Влияние экстракта шиповника на показатели цветности и текстурные показатели колбас

МРНТИ 65.59.31                          

Современный потребитель стал более осознан в потребляемых продуктах питания и, как следствие, наблюдается тенденция к росту спроса на продукты с применением в составе лечебно-терапевтических растений. Названные ингредиенты отличаются натуральностью, безопасностью и при включении выше опреде- ленного уровня могут придать функциональные и лечебно-профилактические свойства готовым продуктам [1]. В дополнение к вышеупомянутому, ряд исследований подтвердили, что природные источники биологически активных соединений могут быть перспективным ингредиентом не только для обогащения нутриентного состава и придания функциональных свойств, но и для сокращения дозировки традиционных синтетических добавок в составе мясных продуктов. Ряд исследователей отметили положительное влияние натуральных антикосидантов при замене нитрита натрия и аскорбата натрия [1-4]. Наиболее высокие результаты были получены при исследовании применения плодов шиповника (Rosa canina L.) для замены синтетических добавок в колбасных изделиях [5-6].

Плоды шиповника - благодаря своим биологически активным компонентам широко применяются в традиционной и в народной медицине. Они известны своим противовоспалительным эффектом, имеются сведения также о положительном эффекте при остеоартритах [7]. Терапевтический эффект шиповника обоснован наличием в его составе флавоноидов, фенолов, каротиноидов, жирных кислот, высокой концентрации биологически активных соединений (танины, пектины, сахара и др.), витаминов и соответственно высоких антиоксидантных свойств. Также плоды шиповника содержат макро- и микроэлементы: натрий (3,974,67 мг/кг), калий (890,5-1023,9 мг/кг), кальций (133,3-146,7 мг/кг), фосфор (1850-2200 мг/кг), марганец (22,4-44,8 мг/кг), магний (162,7-183,9 мг/кг) и железо (59,4-72,9 мг/кг), необходимые для активации более 200 ферментов в организме человека. Среди витаминов в составе плодов шиповника наиболее высокое содержание имеет аскорбиновая кислота (витамин С) -от 1000 до 4000 мг/д в сушеных плодах, что в 10 раз выше чем в лимоне. Также по справочным данным отмечается высокое содержание каротиноидов и ликопина, которые известны своими антиоксидантными своиствами при фотооксидации клеток. Специфический цвет плодам шиповника и антиоксидантную активность придает содержание антоцианов, наиболее значимым из которых является цианидин-3-О-гликозид [7].

Согласно ряду источников внушительное содержание фенольных соединений в составе плодов шиповника (145 мг/100 г) придают им антибактериальные, антивирусные, проти- вотромбозные и противокарциногенные свойства. Содержание флавоноидов колеблется от 8,68 до 34,50 мг/г экстракта шиповника. Фла-ваноиды, в свою очередь, замедляют окси-дационные процессы в клетках и имеют анти-радикальный эффект [8]. Кроме высокого содержания вышеотмеченных биологически активных соединений, наличие которых подтверждается широким применением плодов шиповника в народной медицине и фармацевтике, плоды шиповника обладают ярко выраженным красным цветом, что в перспективе может применяться для повышения интенсивности оттенков красного в готовых изделиях. В частности, имеются сведения о положительных результатах ряда исследовании при применении добавок из плодов шиповника для замены нитрита натрия в колбасных изделиях [9]. Как известно, нитрит натрия в составе колбас, сохраняет цвет в мясе при термообработке. Красно-розовая окраска колбас образуется вследствие формирования нитрозил-миоглобина, который при нагревании переходит в пигмент устойчивого красного цвета -нитрозохроматоген [8]. На территории Казахстана содержание нитрита натрия в колбасах регламентируется СТ РК 1035-2013 и должно составлять не более 0,005% от общей массы.

Цветовые характеристики плодов шиповника вызваны наличием в их составе каротиноидов. По данным Winther и др. [1] каротиноиды могут придавать плодам растений оранжевый, желтый и красный цвет в зависимости от наличия и превалирования определенного их типа в составе: 1) Ксантофилы, представлены лютеином, зеаксантином и криптоксантином, что чаще обусловливают желтый цвет в плодах растений. 2) Каротины, представлены а-каротином, в-каротином и лико-пеном, могут придавать оранжевый и красный цвет растениям. Согласно данным Medveckiene и др. каратиноиды в плодах шиповника представлены в-каротином (45,56-70,34%), а-каро-тином (6,97-13,51%), ликопеном (9,29-24,68%) и лютеином и зеаксантином (12,89-20,53%) [10].

