Выявление эффективности воздействия растительных экстрактов в мясных продуктах

Мясо - один из важнейших источников белков, липидов, витаминов и минералов для человеческого организма. Однако в последние годы их потребление ассоциируется с хрони[ческими дегенеративными заболеваниями, из-за чего оно воспринимается как «нездоровая пища». Учитывая, что мясо является доступным источником качественного белка; его улучшение влечет за собой огромную задачу для промышленности и науки.

Для того, чтобы считать любую пищу «функциональной», есть три основных требования:

• 1)    получена из натуральных ингредиентов;

• 2)    употребляется в составе ежедневного рациона;

• 3)    участвует в регулировании конкретных процессов для человека, включая замедление старения, предотвращение риска заболевания и улучшение иммунологической способности [1].

Преимущество функциональных пищевых продуктов заключается в том, что они могут принести пользу для здоровья потребителя, не сильно влияя на диету, а также выглядят и имеют вкус обычных продуктов [1]

Порча мясного сырья может происходить по двум причинам: микробиологическая обсемененность и химическая порча. Наиболее распространенной формой химического разрушения является окислительная прогорклость, поскольку липиды являются неотъемлемыми компонентами мышц. Окисление -хорошо известная немикробная причина потери качества мяса. Окисление липидов приво- дит к образованию множества других соединений, которые отрицательно влияют на характеристики качества и питательную ценность мясных продуктов, и этот процесс часто ограничивает срок хранения обработанного мяса.

Липиды подвергаются окислению, когда присутствуют каталитические системы, такие как свет, тепло, ферменты, металлы, металло-протеины и микроорганизмы. Наличие промежуточных реакционноспособных частиц и свободных радикалов, а также эти условия приводят к автоокислению, фотоокислению и термическому или ферментативному окислению. Однако окисление липидов, вызванное автоокислением, представляет собой спонтанную реакцию субстрата с кислородом через цепную реакцию с последующим каскадом. Хорошо известно, что ухудшение липидов происходит медленно в начале; однако после индукции оно протекает быстро и включает три фазы: инициирование, распространение и завершение [2].

Антиоксиданты - это соединения, которые способны отдавать радикалы водорода (H) для образования пары с другими доступными свободными радикалами, чтобы предотвратить реакцию распространения в процессе окисления. Антиоксиданты уменьшают или предотвращают окисление и обладают способностью противодействовать повреждающему действию свободных радикалов в тканях и, таким образом, считаются защищающими от рака, атеросклероза, сердечных заболеваний и некоторых других заболеваний.

Существуют различные подходы к контролю окисления липидов в мясе и мясных продуктах. Среди них применение антиокси- дантов считается прагматическим выбором, поскольку они могут замедлить скорость окисления мяса и мясных продуктов, в конечном итоге повышая окислительную стабильность продуктов. Антиоксиданты - это вещества, которые в низких концентрациях замедляют окислительные проблемы окисляемых биомолекул, таких как липиды и белки, в мясных продуктах, тем самым улучшая их стабильность при хранении и качество[3].

Антиоксиданты играют жизненно важную роль как в пищевых системах, так и в организме человека, снижая окислительные процессы. В моделях на основе мяса антиоксиданты чрезвычайно полезны для замедления перекисного окисления липидов, а также образования вторичных продуктов перекисного окисления липидов, и, таким образом, помогают поддерживать вкус, текстуру и, в некоторых случаях, цвет мясных продуктов во время хранения [4]. Добавление богатых антиоксидантами рецептур в различные свежие и приготовленные мясные продукты может уменьшить проблемы окисления, препятствуя образованию свободных радикалов.

Использование натуральных антиоксидантов имеет то преимущество, что они более приемлемы для потребителей, поскольку они считаются нехимическими. Кроме того, они не требуют испытаний на безопасность перед использованием. Также, сообщается, что природные антиоксиданты более мощные, чем синтетические. Спрос на природные антиоксиданты в последнее время увеличился из-за токсичности и канцерогенности синтетических антиоксидантов[5]. Многие натуральные экстракты растений содержат в основном фенольные соединения, которые являются мощными антиоксидантами [ 6 ]

Многие травы, специи и их экстракты добавляются в различные пищевые продукты для улучшения их сенсорных характеристик и продления срока хранения.

