Ресурсный потенциал вторичного мясного сырья в технологиях продуктов питания

В условиях современного развития пищевой промышленности одной из приоритетных задач является рациональное использование сырьевых ресурсов и внедрение безотходных технологий. Особую значимость данное направление приобретает в мясоперерабатывающей отрасли, где субпродукты, составляющие в среднем до пятой части от массы убойных животных, используются недостаточно эффективно, обладая при этом определенной пищевой и биологической ценностью. Субпродукты птицы и сельскохозяйственных животных являются богатым источником животного белка, витаминов группы В, жирорастворимых витаминов, макро- и микроэлементов, включая железо, цинк, селен, что позволяет рассматривать их как перспективное сырье для производства продуктов функционального и специализированного питания. Кроме того, вовлечение субпродуктов в технологический процесс соответствует принципам ресурсосбережения и способствует снижению себестоимости готовой продукции.

В последние годы наблюдается устойчивый рост научного интереса к разработке технологий мясных изделий с использованием вторичного сырья. Исследования ведутся в направлениях изучения их химического состава, функционально-технологических свойств, а также создания на их основе различных видов мясной продукции – от колбасных хлебов и рубленых полуфабрикатов до паштетов и изделий специального назначения [1 - 3].

В работе Б.А. Баженовой с соавторами изучалась пищевая ценность субпродуктов дикого северного оленя. Исследование актуально в связи с повышенными энерготратами (на 15 %) лиц, работающих в условиях Крайнего Севера. Установлено, что оленьи субпродукты характеризуются высоким содержанием белка, липидов, содержат незаменимые аминокислоты, витамины группы В и биологически активные вещества с антиоксидантными свойствами, что свидетельствует об их высокой пищевой ценности и перспективности создания на их основе обогащенных мясных изделий с высокими потребительскими характеристиками [5, 6].

В работе Н.К. Александрова и О.П. Чернеги рассматривается возможность использования коллагенового геля из субпродуктов птицы в технологии колбасных хлебов. Авторы рекомендуют внесение коллагенового геля в количестве 20 % от массы основного сырья в качестве замены мясного сырья и соевых белков. Предпочтительным способом внесения является использование геля в охлажденном виде, что обеспечивает равномерность распределения в фаршевой системе и исключает риск повышения температуры фаршевой эмульсии на стадии куттерования. Введение растительных компонентов в рецептуру колбасных хлебов положительно влияет на органолептические показатели и обогащает продукт физиологически активными нутриентами [7].

Исследование Т.М. Гиро, С.С. Зубова и А.В. Гиро посвящено разработке технологии мясных изделий из малоценных субпродуктов для специального питания. Авторы подчеркивают, что производство изделий из коллагенсодержащего сырья обеспечивает население диетическими продуктами с высокими органолептическими свойствами, способствует внедрению безотходных технологий и экологическому равновесию окружающей среды. Разработанная технология не требует капитальных вложений и специального оборудования, а продукты обладают избирательным действием в отношении эндокринной, нервной, дыхательной и иммунной систем, участвуют в регуляции физиологических и гормональных процессов, а также положительно влияют на психомоторное развитие, внимание и память [8].

В исследовании О.Г. Ходоревой и К.А. Марченко проведено моделирование рецептурного состава полуфабрикатов рубленых мясных (колбас сырых) на основе субпродуктов. Установлено, что образцы характеризуются высокими органолептическими показателями, содержанием белка на уровне 13,8-16,2 % и его полноценностью. Белок разработанных изделий содержит все незаменимые аминокислоты, необходимые для синтеза в организме, при этом аминокислотные скоры превышают 100 %, что свидетельствует об отсутствии лимитирующих аминокислот. Вклад белка в общую калорийность составил 26,7-38,8 %, что позволяет отнести продукцию к категории «с высоким содержанием белка» согласно ТР ТС 022/2011. Таким образом, субпродукты могут рассматриваться как перспективное сырье для создания высокобелковых мясных продуктов со стабильными качественными показателями [9].

