Влияние растительной добавки на функционально-технологические свойства вареной колбасы из верблюжатины

Поголовье верблюдов в Казахстане растет из года в год, об этом свидетельствуют статистические данные Бюро национальной статистики [1].

В последние годы животные белки, полученные из мяса, представляли собой одну из основных проблем для достижения устойчивого производства продуктов питания. С этой точки зрения частичная замена мяса немясными веществами с высоким содержанием белка открывает интересные возможности для изменения рецептуры более устойчивых мясных продуктов, характеризующихся также потенциальными полезными для здоровья свойствами [2].

Верблюдоводство получает все большее распространение в мире, мясо верблюдов поставляется из Австралии в разные страны мира. Исследованиями верблюжатины занимаются ученые Саудовской Аравии, Ирана, Паки- стана, Турции, Казахстана и т.д. Верблюд не притязателен к пище, не требует особых пастбищных условий. Мясо верблюда имеет большие преимущества перед традиционными видами мяса. Оно характеризуется значительным содержанием конъюгированной линолевой кислоты и мононенасыщенных жирных кислот [3]. Ученые обнаружили, что конъюгировання линолевая кислота снижает рост опухоли при некоторых типах рака и против атеросклероза [4].

Верблюжье мясо в африканских странах традиционно использовалось в качестве средства от некоторых заболеваний, таких как гипертония, повышенная кислотность и т.д. Поиском доказательств занялись Ayyash M, и др., исследовав действие ферментированных колбас из верблюжатины на организм человека [5]. Ферментированные верблюжьи колбасы показали большую противораковую активность, чем говяжьи. Обнаружили, что антиги- пертензивное действие ингибирование ангиотензин превращающего фермента (АПФ), большая способность к цитотоксичности и антиоксидантная активность в ферментированных верблюжьих колбасах были более выражены, чем в говяжьих колбасах. В [6] указали, что верблюжье мясо может быть важным источником карнитина. Предельный pH мышц верблюда (от 5,5 до 6,6) является следствием накопления молочной кислоты в результате гликолиза и считается одним из основных факторов, определяющих органолептические характеристики мяса. В [7] обнаружили, что снижение pH было быстрее в говядине, чем в верблюжьем мясе. Более быстрое снижение рН может инактивировать протеазную активность, что означает уменьшение протеолиза и последующую посмертную тендеризацию. Следовательно, существует вероятность того, что более высокий индекс фрагментации миофибрилл, наблюдаемый в верблюжьем мясе, был связан с его более высокими значениями pH после смерти и, следовательно, с более высокой протеазной активностью [8].

В последнее время растительные протеазы стали устойчивым способом улучшения текстуры жесткого верблюжьего мяса и разработки функциональных мясных продуктов, содержащих биоактивные молекулы с антиоксидантной активностью[9]. Также было обнаружено, что ферментированные верблюжьи колбасы проявляют большую устойчивость к окислению липидов (более низкие реактивные вещества тиобарбитуровой кислоты: TBA-RS) во время хранения по сравнению с говяжьими колбасами [10]. Известно, что пигмент гема является мощным катализатором окисления липидов в мышечной пище. С увеличением времени хранения повреждение пигмента гема приводит к высвобождению двухвалентного железа (Fe+2), тем самым ускоряя окисление липидов [11]. Мясо верблюда богато гемовым белком, и находятся сообщения о проокси-дантном эффекте этого белка на окисление липидов[12]. Это делает верблюжье мясо более восприимчивым к окислению липидов и, следовательно, к развитию неприятных запахов (посторонних запахов) и может ограничить его срок годности при хранении[13]. Несмотря на то что действие антиокидантов имеет анти-окислительный характер, влияние на мясные продукты не изучено в полной мере. Тем не менее использование антиоксидантов является одной из основных стратегий продления срока годности верблюжьего мяса [14]. Кроме того, в большинстве предыдущих исследований не учитывалось влияние замораживания и приготовления пищи на различное количество питательных веществ в верблюжьем мясе. В последнее время новые стратегии направлены на использование ингредиентов натуральных биоконсервантов, которые могут свести к минимуму окисление липидов и пигментов, а также развитие постороннего запаха с повышением стабильности цвета и, следовательно, приемлемости верблюжьего мяса. Таким образом, использование натуральных растительных антиоксидантов, особенно фенольных соединений, может быть эффективным способом продления срока годности хранящегося верблюжьего мяса [14]. Таким образом, растительные экстракты обладают не только антиоксидантной активностью, но и антимикробной активностью в отношении бактерий, вызывающих порчу, и вредных патогенов.