В настоящее время особое внимание уделяется многим растениям как наиболее распространенному источнику антиоксидантов для консервирования, а также улучшению качества питания, превращающему мясо в «функциональное мясо». Растения неизменно являются щедрым источником снабжения человека ценными биологически активными веществами, такими как природные антиоксиданты, для сохранения и улучшения общего качества мяса и мясных продуктов[7].

Антиоксидантные соединения в значительной степени исследуются на предмет их полезных свойств, особенно тех, которые связаны с окислительным стрессом, который признан ситуацией прооксидантного / антиоксидантного дисбаланса, который может быть вызван производством активных форм кислорода (ROS). Это сильные окислители важных молекул, таких как липиды, белки и нуклеиновые кислоты, вызывающие повреждение, которое в конечном итоге приводит к повреждению ДНК свободными радикалами и усилению клеточного повреждения, действительно, окислительный стресс является общим фактором при различных частых патологиях, таких как сердечно-сосудистые заболевания, нейродегене-ративный патофизиологический механизм заболеваний и рака[ 8 ].

Материалы и методы исследований

Кислотное число определяли по ГОСТ Р 55480-2013[10]

Перекисное число определяли методом описанном в ГОСТ 34118-2017 [11]

Тиобарбитуровое число липидов характеризует накопление в продуктах малонового альдегида, образующегося при окислении жира и реагирующего с 2 -тиобарбитуровой кислотой C 4 H 4 N 2 O 2 S. Определение проводили следующим образом.

Навеску фарша массой 10 г подвергают 3-хкратному измельчению в микроизмельчителе, добавляют 40 мл 0,5Н соляной кислоты НС1 и продолжают измельчение в течение 5 минут при скорости 3000 об/мин, добавляют 15 мл 20% трихлоуксусной кислоты и продолжают гомогенизировать смесь в течение 1 мин. Затем смесь фильтруют через складчатый фильтр. 15 мл получившегося фильтрата помещают в пробирку с притертой пробкой и добавляют 5 мл 0,36% тио-барбитуровой кислоты. Пробирку кипятят на водяной бане 15 мин, затем охлаждают. Полученный раствор замеряют на ФЭК-М, светофильтр зеленый, длина волны 535 нм.

Результаты и их обсуждение

Были проведены эксперименты для опредления оптимального соотношения L аскорбиновой кислоты и дегидрокверцитина для добавления в мясные изделия из конины. Эксперимент проводили следующим образом, в состав мясного изделия из конины в разных пропорциях добавляли дегидрокверцитин и L аскорбиновую кислоту, образцы зашифровывали, при в этом в контрольный образец ниче- го не добавлялось. Образцы исследовали на кислотное, перекисное и тиабарбитуровое число. Ниже приведены результаты и обработанные в программе Statistica 12.0 данн ые. Определение кислотного числа -AV (КЧ). Кислотное число указывает степень гидроли-тичного расщепления липидов, в данном случае - мясном изделии из конин ы. Были получено при обработке экспериментальных данных следующие математико-статистические показатели: R-squared = 96,9135%, R-squared (adjustedford.f.) = 94,7089%, Standard Error of Est.

= 0,006, Mean absolute error = 0,0026, Durbin-Watson statistic = 1,84348 (P=0,3264), Lag 1 residualautocorrelation = 0,0780817

По результатам математико-статистического анализа с достоверностью 94,7 % можно сказать что по кислотному числу оптимальным является для мяса конины концентрация L-аскорбиновой кислоты (L_a = 0,020 %) и концентрация дегидрокверцетина(Dx = 0,035 %). На рисунке 1 показаны результаты обработки данных, на котором виден оптимум значений.

