Влияние биотехнологической обработки на физико-химические и структурно-механические характеристики деликатесных изделий из мяса птицы

Сегодня в России к числу основных важнейших государственных приоритетов относятся обеспечение продовольственной безопасности страны, производство качественной и безопасной пищевой продукции. Одним из путей, гарантирующих продовольственную безопасность страны, является использование биотехнологических методов и подходов для интенсификации сельскохозяйственного производства, в том числе внедрение рациональных методов переработки мясного сырья с получением продуктов высокой пищевой и биологической ценности. Биотехнологии выступают ключевым элементом для инновационного развития пищевой промышленности. Точки соприкосновения между биотехнологией и мясной отраслью в основном находятся в прикладном секторе, а именно в использовании ферментных препаратов для повышения качества поступающего на переработку мясного сырья и стартовых культур при производстве деликатесной сырокопченой и сыровяленой продукции.

Сырокопченые и сыровяленые мясные деликатесы относятся к изделиям премиум-класса, которые производят из отборного сырья. Они отличаются высокой биологической ценностью, оригинальными и неповторимыми органолептическими характеристиками, в особенности вкусоароматическими.

Классическая технология производства данного вида продукции является одной из самых сложных, трудоемких и длительных, например, продолжительность производственного цикла сырокопченых изделий может достигать 45 сут, а сыровяленых - до 6 мес. Поэтому производственники постоянно ищут пути интенсификации производства сырокопченых и сыровяленых мясных продуктов, одновременным сохранением высокого качества готового продукта. Одним из решений этой задачи сегодня является внедрение методов биотехнологической обработки мясного сырья, заключающегося в целенаправленном применении стартовых культур микроорганизмов в рецептурах деликатесной мясной продукции [1–7]. Технологическое действие микроорганизмов связано с их влиянием на ход биохимических и физико-химических процессов, в результате которых формируются необходимые качественные характеристики мясных деликатесов за более короткое время производства.

В настоящее время накоплен обширный материал по применению стартовых культур при производстве мясопродуктов [8–12], но изучение действия новых бактериальных препаратов, появляющихся на рынке, представляет научный и практический интерес.

Целью данной работы являлось изучение влияния биотехнологической обработки на физико-химические и структурно-механические характеристики деликатесных изделий из мяса птицы.

Рынок мяса птицы - один из самых крупных и растущих сегментов рынка в России. В современной экономической ситуации наблюдается снижение объемов производства мяса сельскохозяйственных животных при одновременном устойчивом и стабильном увеличении прироста мяса птицы. Поэтому считаем, что использование мяса птицы как основного сырьевого источника для получения деликатесной продукции, является наиболее перспективным.

Материалы и методы исследования

Контрольные и опытные образцы подвергали сухому посолу. Состав посолочной смеси представлен в таблице. Количество посолочной смеси как контрольного, так и опытных образцов составило 3,25 % от массы несоленого сырья.

Таблица

Состав посолочной смеси

Наименование ингредиентов	Количество, кг
Соль пищевая	1,6
Нитритно-посолочная смесь с массовой долей нитрита натрия, 0,9 %, в пересчете на сухое вещество	1,2
Перец черный молотый	0,05
Чеснок сушеный молотый	0,1
Кориандр молотый	0,1
Паприка красная молотая	0,1

Отличительной чертой опытных образцов являлось введение в рецептуру посолочной смеси нового компонента стартовой культуры TEXEL DCM-1 в следующих количествах (% к массе соленого сырья): опыт 1 – 0,01; опыт 2 – 0,02; опыт 3 – 0,005.

Изучаемые показатели контрольных и опытных образцов определяли в образцах, которые были подвергнуты сухому посолу (внесение соли, нитритно-посолочной смеси и специй); массированию сырья т = 15 мин, вакуум 90 % при 10 об/мин; созреванию т = 24 ч, t = 0-4 ° С; внесению стартовой культуры; массированию τ = 15 мин, вакуум 90 % при 10 об/мин; созреванию т = 24 ч, t = 0-4 ° С; копчению т = 24 ч, t = 20 ° С; сушке т = 15 сут, t=12-13 ° С, влажность 70–75 %.

Физико-химические и структурно-механические показатели объектов исследования определяли с использованием следующих методов: массовую долю влаги – методом высушивания до постоянной массы при температуре 103±2 ° С (ГОСТ 33319-2015), концентрацию ионов [Н+] (величина рН) определяли потенциометрическим методом (ГОСТ Р 51478-99), усилие резания - по методу Уорнера - Братцлера.

Определение показателей качества осуществляли в 3-кратной повторности, проведение статистической обработки полученных данных осуществляли с помощью программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Стартовые культуры активно применяются в мясной отрасли при производстве сырокопченых и сыровяленых мясных продуктов. Актуальность использования стартовых культур обусловлена обеспечением санитарно-гигиенических характеристик продукта, формированием заданных органолептических характеристик изделий и возможностью значительной интенсификации производственного цикла изготовления готовых продуктов. Стартовые культуры представляют собой высококонцентрированные сублимированные или замороженные смеси подобранных живых клеток лактобацилл, микрококков, стафилакокков и др. [13].

Внесение бактериальных препаратов в состав посолочных смесей способствует получению деликатесной продукции с высокими потребительскими показателями, например, плотной, но при этом упруго-эластичной консистенцией, что достигается благодаря протеолитической активности стартовых культур [14].

Основной задачей работы было изучение влияния стартовой культуры TEXEL DCM-1, состоящей из штаммов Staphylococcus carnosus и Staphylococcus vitulinus в количестве не менее 1×10¹⁰ КОЕ/г, на формирование структуры деликатесных изделий из мяса птицы.

