Мясные продукты с высокой степенью усвояемости железа для сбалансированного питания

В мясоперерабатывающей отрасли большое количество белоксодержащих ресурсов остается невостребованным. К одному из перспективных источников белка относится коллагенсодержащее сырье, но в мясной отрасли наблюдается его нерациональное использование [1].

Попытка максимального вовлечения соединительнотканных белков в производство пищевых продуктов в рамках традиционных технологий не дала желаемых результатов в связи с различными функциональными и низкими органолептическими свойствами нативных компонентов соединительных тканей в рецептурах мясных продуктов. Большое количество белка (18-24%), основную массу которых представляет коллаген или эластин, позволяет по-новому оценить возможности вторичных продуктов убоя с целью их использования в качестве пищевого сырья и источника получения биопрепаратов [2].

Перспективным в этом отношении является гидролиз белкового сырья с целью производства белковых гидролизатов - продуктов, содержащих ценные биологически активные соединения: полипептиды и свободные аминокислоты. В качестве сырья для производства белковых гидролизатов могут быть использованы любые полноценные по аминокислотному составу природные белки, источниками которых являются кровь и ее составные компоненты; ткани и органы животных; ветеринарные конфискаты; пищевые и малоценные в пищевом отношении продукты, получаемые при переработке различных видов животных, птицы, рыбы и др.

Необходимость развития технологии получения гидролизатов белка диктуется их фактической незаменимостью в очень широком сегменте специализированных пищевых продуктов с заданными свойствами. Использование гидролизатов белка дает возможность создать продукты с белковой составляющей, гораздо большей доступности для переваривания и возможностью более быстрого усвоения белка в организме, что особенно ценно, например, при целом ряде патологических состояний [3].

Среди дефицитных микроэлементов особое внимание отводится железу, на долю железодефицитной анемии приходится около 80% всех анемий. В настоящее время для обогащения железом используются различные препараты железа. Однако недостатком является то, что железо содержится в неорганической форме и возникают проблемы адресной доставки микроэлемента. Другим недостатком является то, что препараты железа не могут быть компонентами ежедневного рациона питания человека.

Более целесообразно обогащение отдельных продуктов питания эссенциальными компонентами. Для решения проблемы желе- зодефицитной анемии рекомендуется использование не только медикаментозных средств, но и оптимизация структуры питания путем обогащения железом пищевых продуктов массового потребления и/или применения биологически активных добавок к пище, содержащих железо [4, 5].

В данном аспекте является актуальным использование гидролизатов соединительнотканных белков, обогащенных источниками усвояемого железа.

Данная технология представляет собой новый способ получения минерально-белковой добавки на основе гидролизата соединительнотканных белков путем обогащения его усвояемым железом, приводящей тем самым к приданию добавке новых, специальных свойств. В обогащенном состоянии концентрат приобретает новые свойства и становится в биологическом отношении весьма активным.

Анализ литературных данных показывает, что обогащение железом гидролизатов белка является перспективным методом получения специализированных пищевых продуктов. Поэтому исследования, посвященные разработке и получению модифицированию пищевых белков, а также изучение их свойств имеют большое научное и практическое значение.

Объекты и методы исследований

Объектом исследования в работе явились: вторичные мясные отходы (губы говяжьи, уши говяжьи, шкурка свиная, мясная обрезь говяжья), химический гидролизующий реагент - гидроокись натрия NаОН, щелочной гидролиз, гидролизат, сульфат железа (II); минерально-белковая добавка, режимы обработки.

Перед проведением экспериментальных работ коллагенсодержащее сырье подвергали очистке, промывали водой (гидромодуль 1:51:10). Затем сырье отмывали щелочно-солевым раствором, содержащим 0,3% гидроокиси натрия и 0,3% поваренной соли, имеющим рН в пределах 11-12, гидромодуль 1:5-1:10. На этой стадии осуществлялась подготовка сырья к стадии щелочной обработки, происходило набухание и разрыхление волокон за счет диффузии электролитов (NaOH и NaCl) и разрушение лабильных связей.

Эффективность гидролиза оценивали по показателям, характеризующим степень проведения гидролиза - аминному азоту, влагосвязывающей способности. Сущность метода заключается в том, что пептиды и белки расщепляются с образованием либо более коротких цепей, либо смеси аминокислот.