Исходя из вышесказанного, целью нашего иссследования была оценка возможности частичной замены нитрита натрия в колбасных изделиях экстрактом сушеных плодов шиповника ( Rosa canina L.) . Оценка влияния экстракта шиповника на цветовые характеристики, текстурно-профильные и микробиологические показа-тели вареных колбасных изделий.

Ранее нами проведены исследования по определению антиоксидантной активности, количества полифенолов, сухих веществ, сахаров в экстрактах плодов шиповника и антиоксидантной активности в готовых вареных колбасных изделиях при хранении в течении 30 дней.

Материалы и методы иследований

Приготовление вареных колбас. Было выработано 5 партии вареных колбас: 1) ПК-позитивный контроль с нитритом натрия, 2) НК - негативный контроль без нитрита натрия, 3) опытная партия с 3% концентрацией, 4) с 8% концентрацией, 5) с 13% концентрацией экстракта шиповника, 6) 13-НН 50% - с 13% концентрацией экстракта шиповника и 50% заменой нитрита натрия. Контрольные партии колбас (ПК и НК) были выработаны согласно ГОСТ 31780-2012, соответственно с добавлением нитрита натрия согласно стандартной рецептуре и без добавления нитрита натрия. Опытные партии были выработаны с заменой в рецептуре 1,8 кг воды 3%, 8% и 13%-м экстрактом шиповника (табл. 1 – Состав контрольной и опытных партий вареных колбас).

Таблица 1 - Состав контрольной и опытных партий вареных колбас

Наименование ингредиента Масса ингредиента по рецептуре, кг Негативный контрольный образец Позитивный контрольный образец Концентрация экстракта шиповника, % 3 8 13 *13-НН 50% Конина жилованная односортная 90 90 80 80 80 80 Говядина 1-го сорта - - 10 10 10 10 Жир топленный пищевой 7 7 7 7 7 7 Экстракт шиповника - - 1,8 1,8 1,8 1,75 Пшеничная мука (или крахмал) 3 3 3 3 3 3 Поваренная соль 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Нитрит натрия - 0,1 - - - 0,05 Сахар-песок 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 Черный молотый перец 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 Мускатный орех 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 Вода 25 25 23,2 23,2 23,2 23,25 согласно ГОСТ 32031-2012 и Salmonella spp. согласно ГОСТ 31659-2012.

Цветность колбас определяли на фотоколориметре APEL AP-101 (Япония) с применением светофильтров D65 при комнатной температуре при угле 0°С. Значение L*a*b* (система цветов CIE) соответствовали L -степени светлоты, a - степени красноты, b -степени желтизны.

Анализ профиля текстуры (ТРА) про- водили на анализаторе текстуры (Brookfield model CT3, AMETEK, Berwyn, PA, USA). Для измерения с каждого образца срезали пробу одинакового размера, в кубической форме (10 мм с каждой стороны) с применением цилиндрических бюкс, представляемых в комплекте оборудования.

Обзор литературы

Высокое содержание биологически активных соединений в плодах шиповника было подтверждено рядом исследований [1, 5, 7, 8, 10, 11]. В частности, плоды шиповника отличаются значительным содержанием фенольных соединений и аскорбиновой кислоты [12]. Растительные добавки, известные своими лекарственными и фармакологическими свойствами, могут не только обогащать нутриентный состав мясных продуктов, но также и замедлять окислительные процессы в мясе [2, 13-15], сохранять цветовые характеристики [16-17] и подавлять рост нежелательной микрофлоры [18-20].

Результаты и их обсуждение

Определение цветности вареных колбас . Цвет является одним из основных критических параметров для потребителей при выборе мяса и мясных продуктов. Цветовые характеристики мясных продуктов могут быть определены человеческим глазом при оценке органолептических параметров либо инструментальным методом, с применением колориметра или спектрофотометра. Система определения цветности мяса и мясных продуктов основана на выражении спектрального распространения. Инструментальный метод представляет наиболее объективные и точные измерения цветовых характеристик, котрые выражаются в величине L* (свет-лота - lightness), a* (степень красноты – red-ness), b* (степень желтизны - yellowness) [21]. Нами проведено изучение влияния различных концентраций экстракта шиповника на цветовые характеристики вареных колбас (табл. 2 – Цветовые характеристики вареных колбас (оценка по системе цветов CIE)).