Материалы и методы иследований

Целью исследования является исследование влияния выбранных растительных добавок на качество вареных колбас из верблюжатины.

Для достижения цели поставлены следующие задачи: определить оптимальное соотношение растительных добавок для включения в рецептуру по органолептической оценке; определить влияние растительной добавки на функционально-технологические свойства вареных колбас из верблюжатины.

Сырьем для производства колбасы из верблюжатины является мясо верблюда 1 категории, высшего сорта, филе курицы, жир горбовой, соль, специи, вода, нитрит натрия в уменьшенном количестве в рецептурах с добавлением порошка красной смородины.

Были проведены эксперименты для определения оптимального количества сухих порошков красной смородины и льняной муки для добавления в фарш вареной колбасы из верблюжатины. Эксперимент проводили следующим образом, в состав фарша из верблюжатины и горбового жира в разных пропорциях добавляли порошок красной смородины и льняную муку, образцы зашифровывали, также готовили контрольный образец без добавок.

Порошок красной смородины был куплен в аптеке, производитель торговая марка «Ягоды Карелии». Мясо верблюжатины закуплено в специализированном магазине нетрадиционного мясного сырья, г. Алматы. Филе курицы закуплено в супермаркете Магнум.

Во время проведения исследования использовались стандартные методики опреде- ления массовой доли белка, жиров и углеводов, метод определения тиабарбитурового числа описан в [15].

Влияние уровней порошков в рецептуре вареной колбасы на свойства вареной колбасы из верблюжатины исследовали с использованием методологии поверхности отклика и функции желательности.

Статистический анализ выполнялся по методу поверхностных откликов, в каждом опыте по 3 параллельных испытания, в таблице сведения в виде среднего значения и стандартного отклонения [ 16 ].

Обзор литературы

С целью увеличения срока годности вареных колбас и улучшения структурных показателей используется нитрит натрия и другие вещества. В научных работах все чаще используются натуральные красители, антиоксиданты и пищевые волокна. Имеются попытки исключить содержание нитрита натрия из рецептур, при этом меняется цвет колбасы и уменьшается срок хранения. Поэтому большинство трудов нацелены на снижении нитрита натрия в рецептуре колбас. Так в труде [17] изучена возможность разработки новых видов вареных колбас с понижением в их составе нитритов Vi, с помощью обогащения сушеными ягодами годжи (Lycium chinense) или порошком мускатной тыквы (Cucurbita moschata). Порошок мускатной тыквы готовился из мякоти тыквы. Данный порошок покупали в аптеке Болгарии, г. Пловдив. За контроль брали образцы, выполненные с 5 или 10 г на кг -1 только нитрит натрия. Остальные варьировали соответственно по 5 и 10 г порошка ягод годжи и порошка мускатной тыквы. Сочетание 0,75% ягод год-жи и 0,75% тыквенного порошка наиболее предпочтительно сохраняет цветовые характеристики колбасных изделий, но добавление 0,5-1,0% ягод годжи эффективно ингибирует окисление белков, липолиз и окисление липидов. Сделан вывод, что добавление ягод годжи и порошка тыквы может быть использовано в качестве добавок для разработки новых функциональных мясных продуктов с половинно сниженным содержанием нитритов.