Л.П. Шароглазова, Е.А. Рыгалова и Н.А. Величко исследовали возможность внесения куриных субпродуктов в состав рецептур мясных рубленых полуфабрикатов. Авторы заключили, что внесение субпродуктов птицы в количестве 27 % взамен мясного сырья улучшает вкус и консистенцию готового продукта, при этом разработанные изделия по органолептическим и физико-химическим показателям соответствуют нормативным требованиям. Следовательно, включение субпродуктов птицы в состав мясных изделий является технологически оправданным и не приводит к снижению качества готовой продукции [10].

Таким образом, проведенный анализ научной литературы подтверждает, что использование вторичного мясного сырья является перспективным направлением развития мясной отрасли, позволяющим не только расширить ассортимент продукции, но и создать изделия функциональной направленности с высокими потребительскими характеристиками.

Целью работы являлась разработка рецептур и технологических решений, обеспечивающих эффективное вовлечение вторичного сырья (субпродуктов) в производство мясных изделий с заданными качественными характеристиками.

Материалы и методы исследования

В работе для определения показателей и свойств сырья и готовой продукции были применены следующие методики: определение массовой доли белка – методом Кьельдаля (ГОСТ 25011-2017), сущность которого состоит в минерализации органических веществ пробы с последующим определением азота по количеству образовавшегося аммиака. Определение массовой доли жира – методом Сокслета (ГОСТ 23042-2015), основанным на многократной экстракции жира растворителем из высушенной анализируемой пробы в экстракционном аппарате Сокслета. Определение массовой доли влаги – методом высушивания до постоянной массы при температуре 103±2 °С (ГОСТ 33319-2015). Определение массовой доли золы – методом сухого озоления. Определение массовой доли углеводов – методом Бертрана. Оценку органолептических показателей проводили по ГОСТ 9959-2015. Изучение водосвя- зывающей способности (ВСС) – методом прессования, основанным на выделении воды испытуемым образом при легком прессовании, сорбции выделяющейся воды фильтровальной бумагой и определение количества отделившейся влаги по размеру площади пятна, оставляемой ей на бумаге. Определение влагоудерживаюшей способности (ВУС) и жироудерживающей способности (ЖУС) – термогравиметрическими методами из одной навески продукта. Все измерения проводили в 3-кратной повторности, статистическую обработку данных, полученных по результатам измерений, осуществляли с помощью программы Microsoft Excel.

Определение пищевой ценности осуществлялось расчетным методом с использованием таблиц химического состава ингредиентов путем пересчета рецептурного состава (отдельно по каждому компоненту), необходимого на 100 г изделия.

Результаты исследования и их обсуждение

Как отмечалось, перспективность использования субпродуктов обусловлена их доступностью, относительно невысокой стоимостью и возможностью получения на их основе продуктов с заданными свойствами. Субпродукты птицы, являющиеся побочным продуктом переработки и производимые в достаточном объеме отечественными птицеводческими предприятиями, представляют собой доступную сырьевую базу для создания мясных изделий экономсегмента. Вовлечение данного вида сырья в технологический цикл позволяет не только расширить ассортимент выпускаемой продукции, но и снизить ее себестоимость без потери пищевой ценности. На кафедре биотехнологий продуктов питания из растительного и животного сырья МГУТУ им. К. Г. Разумовского были разработаны рецептуры рубленых фаршей из мяса птицы с включением субпродуктовой смеси.

Для определения оптимального соотношения субпродуктов в составе смеси была проведена оптимизация рецептурного состава с помощью инструмента «Поиск решения» приложения Microsoft Excel . Оптимизацию проводили по максимальному содержанию белковых веществ. При проведении расчета была разработана математическая модель, включающая исходные данные (содержание основных питательных веществ) и выходные параметры (оптимальное соотношение субпродуктов). Условия в модели описывались системой неравенств:

х 1 + х 2 + х 3 = 1,0, где х 1 – печень, х 2 – желудок, х 3 – шкурка.

