CC BY
124
Научное обоснование
рационального использования
ферментированного коллагенсодержащего сырья для производства мясных консервов
Л.Б. Сметанина, канд. техн. наук, Н.А. Косырев
ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии
Современная концепция совершенствования и развития производства базируется на ресурсосбережении как реальном источнике усиления сырьевой базы перерабатывающих отраслей АПК. Однако в отечественной мясоперерабатывающей отрасли около 14 % ресурсов, содержащих белок, остаются невостребованными. Среди них особый интерес представляет побочное (вторичное) сырье, богатое коллагеном. На его долю приходится от 25 до 33 % общей массы белков убойных животных при выходе соединительной ткани 16 % к массе мяса на костях.
Следуя теории адекватного питания
^ В связи с реализацией государственной политики здорового питания в России в работах Л.В. Антиповой, А.И. Жаринова, Г.И. Касьянова, Ю.И. Ковалева, H.H. Липатова, А.Б. Лисицына, А.И. Мглинца, И.А. Рогова, Э.С. Токаева, И.М. Чернухи, и др. обоснованы подходы к рациональному использованию коллагенсодержащего сырья в технологии мясных продуктов с учетом медико-биологических требований к нутриентно адекватному питанию. Современные тенденции питания связаны с созданием ассортимента функциональных продуктов, способствующих поддержанию и коррекции здоровья при их ежедневном потреблении за счет регулирующего и нормализующего воздействия на организм в целом, либо на определенные его органы или функции. В этом большая роль отводится соединительнотканным белкам как пищевым волокнам со всеми присущими им физиологическими свойствами.
Для обоснования наиболее рациональных путей использования сырья необходима систематизация коллагенсодержащих ресурсов мясной отрасли и формирование дифференцированных подходов, способов, методов их переработки на пищевые цели, что особенно актуально в условиях участившихся экстремальных ситуаций, наличия зон экологического риска и техногенных катастроф, имеющих место практически во всех странах мира, в том числе в России.
Попытка максимального вовлечения соединительнотканных белков в производство пищевых продуктов в рамках традиционных технологий не дала желаемых результатов в связи с низкими функциональными и органолептическими свойствами натив-ных компонентов соединительных тканей в рецепту-
рах мясных продуктов. Наиболее перспективным для расширения возможностей и областей применения соединительных тканей следует считать предварительную обработку методами биотехнологии для целенаправленной биомодификации структуры и на этой базе разработку новых подходов к разработке технологий мясных продуктов, в том числе и различных видов консервов (паштетов, рубленых, рулетов и др.)
В теорию и практику разных аспектов ферментативной обработки мясного сырья внесли вклад многие отечественные и зарубежные ученые — Л.В. Антипова, В.Г. Боресков, A.C. Большаков, Л.А. Бушкова, A.A. Васильев, Н.К. Журавская, Н.Н. Крылова, Л.С. Кудряшов, Н.Н. Липатов, Е.Ф. Орешкин, Д.В. Павлов, П.Е. Павловский, И.А. Рогов, И.А. Смородинцев, В.И. Соловьев, A.A. Соколов, Сметанина Л.Б., W.R. Dayton, T.R. Duton, R. Hamm, K.O. Honikel, S. Ishiura, R.R. Lawrie, H. Ockerman, A. Okitani и др. Однако, несмотря на положительный ретроспективный итог пищевой биотехнологии в различных отраслях производства продуктов питания, темпы и масштабы ее внедрения в мясной отрасли нельзя признать удовлетворительными.
Это связано с недостаточной изученностью и дефицитом промышленно выпускаемых ферментных препаратов, а также научных подходов к использованию коллагенсодержащего сырья.
Теория адекватного питания впервые показала и научно обосновала жизненно важную роль балластных веществ и, прежде всего, пищевых волокон в метаболических процессах. ПВ обеспечивают формирование гелеобразных структур, контролирующих процессы опорожнения желудка, их физико-химиче-
ские свойства позволяют поддерживать нормальный обмен стероидных гормонов, холестерина и т.п. Пищевые волокна обладают катионообменными свойствами, способствуют связыванию и выведению из организма металлов и канцерогенных веществ (например, нитрозоаминов); чрезвычайно важна их роль в поддержании водно-солевого обмена. Физиологическая потребность организма в пищевых волокнах объясняется еще и тем, что они являются источником существования кишечной микрофлоры. (7)
Таким образом, теория адекватного питания выдвигает целесообразность перенесения основного внимания ученых и специалистов пищевых отраслей с вопросов максимального рафинирования продуктов и очистки их от балластных веществ на проблемы получения высококачественных продуктов питания при использовании сельскохозяйственного сырья в его наиболее естественном виде. Обоснованным, с точки зрения адекватного питания, следует считать повышение удельного веса соединительной ткани, как в традиционных, так и в разрабатываемых на основе этой теории принципиально новых мясных продуктах.