Основными процессами при производстве сырокопченой и сыровяленой продукции являются посол и сушка, при которых происходят биохимические и физико-химические изменения мясной системы, необходимые для достижения готовности продуктов.

Важную роль на всех этапах производства деликатесной продукции играет величина рН, начиная от сырья и заканчивая готовым изделием. За счет низких значений рН, достигающихся внесением стартовых культур, повышается активность внутриклеточных ферментов – катепсинов, оптимальная величина рН для которых равна 4,5–3,8, обеспечивается снижение риска развития патогенных микроорганизмов [15].

Результаты исследований уровня величины pH контрольного и опытных образцов после посола, массирования и созревания (12 ч), после внесения стартовой культуры (для опытных образцов) и созревания (24 ч) представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Динамика величины pH образцов в процессе посола

При исследовании динамики снижения уровня pH в исходном сырье (мышечная ткань индейки) значение pH было зафиксировано на уровне 6,26, что соответствовало pH нормального сырья, подходящего для производства цельномышечной деликатесной продукции.

При добавлении посолочной смеси в сырье наблюдалось незначительное снижение pH в контрольном и опытных образцах. Добавление стартовой культуры в посолочную смесь, которой обработали опытные образцы, и дальнейшая их выдержка при созревании после массирования привели к резкому снижению уровня активной кислотности в опытных образцах по сравнению с контрольным. При этом внесение стартовой культуры в количествах до 0,02 % к массе соленого сырья показало более низкие значения рН (5,69–5,7).

Изучение динамики величины pH контрольного и опытных образцов в процессе сушки (начало сушки и конец сушки) представлено на рисунке 2. Как видно из диаграммы, в процессе сушки у всех образцов не наблюдалось значительных изменений в сторону уменьшения значения pH (не более 0,1).

Известно, что основной целью всех производственных процессов, составляющих технологию сырокопченых и сыровяленых продуктов, является понижение влажности продукта. Результаты изучения динамики содержания влаги в контрольном и опытных образцах представлены на рисунках 3 и 4.

Рисунок 2 – Динамика величины pH образцов в процессе сушки

Анализ данных (рис. 3) по изменению содержания влаги в опытных и контрольном образцах до внесения бакпрепарата показал, что они находились на одном уровне, так как посол образцов не различался в количестве и виде используемых ингредиентов посолочной смеси. На этапе созревания, после внесения стартовой культуры, уровень влажности в опытных образцах ниже по сравнению с контрольным, что, очевидно, было обусловлено накоплением молочной кислоты в результате жизнедеятельности молочнокислых микроорганизмов, входящих в состав стартовой культуры, уменьшением величины рН до уровня, соответствующего изоэлектрической точке, которая обеспечивает наименьший уровень гидрофильности мышечных белков.

Рисунок 4 – Динамика содержания влаги в образцах в процессе сушки

Из рисунка 4 видно, что отделение влаги в образцах в период процесса сушки происходило интенсивнее. К концу цикла сушки опытных образцов уровень влажности падал до 46 % у контрольного образца и до 45,7 % - у третьего опытного образца. При этом наблюдалось значительное понижение влажности к завершению процесса сушки у опытных образцов 2 и 3. Содержание влаги у них составило 40,5 и 40,9 % соответственно, что ниже регламентируемого нормативно-техническими документами значения данного показателя приблизительно на 4 %, что свидетельствует об интенсификации процесса сушки при внесении стартовых культур.

Применение стартовых культур в производстве деликатесной продукции обусловлено также формированием органолептических характеристик готовых изделий, в частности структуры продукта. Изучение накопленного ранее исследователями опыта показало, что использование в рецептурах посолочных смесей бакпрепаратов привело к значительному улучшению консистенции мясных продуктов, потому в работе было решено изучить влияние стартовой культуры TEXEL DCM-1 на структурно-механические свойства контрольного и опытных образцов (рис. 5, 6).

«Г

6 св

о

и

Исходное Контроль Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Контроль Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3

сырье

после посола, массирования и созревания   после внесения стартов культуры

массирования и созревания

Рисунок 5 – Динамика усилия резания образцов в процессе посола

в

В процессе сушки структурная прочность образцов повысилась, сопровождаясь возрастанием показателя «усилие среза» (рис. 6), что связано с процессом уплотнения мускульной ткани в результате обезвоживания продукта, с увеличением концентрации поваренной соли и связанными с этим денатурационными изменениями белков мышечной ткани. У опытных образцов повышение усилия резания начиналось раньше по сравнению с контрольным, особенно у опытных образцов 1 и 2, что связано с введением стартовой культуры. Данные, полученные по структурно-механическим свойствам образцов, хорошо коррелируют с данными по динамике влажности и активной кислотности образцов в процессе производства.

Заключение

Применение стартовой культуры TEXEL DCM-1, состоящей из штаммов Staphylococcus carnosus и Staphylococcus vitulinus , в технологии деликатесной продукции из мяса птицы обеспечивает получение необходимых для формирования качества готовых продуктов гидрофильных и структурных характеристик.

Структурные изменения в образцах, выработанных со стартовой культурой, более выражены, что обусловлено действием бактериальных культур, а также продуктов их жизнедеятельности. Регламентированное нормативной документацией содержание влаги в образцах достигается к 12-м сут, при этом количество вносимой стартовой культуры составляет 0,01 и 0,02 % к массе сырья. С практической точки зрения оптимальным количеством добавляемой в процессе посола стартовой культуры TEXEL DCM-1 является 0,01 %.

Полученные результаты по динамикам величины рН, содержания влаги и усилия резания показали перспективность интенсификации процесса производства деликатесной продукции из мяса индейки, как минимум на трое суток.

Работа выполнена в рамках госзадания (тема FSMM-2023-0013), номер Соглашения 075-032023-037.