Функция цели, направленная на максимизацию белковой составляющей, имела следующий вид:

F = 20,4х2 + 17,66х3 + 13,33х4 ^ max.

В результате оптимизации были получены три варианта рецептур субпродуктовых смесей (табл. 1).

Таблица 1

Рецептуры смесей субпродуктов

Наименование сырья и ингредиентов	Норма, кг на 100 кг несоленого сырья
	Смесь 1	Смесь 2	Смесь 3
Желудок	23	0	79
Печень	77	94	21
Шкурка	0	6	0
Итого	100	100	100

Результаты изучения химического состава смесей представлены в таблице 2.

Таблица 2

Химический состав образцов смесей субпродуктов (n=3, P=0,95)

Показатель	Смесь 1	Смесь 2	Смесь 3
Массовая доля влаги, %	73,52 ± 1,47	70,66 ± 1,41	73,73 ± 1,48
Массовая доля белков, %	19,77 ± 0,39	19,98 ± 0,40	16,75 ± 0,33
Массовая доля жиров, %	5,01 ± 0,10	7,46 ± 0,15	8,32 ± 0,17
Массовая доля углеводов, %	0,60 ± 0,012	0,70 ± 0,014	0
Массовая доля золы, %	1,10 ± 0,022	1,20 ± 0,024	1,20 ± 0,024

Функционально-технологические свойства (ФТС) являются ключевыми показателями, определяющими поведение фаршевых систем в процессе производства и формирования качества готовой продукции. Водосвязывающая способность характеризует способность белка удерживать влагу при формировании фарша, что влияет на сочность и выход готовых изделий. Влагоудерживающая способность отражает стабильность продукта после термической обработки и показывает возможные потери массы при варке или жарке. Жироудерживающая способность характеризует стабильность жировой эмульсии (отделение жира) в процессе тепловой обработки, влияющую на консистенцию продукта.

При изучении функционально-технологических свойств отобранного образца субпродуктовой смеси было установлено, что он характеризовался ФТС (рис. 1). Полученные значения свидетельствовали о том, что данная смесь обладала хорошей способностью связывать и удерживать влагу, а также стабилизировать жировую фазу в мясной системе, что обеспечит формирование устойчивой структуры фарша при производстве рубленых фаршей и позволит получить готовые изделия с сочной, нежной консистенцией.

Рисунок 1 – Функционально-технологические свойства субпродуктовой смеси:

ЖУС – жироудерживающая способность; ВУС – водоудерживающая способность;

ВСС – влагосвязывающая способность

Согласно рекомендациям производителей, белоксодержащими добавками можно заменять в рецептуре фаршей из мяса птицы до 20 % основного сырья. Для определения наиболее эффективного количества были изготовлены опытные образцы фарша с заменого куриного мяса на субпродуктовую смесь в количествах 5, 10 и 15 % (табл. 3).

Таблица 3

Рецептуры контрольного и опытных образцов рубленого куриного фарша

Наименование сырья и ингредиента	Норма, кг на 100 кг
	Контроль	Опыт 1	Опыт 2	Опыт 3
Мясо куриное	97	92	87	82
Яйца куриные	3	3	3	3
Смесь из субпродуктов	–	5	10	15
Итого	100	100	100	100
Соль пищевая	1,2	1,2	1,2	1,2

Изучение химического состава фаршей (табл. 4) показало, что при добавлении 5 % субпродуктовой смеси массовая доля белка увеличивается на 0,06 % по сравнению с контролем. При увеличении дозировки до 10 и 15 % наблюдалось незначительное снижение содержания белка (на 0,05 и 0,2 % соответственно).