Малоусвояемые соединительнотканные белки, как и пищевые волокна, обеспечивают формирование гелеобразных структур. Эти белки входят в число основных компонентов, составляющих среду, в которой обитают полезные кишечные бактерии. Коллаген, как и полисахариды, обладает катионообмен-ными свойствами и выводит из организма токсичные соединения.
Коллаген — (от греческого kolla — клей, genes — рождающий) — уникальный по структуре и свойствам фибриллярный секреторный белок, преобладающий в организме человека и животных, на долю которого приходится от 25 до 33 % всех белков позвоночных. Он присутствует практически во всех тканях, при этом массовая доля коллагена варьирует, % к массе сырой ткани: в сухожилиях — 25-35; кости — 10-20; хрящах — 10-15; стенках сосудов — 5-12; почках — 0,4-1,0; печени — 0,1-1,0; мозге — 0,20,4 . Особенно богаты коллагеном соединительные ткани, соотношение основных химических веществ в которых зависит от морфологического строения и функциональных особенностей и колеблется в пределах, %: воды — 57,0-63,0; липидов — 1,0-1,1; альбуминов и глобулинов — 0,2-0,6; эластина— 1,632,0; коллагена — 7,5-32,0; других белков — 0,5-1,3; экстрактивных веществ — 0,8-0,9; неорганических веществ — 0,5. (1)
Коллаген обладает рядом позитивных биологических и функциональных свойств (высокие влагосвя-зывающая, влагоудерживающая и текстурообразую-щая способности), позволяющих использовать его в различных пищевых системах. Он во многом определяет важнейшие физиологические функции соединительной ткани: механическую, трофическую, защитную и пластическую. По данным Г. Райха и А. Зайдеса, коллаген при нагревании во влажном состоянии до температур 58...62 °С сваривается (разрушаются его структурные связи), причем это явление необратимое и может рассматриваться как процесс денатурации фибриллярного белка. В ре-
зультате этих превращений структура коллагеновых волокон разрыхляется, вследствие чего длина их уменьшается на 60 %. Изменение коллагена при тепловой обработке играет положительную роль, так как после деполимеризации он переваривается лучше, а глютин, переходя в водный раствор, образует питательный бульон, застудневающий при охлаждении и связывающий значительное количество воды. (2, 3)
Доказано, что при правильном подборе белоксо-держащих ингредиентов мясные продукты могут содержать до 30 % коллагена от общего количества белка без существенного ущерба для биологической ценности их белковой системы. Однако в процессе создания новых видов мясных продуктов необходимо найти такое сочетание сырьевых ингредиентов и технологических режимов их переработки, при которых готовые изделия по своему составу и биологическим свойствам в наибольшей степени будут соответствовать медико-биологическим требованиям, а по орга-нолептическим показателям не уступать традиционным продуктам и быть приемлемыми по вкусу для потребителей.
Характеристика используемого коллагенсодержащего сырья с повышенным содержанием пищевых волокон животного происхождения
При решении вопросов более полного использования мясного сырья важным моментом является возможность увеличения объемов выработки полноценных мясных продуктов за счет вовлечения в производство побочного сырья переработки скота, огромные ресурсы которого реализуются далеко не рационально. Эта проблема представляется еще более острой с учетом того, что по данным ЮНЕСКО, лишь около 30 % белка, потребляемого населением земного шара, поступает в организм с продуктами животного происхождения. Это во многом объясняется тем, что животные белки, аминокислотный состав которых наиболее близок к аминокислотному составу белка человеческого тела, относятся к числу наиболее трудно воспроизводимых и дорогостоящих. Так, эффективность трансформации кормового белка в белок мяса составляет всего 4-6 % для крупного рогатого скота и 12-15 % для свиней. Поэтому в последние годы многие исследователи из разных стран говорят о крайне неоптимальном использовании мясных субпродуктов и другого побочного сырья, способного стать дополнительным источником животного белка для людей.
