Применение методов биотехнологии в мясной промышленности

На современных мясоперерабатывающих предприятиях для посола мясного сырья используют многокомпонентные рассолы. Их состав разнообразен и индивидуален. Все компоненты действуют в совокупности и влияют на осмотические, диффузионные и биохимические процессы, происходящие в мясном сырье. В результате выбора компонентов с направленными действиями можно получить продукт с необходимыми свойствами. Исходя из этого, особо важное внимание следует обращать на разработку технологий и рецептур многокомпонентных рассолов.

Молочная сыворотка – побочный кисломолочный продукт, содержащий витамины A, C, E, витамины группы B, минеральные вещества, никотиновую кислоту, холин, биотин. Обладает антиоксидантной активностью, что делает ее особой ценным продуктом для организма человека [1, 2].

Молочная сыворотка очищает кишечник, оказывает положительное воздействие на пищеварительный тракт, нормализует микрофлору, влияет на надпочечники, вследствие чего прекращается беспричинная выработка гормонов стресса.

Творожная сыворотка находит применение и в мясной промышленности. Она улучшает вкус готовых продуктов, придает дополнительный аромат. Технология применения сыворотки постоянно совершенствуется.

Пищевые продукты, содержащие в своем составе сыворотку, являются функциональными [3, 4]. Сыворотка может использоваться в качестве эмульгатора, применяется в производстве паштетов и колбас [5, 6].

Особо ценным компонентом сухих веществ молочной сыворотки является лактоза. Этот углевод является самым полезным для организма. Он полностью усваивается и не вызывает в клетках образования жиров. Молочный жир, содержащийся в сыворотке, способен усиливать деятельность ферментов.

Другим ценным компонентом молочной сыворотки являются лактобактерии – самая многочисленная группа микроорганизмов, входящих в состав бактериальных заквасок для творога. Большую ее часть составляют естественные обитатели нормальной микрофлоры. Активизируя клетки эпителия кишечника, лактобактерии вырабатывают антитела к патогенным микроорганизмам, активизируют синтез интерферонов, лизоцимов, повышают иммунитет, ускоряя общие механизмы организма человека.

Внесение молочной сыворотки в мясные продукты не только улучшает органолептические характеристики, но и создает продукт с меньшей калорийностью, который наиболее полно усваивается организмом человека.

В технологии цельномышечных продуктов для расширения ассортимента, повышения выхода и качества продукции, в основном, используют стартовые культуры в сочетании со шприцеванием многокомпонентными рассолами и механической обработкой [7– 11]. В литературе есть сведения об использовании ферментов, таких как панкреатин и пепсин для обработки мяса [12–15]. Данных по использованию растворов ферментов, приготовленных на биологически активных жидкостях, в литературе недостаточно.

Целью исследований было обоснование выбора фермента для производства цельномышечной продукции, разработка схемы посола и созревания сырья.

Применение ферментных препаратов в отраслях пищевой промышленности позволяет интенсифицировать технологические процессы, улучшить качество готовой продукции и увеличить выход ценного пищевого сырья.

Объекты и методы исследований

В качестве объекта исследования был выбран энзимный ферментный препарат животной природы «Протепсин®». Данный препарат предназначен для использования в мясной промышленности. Состав ферментного препарата сбалансирован по степени воздействия на различные белки мяса и мясных систем. Протепсин в мясных системах работает ана- логично внутриклеточным ферментам [16, 17]. Он обладает дополнительными качествами, которые позволяют ему работать в более широком диапазоне технологических параметров [18]: температурный оптимум препарата при 20–45 °С; полная инактивация происходит при 70 °С в течение 15 мин; оптимальный диапазон величины pH 4,5–6,0.

При сопоставлении свойств белка мяса с диапазоном рабочей активности Протепсина можно сделать вывод, что его использование в таких технологических процессах, как массирование, тендаризация, может дать положительный эффект.

Повышают активность Протепсина сахара, хлорид кальция, молочная кислота и горчица. Тормозят активность препарата нитрит натрия и фосфаты. Их внесение в систему рекомендуется после завершения ферментативных процессов.

Целесообразность использования для проведения эксперимента молочной кислоты также объясняется рядом причин: она является полностью безопасным продуктом, поскольку синтезируется в организме человека, растений и животных, выделяется на стадии автолиза, активируя мышечные ферменты, способна регулировать величину pH продукта, вкус, уменьшать время созревания мяса и сильному бактерицидному действию. Мясное сырье, обработанное раствором молочной кислоты, имеет pH в пределах 4,0–5,4, вследствие чего на поверхности образуется «защитный слой», тормозящий развитие патогенной микрофлоры. Соли молочной кислоты связывают тяжелые металлы и постепенно выводят их из организма. Таким образом, рационально дополнительное введение молочной кислоты в мышечную ткань посредством шприцевания.