Для определения степени гидролиза исследовали содержание аминного азота методом формольного титрования. Метод формольного титрования основан на нейтрализации карбоксильных групп моноаминодикарбоновых кислот белков раствором гидроксида натрия, количество которого, затраченное на нейтрализацию, пропорционально массовой доле белка в мясе.

Влагосвязывающую способность определяли методом прессования, на фильтровальной бумаге по Грау-Хамма. Метод основан на выделении воды испытуемым образцом при легком его прессовании, сорбции выделяющейся влаги и определении ее количества.

Активную кислотность сырья (рН) гидролизата коллагена определяли потенциометрическим методом с помощью рН-метра «рН-150МИ».

Качество готового концентрата определяли по стандартным методикам, регламентированным действующей нормативно-технической документацией: органолептические показатели - в соответствии с ГОСТ 9959-91; физико-химические показатели: массовую долю влаги по ГОСТ 9793-74, общего азота методом биуретовой реакции, железа по ГОСТ 26928-86, токсичность по ГОСТ 316742012, выход готового продукта массовым методом, предельное напряжение сдвига фарша на структурометре по ГОСТ Р 5081495. Микробиологические показатели: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, количество бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий), количество суль-фитредуцирующих клостридий, количество Staphylococcus aureus проводили по ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ Р 52816-2007, ГОСТ 29185-91, ГОСТ 10444.2-94.

Результаты и их обсуждение

Для получения гидролизата белка используют вторичные мясные отходы (губы говяжьи, уши говяжьи, шкурка свиная, мясная обрезь говяжья). В качестве гидролизующего реагента - химическую щелочь (концентрация гидроокиси натрия NаОН составляет 3%).

Подготовленное промытое сырье заливают 3%-ным раствором щелочи NаОН и выдерживают 24 часа при температуре 20230С при гидромодуле 3-5. Размягченное при гидролизе сырье подвергают измельчению, не допуская разогрева массы выше 350С. Затем подкисляют до пищевых пределов по рН растворами соляной или уксусной кислоты. Получают гидролизат коллагена с содержанием сухих веществ 8-16%.

В результате исследования свойств образцов, обработанных щелочным раствором установлено, что с увеличением концентра- ции гидролизующего агента от 2 до 5% содержание аминного азота увеличивается от 5,4% до 7,09%. Показатель влагосвязывающей способности увеличивается от 74,6% до 82,2%. Результаты проведенных исследований представлены на рисунках 1, 2.

Концентрация NaOH,% обработка NaOH при 23 0С

Рисунок 2 - Влияние концентрации раствора щелочи на ВСС

Рисунок 1 - Влияние концентрации раствора щелочи на содержание аминного азота

В результате установлены оптимальные параметры выбранного щелочного способа гидролиза коллагенсодержащего вторичного мясного сырья, позволяющие получить гидролизат с заданными свойствами: продолжительность гидролиза - 24 часа, температура гидролиза - 23 0 С, активная кислотность - 11,5 ед. рН, концентрация раствора гидроксида натрия - 3%.

Полученный гидролизат коллагена обогащали железом. Источником микроэлемента служил сульфат железа (II) 7- водный. Внесение сульфата железа проводилось в количестве 20 мг на 100 г гидролизата, после чего проводили выдержку при температуре 0-4 0С в течение 24 часов. Для получения стабильного при хранении, менее подверженного бактериальному заражению и удобного для транспортировки материала гидролизат высушивали до содержания остаточной влаги 510%. Сушку проводили при температуре 600С в течение 8 часов.