0.01                      0.03                      0.05

Dx, %

^c:L_a - концентрация L-аскорбиновой кислоты, % Dx - концентрация дехидрокверцетина, %

Рисунок 1 - Минимальное значение AV (КЧ) при концентрации L-аскорбиновой кислоты (L_a = 0,020 %) и концентрации дехидрокверцетина (Dx = 0,035 %)

При обработке данных в программе степени, указывающее зависимость КЧ от

Statistica 12.0 получено уравнение второй концентрации двух антиоксидантов:

Достоверность модели была проверена, статистически получены следующие данные: r2CoefDet DF Adjj r2   F[ittStd1Err        F-val.1

0,97 0,940, 006158807 43,96

На рисунке 2 указана критическая граница КЧ, исходя из критерия Фишера (голу- бая линия) и степени значимости, разных факторов:

Рисунок 2- Критическая граница КЧ

При определении перекисного числа POV (ПОЧ), которое указывает на степень первичного окисления липидов и получения первичных продуктов окисления - гидропероксидов, были получены данные со следующими математико-статистическими показателями:

R-squared = 99,5%, R-squared (adjusted for d.f.) = 99,13%, Standard Error of Est. = 0,0272, Mean absolute error = 0,0166366,Durbin-Watson statistic = 2,53 (P = 0,7746)

Lag 1 residualautocorrelation = -0,321102

По результатам математико-статистического анализа видно, что модель описывается с точностью 99,5%.

аоі                              $е

Dx, %

где:L_a - концентрация L-аскорбиновой кислоты, % Dx - концентрация дехидрокверцетина, %

Рисунок 3- Минимальные значения POV (ПОЧ)

Как видно из рисунка 3 минимальные значения перекисного числа достигаются при концентрации L-аскорбиновой кислоты (L_a = 0,030 %) и концентрации дегидроквер-цетина(Бк = 0,010 %) или при концентрации L- аскорбиновой кислоты (L_a = 0,010 %) и концентрации дегидрокверцетина(Бк = 0,050 %)

На рисунке 4 указана критическая граница перекисного числа, исходя из критерия Фишера(голубая линия) и степени значимости разных факторов:

Рисунок 4- Критическая граница ПОЧ

Выведено уравнение второй степени, указывающее зависимость перекисного числа (POV) от концентрации двух антиоксидантов:

Достоверность статистически доказана по следующим результатам:

F-val 273,9187

r2CoefDet DF Adj r2 Fit Std Err 0,994915       0,991283   0,00166366

Также определяли тиобарбитуровое число TBARS (ТБЧ), которое указывает на степень вторичного окисления липидов и получения вторичных продуктов окисления - малонового альдегида. При обработке результатов эксперимента получены следующие математико-статистические показатели:

R-squared = 97,0878%, R-squared (adjusted for d.f.) = 95,3404 %, Standard Error of Est. = 0,088, Mean absolute error = 0,0509082

В соответствии с результатами математико-статистического анализа достоверность полученной модели составляет 97%, стандартная ошибка 0,08.

0.03

0.01

(В 0.02

0.01                      0.03                     0.05

Dx, %

где: L_a - концентрация L-аскорбиновой кислоты, % Dx - концентрация дехидрокверцетина, %

Рисунок 4- Значения тиабарбитурового числа

Минимальные значения TBARS (ТБЧ) показывает при концентрации L-аскорбиновой кислоты (L_a = 0,030 %) и концентрации де-хидрокверцетина(Dx = 0,050 %).

На рисунке 5 показана критическая граница тиабарбитурового числа TBARS (ТБЧ), исходя из критерия Фишера (голубая линия) и степени значимости разных факторов:

Рисунок 5 - Критическая граница TBARS (ТБЧ)

В результате проведенных исследований и полученных результатов получен Тройной оптимум задачи (жёлтая область), который находится при концентрации L-аскорбиновой кислоты (L_a = 0,027 - 0,030 %) и концентрации дегидрокверцетина(Бх = 0,024 - 0,035 %), что показано на рисунке 6.

Рисунок 6 -Тройной оптимум нахождения концентрации двух антиоксидантов.

Заключение, выводы

Производные на основе растений не только улучшают некоторые технологические характеристики мяса, но также могут помочь уменьшить восприятие мясных продуктов как нездоровой пищи, предоставляя потребителям возможность включить функциональные соединения, полезные для здоровья человека, в свой ежедневный рацион

На практике оптимум задачи принимаем добаление к полуфабрикату из конины двух антиоксидантов в следующей концентрации: 0,03 % L-аскорбиновая кислота (0,3 g/kg) и 0,03 % дегидрокверцетин(0,3 g/kg).