Установить потенциал концентраций 0,5 и 1,0% ягод годжи и/или порошка из мякоти тыквы отдельно или в комбинации в качестве добавок для обработки вареной и копченой говяжьей вырезки с 1/2 сниженным содержанием нитритов. Отдельное использование ягод годжи или порошка из мякоти тыквы приводит к определенным отклонениям в сенсорном ка- честве и технологических свойствах, но добавление в виде комбинации, содержащей 1,0% ягод годжи и 0,5% порошка тыквы, гарантирует хорошее качество, улучшает сенсорные свойства и цветовые характеристики и ингибирует окислительные изменения в вареной и копченой говяжьей вырезке с вдвое сниженным содержанием нитритов. [18]

Возможность применения порошкообразного экстракта плодов облепихи (FESB) (Hippophae rhamnoides) и муки из косточек тыквы (SKPF) (Cucurbita pero L.) для производства новых функциональных варенокопченых продуктов из конины изучалась с целью повысить качество национального продукта и придать ему функциональную направленность. Целью данного исследования было установить потенциал двух концентраций 0,5% и 1,0% FESB или SKPF в качестве добавок для обработки функционального варенокопченого деликатеса из конины «Джая» с улучшенным качеством и устойчивостью к окислению. Введение 1,0 % муки из косточек тыквы и особенно 1,0 % порошкообразного экстракта облепихи улучшает окислительную стабильность и качество нового функционального деликатеса из конины, сохраняя его органолептические и цветовые характеристики[19].

Ягоды содержат относительно высокое общее содержание фенолов (12,4-50,8 мг/г GAE) и проявляют высокую антиоксидантную активность. Было показано, что вороника, рябина, морошка ингибируют образование ме-тил-линолеат-сопряженных диеновых гидропероксидов более чем на 90%, клюква, брусника, арония, крыжовник, черника и экстракты брусники при использовании на уровне 500 ppm. Экстракты малины и черного тока были менее эффективны с ингибированием 88 и 83%, соответственно[20].

В исследовании ягод, проведенном [21] сообщается, что порошок из выжимок рябины и аронии имеет высокое содержание клетчатки (> 550 г/кг). В исследовании содержание растворимых пищевых волокон составляло 7,7 и 7% (сухая масса), в то время как соответствующие значения содержания нерастворимых пищевых волокон составляли 5,9 и 5,2% (сухая масса) в рябине и аронии соответственно.

Красная смородина изучалась не только на количество полифенольных соединений, но и как диетический источник в борьбе с диабетом. Она обладала самой высокой ингибирующей активностью в отношении α-глюкозидазы, α-амилазы и АПФ. Таким образом, красная смородина может быть хо-рошим диетическим источником с потенциальными противодиабе-тическими и антигипертензивными свойствами, дополняющими общее диетическое управление на ранних ста-диях диабета 2 типа [22].

Как антиоксидант красная смородина была выбрана не случайно, т.к. верблюжатина считается диетическим мясом. Смородина также рекомендуется людям, страдающим диабетом. Таким образом вареная колбаса может быть рекомендована в рационе людей, страдающих диабетом.

Более весомым аргументом для выявления влияния и добавления в состав вареных колбас послужил тот факт что, активность красной смородины по удалению радикалов DPPH варьировала от 28,29 до 37,08 ммоль тролокса/кг ( в среднем 31,20) для органических фруктов и от 12,67 до 31,18 ммоль тролокса/кг (в среднем 25,76) для обычных фруктов[23] .

Также на функционально-технологические свойства влияет мука. В рецептуре вареных колбас из верблюжатины льняная мука не добавлялась, но учитывая полезные свойства и богатый состав, было решено исследовать влияние льняной муки на качество и функциональ-но-технологиические свойства вареных колбас.

Семена льна богаты клетчаткой, они содержат омега-3 жирные кислоты, которые способствуют снижению уровня холестерина, тем самым предотвращая сердечно-сосудистые заболевания. Кроме того, они по-прежнему являются хорошим источником магния, фосфора, марганца, витамина B1, селена и цинка. Также, как и верблюжатина является мясным сырьем с низким содержанием холестерина. Также семена льна являются значительным источником лигнана. Хотя лигнаны содержатся в различных растительных источниках, таких как цельные зерна, семена кунжута, овощи и фрукты, в льняных семенах лигнанов примерно в 100 раз больше, чем в других продуктах. Лигнаны — это фитоэстрогены, которые облегчают симптомы менопаузы и могут сбалансировать эффекты эстрогена в организме, соединяясь с их рецепторами, поскольку они имеют очень похожую химическую структуру с молекулой эстрогена[24-26]