Таблица 2 – Цветовые характеристики вареных колбас (оценка по системе цветов CIE)

Показатель Негативный контрольный образец Позитивный контрольный образец Концентрация экстракта шиповника, % 3 8 13 *13+нитрит натрия 50% L* (светлота) 75,41 76,39 75,90 74,13 74,01 75,08 a* (степень красноты) 3,80 7,98 4,22 5,15 5,44 6,15 b*(степень желтизны) 11,01 10,59 12,21 15,52 15,68 14,42 с желтым оттенком. Резюмируя, можно заключить, что, применяя экстракт шиповника в концентрации 3-13%, можно влиять на цветовые характеристики колбасных изделий, снижая интенсивность светлых оттенков и увеличивая интенсивность степени красноты и желтизны.

Текстурно-профильный анализ. Нами был определен анализ профиля текстуры с целью сравнения структуры образцов контрольной и опытных партии паштета (табл. 3 – Текстурные параметры вареных колбас с включением экстракта шиповника). Анализ профиля текстуры основывается на симуляции процесса жевания в человеческом рту, подвергая исследуемый продукт двум циклам воздействия компрессии [22]. Исходя из соотношения примененной силы к деформации во времени, можно определить ряд показателей, коррелирующих с сенсорными показателями текстуры и консистенции продукта.

Таблица 3 - Текстурные параметры вареных колбас с включением экстракта шиповника

Показатель	Негативный контрольный образец	Позитивный контрольный образец	Концентрация экстракта шиповника, %
			3	8	13	*13+нитр ит натрия 50%
Твердость(N)	14,41	14,43	14,01	14,68	14,85	14,72
Адгезивность (г с-1)	-19,06	-19,08	-18,86	-17,01	-18,14	-18,17
Пружинностость (мм)	2,16	2,19	2,11	2,23	2,29	2,25
Когезивность (г)	0,80	0,82	0,79	0,80	0,83	0,86
Липкость (г)	8,35	8,38	8,30	8,98	9,30	9,32

• *13-НН 50% - образец с концентрацией экстракта шиповника - 13% и нитритом натрия - 50%

Образец с 13% экстрактом шиповника и образец с одновременным 50% содержанием нитрита натрия и 13% концентрации экстракта шиповника показал максимальные показатели твердости, пружинистости (эластичности), ко-гезивности и липкости (табл. 3 - Текстурные параметры вареных колбас с включением экстракта шиповника). Минимальные показатели твердости, когезивности и липкости соответствовали опытному образцу с 3%-м содержанием экстракта шиповника.

Значения адгезивности, выраженные в негативном значении, показали, что опытные образцы были более клейкими по сравнению с контролем (на 1,15-10,8%). Данный эффект, возможно, связан с наличием в составе экстракта шиповника глюкозы и фруктозы и их карамелизацией при тепловой обработке.

Липкость значительно варьировалась в зависимости от концентрации экстракта в составе колбас. Следовательно минимальная энергия, необходимая человеку для расщепления полутвердых продуктов перед проглатыванием, соответствовала опытному образцу с 3% концентрацией экстракта шиповника, максимальная требуемая энергия соответствовала образцу с 50% содержанием нитрита натрия и концентрацией экстракта шиповника 13%.

Минимальный показатель пружинистости или, иными словами, эластичности и коге-зивности (сцепляемость массы) получены для опытного образца с 3% концентрацией экстракта, максимальные показатели получен для

50% содержания нитрита натрия и концентрацией экстракта Rosa canina L. - 3%.

Показатели твердости были ниже для образцов с 3% концентрацией экстракта и повышались при 8% и 13% концентрации экстракта Rosa canina L. в составе колбас на 1,7% и 2,8% по сравнению с контролем, включающим нитрит натрия (позитивный контроль). Похожие результаты были получены Ganhao и другими учеными, где в опытных партиях с экстрактом Rosa canina L. наблюдалось повышение твердости по сравнению с контролем [13].