Полученный концентрат минеральнобелковой добавки оценивали по показателям качества и безопасности. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические показатели минерально-белковой добавки

Показатели	Характеристики продукции
Внешний вид, запах и цвет	Мелкодисперсный порошок, светлый со слабым специфическим запахом
Массовая доля влаги, %	8,6
Массовая доля общего азота, %	16,1
Активная кислотность, ед. рН	5
Содержание железа, мг%	13,9
Токсичность	Не токсичен

Установлено, что по внешнему виду концентрат минерально-белковой добавки представляет мелкодисперсный порошок, светло-матового цвета, со слабым специфическим запахом. Массовая доля влаги концентрата минерально-белковой добавки составляет 8,6%, полученный концентрат характеризуется высоким содержанием общего азота, что говорит о глубокой степени расщепления коллагена. Активная кислотность минерально-белковой добавки находится в пищевых пределах, что позволяет использовать ее в качестве добавки в производстве мясных продуктов. В результате микробиологических исследований концентрата минерально-белковой добавки установлено, что количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов составляет 2х103, бактерии группы кишечных палочек (колиформы), сульфитредуцирующие клостридии, а также Staphylococcus aureus не обнаружены, что соответствует нормативным требованиям Технического регламента. Содержание железа в 100 г концентрата минерально-белковой добавки составляет 13,9 мг.

Определены параметры внесения добавки в модельные фаршевые системы. Минерально-белковую добавку вносили в фарш в виде сухого порошка и водного раствора в соотношении 1:8, 1:5 и 1:3. Установлено, что наиболее эффективное соотношение добавка-вода равно 1:3. Внесение добавки от 12 до 14% к массе куттеруемого сырья позволяет использовать добавку в составе мясного фарша при производстве мясных паштетов.

Исследовано влияние добавки на технологические свойства фаршей. Результаты исследования представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Влияние концентрации МБД на водосвязывающую способность фарша

Установлено, что с увеличением дозы минерально-белковой добавки наблюдается повышение водосвязывающей способности фарша от 64,1 до 84,1%, что объясняется увеличением количества структурообразую- щих белков. Внесение МБД в количестве 1012% является оптимальным.

Выход готового продукта определяли массовым методом. Результаты представлены на рисунке 4.

Влияние концентрации МБД на выход готового продукта

Рисунок 4 - Влияние концентрации МБД на выход готового продукта

Установлено, что использование МБД в количестве до 12% способствует улучшению консистенции готового продукта и увеличению выхода готового продукта до 114%.

Предельное напряжение сдвига фарша определяли на структурометре по ГОСТ Р 50814-95. Результаты исследований приведены на рисунке 5.

Влияние концентрации МВД на предельное напряжение сдвига фарша

Рисунок 5 - Влияние концентрации МБД на предельное напряжение сдвига

Установлено, что разработанные паштеты обладают высокими упругими и вязкопластичными свойствами. ПНС мясного паштета в первом варианте составляет 3663,97 Па, во втором 3689,47 Па. Возрастание величины предельного напряжения сдвига фарша в процессе его механического перемешивания объясняется образованием дополнительных структурно-коагуляционных элементов за счет внесения минерально-белковой добавки.

Таким образом, введение минеральнобелковой добавки способствует повышению водосвязывающей способности паштетного фарша (от 64,1 до 84,1%), что позволяет улучшить реологические свойства фаршей (от 3663,97 до 3689,47 Па) и увеличить выход готовых продуктов (от 102 до 114%), что позволяет регулировать технологические свойства фарша и использовать его в производстве функциональных мясных продуктов.

Заключение, выводы

• 1.    Разработан способ получения гидролизата коллагена из вторичных мясных ресурсов методом щелочного гидролиза. Установлены оптимальные условия и режимы получения гидролизата: продолжительность гидролиза-24 часа, температура гидролиза-23⁰С, активная кислотность-11,5 ед.рН, концентрация раствора гидроксида натрия-3%. Влагосвязывающая способность составляет 81,3%, содержание аминного азота - 6,6%.

• 2.    Разработана технология получения минерально-белковой добавки на основе гидролизата коллагена. Установлены условия и режимы обогащения сульфатом железа (2) 7-водного: в количестве 20 мг на 100 г гидролизата с выдержкой в течение 24 часов при

температуре 0-4 0 С. Содержание железа в 100 г концентрата минерально-белковой добавки составляет 13,9 мг. По микробиологическим показателям МБД соответствует нормативным требованиям Технического регламента.

Предлагаемая технология позволяет получить мясной продукт, обогащенный усвояемым железом на основе рационального использования вторичного мясного сырья. Технология изготовления позволяет получить продукт с высокой пищевой ценностью и вы -ходом, хорошими органолептическими показателями и себестоимостью, характерной для продуктов бюджетного сегмента.