Пищевые волокна, такие как целлюлоза, пектин или волокна, извлеченные из риса, кукурузы, пшеницы и свеклы, можно использо- вать для улучшения текстуры различных мясных продуктов, включая салями и колбасы. Между тем, они также подходят для приготовления нежирных мясных продуктов, таких как «диетические гамбургеры». Поскольку пищевые волокна также способны повышать гидратационные свойства; их включение в мясо может придать богатую сочность [27]. Представлено влияние уровня помола растительной добавки на функциональные свойства, которое показало, что наилучшие результаты по влагоудерживающей, водосвязывающей и жироудерживающей способности обеспечивается частицами размером 600 мкм. Определены рациональные параметры предварительной подготовки растительной добавки к смешиванию с фаршем, связанные с гидратацией на гидромодуле. Эта стадия технологического процесса обеспечивает наибольшую водоудерживающую способность, а соотношение растительной добавки к рафинированному маслу 1:3 обеспечивает высокую жироудерживающую способность [28].

Как видно из литературного обзора порошок красной смородины обладает антиоксидантной способностью и в колбасы из верблюжатины не добавлялся, также обоснованием выбора порошка красной смородины служат исследования других ученых. Порошок красной смородины даст возможность снизить концентрацию нитрита натрия в рецептуре вареной колбасы из верблюжатины.

Результаты и их обсуждение

Исследование влияния порошка смородины и льняной муки на органолептические показатели колбасы из верблюжатины.

В данном разделе в виде антиоксиданта выбран порошок красной смородины и исследовано влияние на показатели качества в различных уровнях варьирования. Льняная мука рассматривается как ингредиент для улучшения физико-технологических свойств вареной колбасы из верблюжатины. В рецептуре данной вареной колбасы используется верблюжатина высшего сорта, горбовой жир, филе курицы. В ходе поисковых экспериментов при однофакторном анализе выявлено влияние порошка смородины на органолептические показатели готового продукта.

Проведен анализ парной регрессии, функция отображена на рисунке 1.

Регрессионный анализ влияния порошка смородины на органолептическую оценку, балл у = -8.2167х2 + 32.417Х

Рисунок 1– График регрессионного анализа по влиянию на общую органолептическую оценку вареной колбасы из верблюжатины порошка смородины

Коэффициент детерминации равен 0,97,       спрогнозировать результат по органолептиче- что говорит о том, что в 97 % случаев, мы можем      ской оценке. Формула регресс приведена ниже с помощью полученной формулы регрессии у = —8.22х2 + 32-41Х

Был проведен однофакторный дисперси-      ра дозы внесения порошка красной смородины, онный анализ для выявления значимости факто-      полученные результаты сведены в таблицу1

Таблица1- Результаты дисперсионного анализа, сведения о значимости выбранных факторов.

Зависимые переменны е	Тест полной модели SS в сравнении с остатком SS
	Множест R	Множес твe R2	скорр R2	SS модель	df модель	MS модель	SS остатки	df остатки	MS остатки	F	p
pH	0,343395	0,117920	-0,029093	0,88900	2	0,44450	6,650000	12	0,554167	0,80211	0,471029
Влага	0,952900	0,908019	0,892689	4,65556	2	2,32778	0,471600	12	0,039300	59,23104	0,000001
ВСС	0,842289	0,709450	0,661025	7,64316	2	3,82158	3,130200	12	0,260850	14,65049	0,000602
ЖУС	0,894781	0,800633	0,767405	21,13972	2	10,56986	5,264040	12	0,438670	24,09524	0,000063
ВУС	0,946238	0,895366	0,877927	5,32185	2	2,66093	0,621920	12	0,051827	51,34281	0,000001
КЧ	0,925037	0,855694	0,831643	0,18785	2	0,09393	0,031680	12	0,002640	35,57828	0,000009
ТБЧ	0,888139	0,788791	0,753589	0,00741	2	0,00370	0,001983	12	0,000165	22,40783	0,000089

Данные таблицы 1 получены в программном обеспечении Statistica 12.0. Результаты анализа доказывают значимость фактора Псм (порошка смородины), коэффициент детерминации близок к единице, за исключением влияния на активную кислотность. Также эти данные свидетельствуют о значимости: - P-значение ниже 0,05. Р значение – это непрерывные величи- ны, характеризующие величину доказательств, направленных против правдоподобия нулевой гипотезы.