Микробиологические показатели. Согласно данным, приведенным в работах J.Pinheiro и других [14], растения с изначальным высоким содержанием фенольных полимеров, к которым относится шиповник ( Rosa canina L.) , действуют как антибактериальные агенты в составе продуктов. Пууппо-нен-Пимия (Puupponen-Pimia) [19], Мигель (Miguel)[21] и Салем (Salem) [20] объяснили данный эффект замедлением роста микроорганизмов вследствие разрушения структуры цитоплазматической мембраны, проницаемости плазмы мембраны, подавления внеклеточных ферментов микроорганизмов и нарушения их метаболизма.

Микробиологические исследования были проведены на 14 день хранения при 4°С после выработки, в условиях научно-исследовательской лаборатории по оценке качества и безопасности продовольственных продуктов АО «Алматинский технологический университет» (Табл. 4 - Микробиологические показатели вареных колбас с включением экстракта шиповника).

Таблица 4 – Микробиологические показатели вареных колбас с включением экстракта шиповника

Наименован ие показателя	Нормы (ТР ТС 021/2011)	Негативный контрольный образец	Позитивный контрольный образец	Концентрация экстракта шиповника, %
				3	8	13	*13+нитр ит натрия 50%
КМАФАнМ, КОЕ/г	1*103	6*102	1,8*102	3,42*102	4*102	3,1*102	2,3*102
БГКП (колиформы)	Не допускается в 1,0 г	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаруже но	Не обнаруже но	Не обнаруже но	Не обнаруже но
Salmonella spp.	Не допускается в 25 г	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаруже но	Не обнаруже но	Не обнаруже но	Не обнаруже но
L.monocytoge nes	Не допускается в 25 г	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаруже но	Не обнаруже но	Не обнаруже но	Не обнаруже но

• *13-НН 50% - образец с концентрацией экстракта шиповника - 13% и нитритом натрия - 50%

Результаты микробиологической безопасности показали, что значения показателей роста регламентируемой микрофлоры всех образцов находились в пределах нормы (табл. 4 – Микробиологические показатели вареных колбас с включением экстракта шиповника)). Наименьший рост КМАФАнМ выявлен как и ожидалось у образцов с включением нитрита натрия (позитивный контроль) - 1,8*10². Наибольший рост определен у негативного контрольного образца (6*10²). Результаты исследования показали ингибирование роста микроорганизмов в опытных образцах (на 16,7-52%) по сравнению с негативным контролем. Среди опытных образцов минимальные показатели мезофильных бактерии (КМАФАнМ) соответствовали образцу с 13% концентрацией экстракта шиповника и 50% содержанием нитрита натрия. Такие виды патогенных микроорганизмов, как БГКП , Salmonella spp. и L.monocytogenes не были выявлены во всех исследуемых образцах.

Заключение, выводы

Полученные данные экспериментальных исследований цветности колбас с добавлением экстракта шиповника дают основание предполагать о наличии потенциала применения Rosa canina L. в составе колбас в формировании красных оттенков при одновременном снижении светлых оттенков без значительного понижения текстурно-профильных показателей при частичной замене нитрита натрия (50%). Микробиологические показатели как опытных, так и контрольных образцов находились в пределах регламен-тирумых норм после 14 суток хранения при 4°С. Среди опытных образцов наиболее оптимальные показатели по ингибированию нежелательной микрофлоры и цветовым характеристикам показал образец с 50% содержанием нитрита натрия и 13% концентрацией экстракта шиповника. Проведенные исследования находятся на стадии разработки, далее нами планируется продолжение исследований в части изучения влияния экстракта шиповника на химический состав готовой продукции и качественные показатели при различных сроках хранения.

Представленные исследования выполнены в рамках проекта «Разработка технологии экспортоориентированных новых видов мясных изделий и консервов из мяса конины, говядины, баранины, козлятины и мяса птицы с применением растительного сырья и новых пищевых ингредиентов», программноцелевого финансирования на 2021-2023 годы «Разработка наукоемких технологий глубокой переработки сельскохозяйственного сырья в целях расширения ассортимента и выхода готовой продукции с единицы сырья, а также снижения доли отходов в производстве продукции» BR10764970, финансируемой Министерством сельского хозяйства Республики Казахстан.