мясных фаршей наибольшее влияние оказывает дозировка порошкообразного полуфабриката ботвы столовой свеклы, и в меньшей степени дозировка животного белка. Повышенная дозировка функциональных ингредиентов оказывает отрицательное воздействие на ВСС модельных фаршей.
Таким образом, в результате реализации матрицы планирования эксперимента получена информация о влиянии факторов и построена математическая модель процесса, позволяющая рассчитать функционально-технологические свойства фаршей внутри выбранных интервалов варьирования факторов.
Задача оптимизации сформулирована следующим образом: найти такие оптимальные дозировки рецептурных компонентов, которые бы в широком диапазоне изменения входных параметров повышали функционально — технологических показатели модельных фаршей. Общая математическая постановка задачи оптимизации представлена в виде следующей модели:
q=q(Y1, Y2)→opt
D:
;
.
Были вычислены оптимальные значения дозировки мяса кролика к массе говядины второго сорта и композитной гидратированной смеси к массе основного мясного сырья для максимальных значений ВСС и ЖУС фаршей.
Рис. 2. Область равных значений функции желательности рассматриваемых факторов с точки зрения ВСС мясных фаршей
Рис. 3. Область равных значений функции желательности рассматриваемых факторов с точки зрения ЖУС мясных фаршей
На рис. 2–3 представлено взаимное влияние факторов друг на друга.
В соответствии с поставленной задачей за рациональные значения параметров мясных фаршей приняли: Х1 = 5,96 %; Х2 =10,2 %.
На основе полученные данных была разработана технологическая схема производства колбасного хлеба «Добрынинский». Анализ химического состава и переваримость готового продукта показал его высокую пищевую и биологическую ценность при одновременно высоком содержании белковых компонентов и пониженном содержании жиров. Новизна технических решений подтверждена заявкой на патент «Способ получения мясного хлеба функционального».
Таким образом, на основании проведенных исследований и математического анализа данных можно сделать вывод, что применение мяса кроликов в мясной промышленности может привести к расширению ассортимента диетических продуктов питания.
Литература:
1. Рогов И. А. Химия пищи. Белки: структура, функции, роль в питании / И. А. Рогов, Л. В. Антипова, Н. И. Дунченко, Н. А. Жеребцов — М.: Колос, 2000. — 384 с.
2. Антипова Л. В. Мясо кроликов механической обвалки: свойства и перспективы использования / Л. В. Антипова, О. А. Василенко // Материалы международной конференции молодых ученых «Биология — наука XXI века». — Пущино, 2004. — С. 28–31
3. Антипова Л. В. Особенности мяса кролика / Л. В. Антипова, О. А. Василенко // Всероссийской научно-практической конференция.Тез. докл. — Уфа, 2002. — С. 165–168.
4. Антипова Л. В. Перспективы комплексного использования ресурсов переработки кроликов / Л. В. Антипова, О. А. Василенко, С. Е. Мишин, Жиляева Ж. В. // Извести вузов. Пищевая технология. — 2003. — № 5–6. — С. 68–70.
5. Антипова Л. В. Совершенствование технологии переработки кроликов / Л. В. Антипова, О. А. Василенко // Материалы второй Всероссийской дистанционной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. — пос. Персиановский, 2004. — С. 184.
6. Грачев Ю. П. Математические методы планирования экспериментов / Ю. П. Грачев, Ю. М. Плаксин // М.: ДеЛи принт, 2005. — 294 с.