Исходя из того, что значимость выбранных факторов доказана, проводили исследование на совместное влияние по плану Бокса-Бенкена.

План эксперимента приведен в таблице 2

Таблица 2- План эксперимента 32

	Дизайн: 2 3-уровневых факторов, 1 блок, 9 прогонов
	ЛМ	ПСМ
1	0,500000	0,000000
2	0,500000	1,000000
3	0,500000	3,000000
4	2,000000	0,000000
5	2,000000	1,000000
6	2,000000	3,000000
7	3,500000	0,000000
8	3,500000	1,000000
9	3,500000	3,000000

Полученные результаты приведены в виде графиков поверхности откликов. Влияние выбранных факторов на массовую долю влаги в готовом продукте приведено на рисунке 2.

Рисунок 2- Поверхность отклика массовой доли влаги от дозы вносимых порошка красной смородины и льняной муки.

Как видно из рисунка 2 получена формула зависимости:

влажность = 69,56 - 2ДЛМ + 3,7ПСм + 0,52ЛМ² — 0,63ЛМ♦ ПСм — 0,61ЛСл#² (2)

Коэффициент детерминации равен 0,88, что говорит о том, что формула описывает 88% случаев и может считаться достоверной. Влия- ние выбранных факторов на ВСС показано на рисунке 3, в виде поверхности отклика ВСС.

Рисунок3- Поверхность отклика ВСС в зависимости от выбранных факторов

Рисунок 3 показывает, что максимальное значение ВСС достигается при добавлении 1,5% порошка красной смородины и 3,5 % льняной муки, коэффициент детерминации равен 0,97, р-значение менее 0,05, что доказывает достоверность и воспроизводимость полученных данных.

Формула регрессии ВСС:

ВСС = 54,5 + І.ОбПСм + 1,83.73/+ 0,2бПСм² + 0,012.73/* ПСм - 0Д6ЛМ² (3)

Влияние выбранных фактором на жироудерживающую способность показывает поверхность отклика ЖУС (рис. 4).

3D Surface: JIM V*. ПСМ vt. ЖУС

ЖУС = 50.0389*0.7744*х*1.50834у-0.0778*хЧ-Ю.1317Ч#у-0,4317*у*у

Рисунок 4- Поверхность отклика ЖУС

Формула регрессии ЖУС:

^"С = 522.- _;--_;у_ _: г—_С- -.^.v - 2 25*.-  ^ - - 2 4 577С- ¹     (4)

Коэффициент детерминации равен 0,93, з значение= 0,02 что доказывает значимость и воспроизводимость функции. Также оптимальным соотношением, исходя из поверхно сти отклика, является 1 -2 % порошка смородины и от 2 до 4% льняной муки.

Поверхность отклика на рисунке 5 показывает влияние выбранных факторов на ВУС готового продукта.

Рисунок 5- Поверхность отклика ВУС готового продукта в зависимости от выбранных факторов

Исходя из полученных результатов ВУС,       1%, льняной муки 3-4%. При этих диапазонах диапазон варьирования порошка смородины 3-      ВУС достигает максимальных значений.

Формула регрессии ВУС:

* ' < = 5:■ 5. - 2 /.J.< - 2 5 1"С - - 2 2 2. %2^: - 2 1 t^/ "l "  -2 24 "l • ^:        (5)

Коэффициент детерминации равен 0,96.

Изучалось влияние выбранных факторов на показатели качества. На рисунке 6 показана поверхность отклика кислотного числа готового продукта за 1 сутки хранения.

Рисунок 6- Поверхность отклика кислотного числа готового продукта за 1 сутки

Как видно из рисунка 6, оптимальным для минимального значения КЧ является доза порошка смородины 1,5 % и доза льняной муки 3%. Следовательно готовый продукт имеет длительный срок хранения, т.к. контрольный образец (точка пересечения нулевых значений факторов) имеет значение КЧ намного выше.