Таблица 4

Химический состав образцов рубленого куриного фарша (n=3, P=0,95)

Наименование показателя	Контроль	Опыт 1	Опыт 2	Опыт 3
Массовая доля белка, %	20,94 ± 0,42	20,86 ± 0,42	20,79 ± 0,42	20,71 ± 0,41
Массовая доля жира, %	8,20 ± 0,16	8,10 ± 0,16	8,00 ± 0,16	7,80 ± 0,16
Массовая доля углеводов, %	0,02 ± 0,0004	0,05 ± 0,001	0,08 ± 0,002	0,11 ± 0,002
Массовая доля влаги, %	68,64 ± 1,37	68,79 ± 1,38	69,03 ± 1,38	69,28 ± 1,39
Массовая доля золы, %	2,2 ± 0,04	2,2 ± 0,04	2,1 ± 0,04	2,1 ± 0,04

Анализ химического состава, представленного в таблице 4, опытных образцов показал, что частичная замена куриного мяса на субпродуктовую смесь в количестве от 5 до 15 % не оказывает существенного негативного влияния на пищевую ценность готовых изделий. Содержание белка в опытных образцах остается на стабильно высоком уровне, снижаясь с 20,94 % в контроле до 20,71 % в образце с максимальной дозировкой (потери всего 0,23 %). Наблюдается незначительное снижение массовой доли жира (с 8,20 до 7,80 %) и небольшое увеличение содержания влаги (с 68,64 до 69,28 %) по мере возрастания доли субпродуктовой смеси, что обусловлено более высоким содержанием влаги в субпродуктах по сравнению с мышечной тканью. Содержание углеводов остается на минимальном уровне (0,02–0,11 %), а зольность практически не изменяется (2,1–2,2 %). Таким образом, использование субпродуктовой смеси в количестве до 15 % позволяет сохранить высокую пищевую ценность рубленых фаршей.

Исследование функционально-технологических свойств опытных образцов показало (рис. 2), что внесение субпродуктовой смеси способствует улучшению изучаемых показателей по сравнению с контролем.

Рисунок 2 – Динамика функционально-технологических свойств образцов рубленых фаршей

Наибольший рост водосвязывающей способности был отмечен в образце с 5 % добавлением смеси – 70,12 %, что на 6,17 % выше контроля (63,95 %). Влагоудерживающая способность также достигла максимального значения в опыте 1 (88,8 %). Жироудерживающая способность возрастала пропорционально увеличению доли субпродуктовой смеси, достигнув 95,7 % в опыте 3. Полученные данные свидетельствуют о положительном влиянии субпродуктовых смесей на ФТС фаршевых систем, при этом наиболее эффективным количеством вводимой в рецептуру смеси взамен куриного мяса по совокупности показателей является 5 % (опыт 1), обеспечивающей максимальное улучшение водосвязывающей и влагоудерживающей способностей. Органолептическая оценка образцов фарша выявила, что при добавлении 10 и 15 % смеси появляется нежелательный запах печени и изменяется цвет продукта. Образец с 5 % субпродуктовой смеси по органолептическим показателям максимально приближен к контролю (рис. 3).

Рисунок 3 – Вид контрольного и опытных образцов фарша из мяса птицы:

а – контрольный образец куриного фарша; б – куриный фарш с 5 % субпродуктовой смеси;

в – куриный фарш с 10 % субпродуктовой смеси;

г – куриный фарш с 15 % субпродуктовой смеси

На основании комплексной оценки эффективной степенью замены субпродуктовой смеси признано 5 % от массы основного сырья.

На следующем этапе нами совместно со специалистами компании ООО «Евротекс» была разработана рецептура продукта из печени со шпиком (табл. 5, 6).