Молочная сыворотка богата ценными белками, минеральными веществами и практически не содержит жиров. Помогает организму выводить лишнюю жидкость, оказывает общеукрепляющее действие, нормализует работу желудочно-кишечного тракта. После шприцевания мясного сырья молочной сывороткой повышается мягкость готового продукта, сочность, формируется приятный вкус и аромат.

Объектами исследования служили: препарат Протепсин, молочная сыворотка, фильтрат молочной сыворотки, раствор молочной кислоты с массовой долей 2 %, плазма крови, куски свинины в охлажденном состоянии.

Проводилось определение показателей, на основании которых можно судить о свойствах полученного продукта. В работе использованы следующие методы [19, 20]:

– определение массовой доли растворимого белка биуретовым методом;

– определение водосвязывающей способности методом прессования, заключающемся в выделении жидкой фазы из материала под действием силы тяжести.

Результаты и их обсуждение

Посол формирует органолептические характеристики и ФТС. Поэтому важно знать, как будет влиять соль на активность фермента.

На первом этапе изучалась зависимость глубины протеолиза от вида растворителя и времени выдержки. Сырье инъецировалось рассолом, приготовленным из различных растворителей (творожной сыворотки, фильтрата, плазмы крови) с массовой долей ферментного комплекса 2 %. Контролем служил образец с водой. Результаты представлены на рис. 1.

Рис. 1. Динамика изменения массовой доли белка

Как видно на рис. 1, глубина протеолиза мышечных белков самая высокая в рассоле на основании сыворотки, с течением времени она выросла на 67 %. Для фильтрата показатели увеличились на 58 %, для плазмы на 48 %. В контрольном образце глубина протеолиза возросла на 44 %.

Важным показателем при производстве мясопродуктов является изменение функционально-технологических свойств (ФТС) (рис. 2).

Рис. 2. Динамика изменения влагосвязывающей способности

Из приведенных результатов следует, что образец, шприцованный фильтратом творожной сыворотки, показал более низкие результаты, чем образец, обработанный творожной сывороткой. Это является следствием того, что во время фильтрации из молочной сыворотки удаляются белки и ферменты.

В ходе дальнейшего эксперимента установили, что оптимальное развитие ферментативных процессов и ФТС достигается при использовании творожной сыворотки, при этом раствор соли затормозил активность фермента. В этой связи на втором этапе изучали процесс при раздельном внесении фермента и соли. Для создания оптимальных условий развития протеолиза процесс посола и созревания разделили на 2 этапа:

– инъецирование раствором фермента с выдержкой 3 ч при 35 °С;

– инъецирование раствором хлорида натрия, охлаждение до 4 °С и выдержка в течение 24 ч для развития ФТС.

Результаты показали следующее: по сравнению с первым экспериментом через равный промежуток времени значения оптической плотности для творожной сыворотки выше на 78 %, для фильтрата творожной сыворотки на 69 %, для плазмы на 65 % и для воды на 60 %.

На рис. 3 представлена динамика оптической плотности образцов, на рис. 4, 5 – динамики изменения влагосвязывающей и влагоудерживающей способностей образцов.

Из рис. 6 видно, что повышение температуры позволило активировать действие фермента, в результате чего гидролиз мышечных белков прошел более глубоко.

11Г/С1.13

■ Раствор фермента в воде

Рис. 3. Динамика протеолиза белков при двухстадийном способе посола

Рис. 5. Изменение влагоудерживающей способности образцов

Рис. 4. Динамика изменения влагосвязывающей способности образцов

Рис. 7. Выход готовой продукции

Далее сырье выдерживалось при температуре 4 °С для формирования окончательных органолептических и функционально-технологических свойств продукта.

После варки образцы с фильтратом и плазмой имели жесткую консистенцию и пресный вкус. Образцы с творожной сывороткой и водой были сочные и приятные на вкус.

Наибольший выход готовой продукции (рис. 7) оказался у образцов с творожной сывороткой (86 %) и плазмой крови (82 %).

Во время массирования происходит активация собственных ферментов мяса, вследствие чего созревание проходит быстрее.

Во время исследований была разработана двухступенчатая технология шприцевания мясного сырья рассолом, приготовленным из творожной сыворотки с использованием комплекса протеолитических ферментов, предусмотрено повышение качества продукции, пищевой ценности, расширение ассортимента, комплексное использование сырья.