Формула функции КЧ:

КЧ= 1,3 - 0,08ЛД/— 0,3477Cw + 0Д5ЛЛ/ — 0,01ЛМ* ПСм + 0Д2ПСм² (6)

R2 =0.98, p-value =0,003

Влияние выбранных факторов на тиа-барбитуровое число показано на рисунке 7

3D Surface: ЛМ vs. ПСМ vs. ТБЧ

ТБЧ = 0.2679-0.0151 *х-0.0515*у+0-0022*х*х-0.0045*х*у+0.0172*у*у

Рисунок 7- Поверхность отклика тиабарбитурового числа готового продукта за 1 сутки

Формула функции тиабарбитурового числа готового продукта за 1 сутки:

ТБЧ = 0,27 - 0,0 ІЛМ- 0,05ЛСи+ 0.0277C.V²                  (7)

R2=0.9, p value=0,04

Функция желательности показывает завершенные исследования. На рисунке 8 приведена профилограмма функции желательности по всем показателям в зависимости от выбранных факторов. Вертикальная красная линия показывает оптимальное значение факторов, при котором функции являются оптимальными. На рисунке 8 показана функция желательности по функционально-технологическим свойствам.

Если сравнивать два рисунка, то можно увидеть, что при значении ПСм 1% мы получим более длительные сроки хранения, но при ПСм в 3% получим лучшие значения функционально-технологических свойств вареных колбас.

Рисунок 8- Профилограмма функции желательности по средним значениям показателей факторов

... ,„ . у

^35773775^

.19654 ^irr-.-j.,

Если в центр исследования ставить сохранность продукта или увеличение сроков хранения, то оптимум по растительным добавкам смещается, и это показано на рисунке 9.

Где красная линия показывает, что рациональнее будет выбрать добавление порошка сублимированной красной смородины 3%, а льняной муки 3,5%.

Рисунок 9- Профилограмма функции желательности готового продукта от выбранных факторов

При сравнении рисунков 8 и 9 видно, что улучшение функционально-технологических свойств вареных колбас достигается и по средним и по оптимальным значением факторов, но при дозе в 3 % ПСМ кислотное число и тиабарбитуровое находится несколько выше среднего возможного значения (диапазон между двумя голубыми линиями). Следовательно, если по дозе льняной муки мы можем сказать, что можно варьировать в диапазоне (2-3 %), то по дозе порошка сублимированной красной смородины можно сказать, что рекомендуется добавление в диапазоне (1-1,5 %).

Заключение, выводы

Целью данного исследования была разработка рецептуры варёных колбас по техно- логии производства докторской вареной колбасы из верблюжатины.

Полученные данные объясняются тем, что обе добавки являются антиоксидантами, но обе влияют по-разному на разные окислительные процессы. Как показано при сравнении рисунков 8 и 9, минимальное значение показателей качества достигается при добавлении льняной муки 2-3% и добавлении порошка смородины 1-1,5%. Для улучшения функциональнотехнологических свойств оптимальным значением доз растительных добавок является доза льняной муки 2-4%, порошка сублимированной красной смородины 1-1,5%.

Ограничением данного исследования может служить разнящиеся данные по составу горбового жира и верблюжатины в зависимости от возраста и условий содержания верблюдов. Также зависит от качества сырья. Недостатками является то, что добавление горбово-го жира без предварительной подготовки дает готовый продукт, несоответствующий по качеству нормативным документам. Недостатками использования горбового жира является отличие по составу и свойствам горбового жира от шпика. При использовании горбового жира в готовом продукте появляется лишняя влага. Чтобы решить данную проблему, горбовой жир предварительно подготавливался и с целью удержания влаги добавлялась льняная мука. По сравнению с говядиной верблюжье мясо имеет более сладкий вкус из-за высокого содержания гликогена и большего количества белка. Для регулирования вкуса и увеличения срока хранения вареных колбас из верблюжатины предложено использовать порошок сублимированной красной смородины. Развитием данного исследования будет налаживание и доработка технологии варенных колбас из нетрадиционного сырья с использованием говяжьего жира.

Статья финансируется из собственных средств. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Авторы выражают огромную благодарность академику, д.т.н., профессору Узакову Я.М., за консультирование, а так же технологу мясного учебного цеха Байгабы-лову Рамазану Кабдылкановичу.