Таблица 5

Рецептура продукта из печени со шпиком

Наименование сырья и ингредиента	Норма, кг на 100 кг
Печень говяжья	80
Шпик хребтовой	20
Итого	100
Рассол посолочный шприцовочный	25

Таблица 6

Состав посолочного рассола для шприцевания

Наименование ингредиента	Норма, г на 100 л рассола
Нитритно-посолочная смесь с содержанием нитрита натрия 0,6 %	7,4
Сахар белый	0,2
Каррагинан	0,4
Функциональная смесь (фосфатная)	8,0

Технология производства нового продукта включает такие операции, как подготовка печени, шпика, шприцевание печени посолочным рассолом, массирование, укладка в формы поочередно со шпиком, прессование, варка и охлаждение.

Разработанный продукт (рис. 4) характеризовался по органолептическим показателям: поверхность чистая, сухая; цвет варьировал от розовато-коричневого до темно-коричневого, включения шпика были равномерно распределены, имели белый или слегка розоватый цвет, создавая специфический рисунок на разрезе; консистенция – плотная, упругая; запах с выраженными нотками печени, посторонние запахи отсутствовали; вкус – свойственный печеночным изделиям, в меру соленый, без посторонних привкусов.

Рисунок 4 – Вид опытного образца продукта из печени со шпиком

Оценка пищевой ценности осуществлялась расчетным методом на основе информации о химическом составе ингредиентов, входящих в рецептуру продукта (табл. 7).

Таблица 7

Пищевая ценность продукта из печени со шпиком

Наименования соединения и элемента	Содержание в 100 г разработанного образца	Удовлетворение суточной потребности, %
1	2	3
Макронутриенты
Белки, г	13,7	18,3
Жиры, г	19,0	22,9
Витамины
Витамин А, мкг	5 916	657
Витамин В 1 , мг	0,09	6,0

Продолжение таблицы 7

1	2	3
Витамин В 2 , мг	1,41	78,3
Витамин В 3 , мг	8,32	41,6
Витамин В 5 , мг	4,35	87,0
Витамин В 6 , мг	0,45	22,5
Витамин В 9 , мкг	154	38,5
Витамин В 12 , мкг	44,8	1 493
Витамин Е, мг	0,26	1,7
Холин, мг	297	59,4
Минералы
Калий, мг	211	8,4
Фосфор, мг	238	34,0
Железо, мг	3,80	21,1
Медь, мг	2,96	296
Цинк, мг	2,96	24,7
Селен, мкг	27,4	49,8

Суточные нормы приведены в соответствии с МР 2.3.1.0253-21 (для взрослого населения при энерготратах 2500 ккал/сут).

Данные, представленные в таблице 7, показали, что разработанный продукт на основе говяжьей печени (80 %) и шпика (20 %) характеризовался исключительно высокой витаминной и минеральной ценностью. Необходимо отметить высокий уровень витаминов группы В, особенно витамина В 12 (44,8 мкг/100 г), а также витамина А (5916 мкг/100 г), меди (2,96 мг/100 г). Продукт можно позиционировать как функциональный продукт питания, предназначенный для профилактики анемии (благодаря высокому содержанию железа, меди и витамина В 12 ), поддержания иммунной системы (селен, цинк, витамин А) и улучшения состояния нервной системы (витамины группы В).

Заключение

Совместно со специалистами компании ООО «Евротекс» разработан продукт из говяжьей печени (80 %) и шпика (20 %). Готовое изделие характеризуется высокими органолептическими показателями и исключительной пищевой ценностью: содержание витамина В 12 достигает 44,8 мкг/100 г (1493 % суточной нормы), витамина А – 5916 мкг/100 г (657 % суточной нормы), меди – 2,96 мг/100 г (296 % суточной нормы).

Таким образом, реализация потенциала субпродуктов в мясной промышленности позволит не только рационально использовать вторичное сырье и снижать себестоимость продукции, но и создавать изделия с высокими потребительскими характеристиками, обогащенные эссенциальными нутриентами. Разработанные продукты могут быть рекомендованы для профилактики анемии, поддержки иммунной и нервной систем в качестве функциональных продуктов питания.