В зависимости от пищевой ценности субпродукты подразделяют на две категории. В первую категорию входят: язык, печень, почки, мозги, сердце, диафрагма, мясокостные хвосты (говяжьи, свиные, бараньи, конские и оленьи, верблюжьи), мясная об-резь, получаемая при обработке всех частей туши всех видов убойных животных (включая мясо с голов и срезки мяса с языков); во вторую: головы; селезенки; калтыки; мясо пищевода; легкие говяжьи, свиные, бараньи, конские, верблюжьи, оленьи; уши говяжьи, свиные, конские, верблюжьи, оленьи; вымя крупного рогатого скота и молочные железы живот-
ных других видов; губы говяжьи, конские, верблюжьи, оленьи; трахеи говяжьи, свиные, бараньи, конские, оленьи, верблюжьи; желудки свиные, конские; рубцы с сетками говяжьи, бараньи, верблюжьи, оленьи; сычуги говяжьи, бараньи, оленьи, верблюжьи; книжки говяжьи, бараньи, оленьи; ноги свиные; ноги и путовый сустав говяжьи, конские, верб-
Таблица 1
люжьи; шкурка свиная, в том числе межсосковая часть.
На пищевую ценность субпродуктов влияют их строение и химический состав, обусловленные спецификой физиологических функций органов. Химический состав наиболее часто используемых субпродуктов приведен в табл. 1. (4-6)
Содержание, г в 100 г продукта
Рмпы ^ ЦО П ГО Т1А иО Г11/ 25 О
\7по|Л с 1 ИЧсиКал
субпродуктов воды белков жиров экстрактивных золы ценность, ккал
веществ
1 2 3 4 5 6 7
I категория
Свиные:
легкие 78,6 14,8 3,6 2,0 1,0 385
печень 71,4 18,8 3,6 4,7 1,5 452
почки 80,1 13,0 3,1 2,7 1,1 335
сердце 78,0 15,1 3,2 2,7 1,0 372
язык 66,1 14,2 16,8 2,1 0,8 870
Говяжьи:
вымя 72,6 12,3 13,7 0,6 0,8 724
голова 67,8 18,1 12,5 0,9 0,7 774
легкие 77,5 15,2 4,7 1,6 1,0 431
мозги 78,9 19,5 9,5 0,8 1,3 519
печень 72,9 17,4 3,1 5,3 1,3 410
почки 82,7 12,5 1,8 1,9 1,1 276
рубец 80,0 14,8 4,2 0,9 0,5 406
сердце 79,0 15,0 3,0 2,0 1,0 364
хвост мясокостный 71,2 19,7 6,5 1,8 0,8 673
язык 71,2 13,6 12,1 2,2 0,9 682
II категория
Свиные:
головы 47,0 14,1 38,0 0,42 0,48 398
ноги 60,2 23,5 15,6 0,28 0,42 234
легкие 78,6 14,8 3,6 2,0 1,0 92
уши 60,9 21,0 14,1 3,3 0,7 211
хвосты 43,2 16,8 39,4 0,09 0,51 422
желудки 71,4 17,8 9,0 117 0,63 152
мясо пищевода 73,1 14,1 11,2 0,89 0,71 157
калтыки 65,5 13,4 18,9 1,49 0,71 224
селезенки 77,7 16,8 3,1 1,02 1,38 96
трахеи 57,7 12,5 27,2 1,14 1,46 295
межсосковая часть 42,6 13,7 42,5 1,06 0,14 441
Говяжьи:
вымя (молочные
железы других
убойных животных) 72,6 12,3 13,7 0,6 0,8 173
головы 67,8 18,1 12,5 0,9 0,7 185
путовый сустав 66,8 25,0 6,6 0,8 0,8 119
легкие 77,5 15,2 4,7 1,6 1,0 103
уши 69,8 25,2 2,3 2,0 0,7 88
Мясо пищевода 73,2 16,4 9,3 0,2 0,9 149
Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что субпродукты являются хорошим источником белка. По его содержанию многие субпродукты I категории практически не уступают мясу (содержание белков в мясе в среднем 20 %). Значительное количество животного белка имеется и в субпродуктах II категории, в частности, в селезенке, легких, рубце, сычуге, мясе пищевода. Вместе с тем, биологическая ценность разных видов субпродуктов различна.
Таблица 2
По содержанию полноценных белков они уступают мышечной ткани (отношение полноценных белков к неполноценным белкам в разных видах субпродуктов составляет от 0,25 до 16,20), однако, являются хорошим источником биологически активных и жизненно важных веществ: аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов (в том числе железа, кальция, магния), балластных веществ и др. (табл. 2).
Показатели Рубец Мясная обрезь говяжья Изолят костного белка Кровь Плазма
Макропитательные вещества, %: влага жир белки зола 80,0 4,2 14,8 1,1 67,3 14,3 17,2 1,1 7,5 5,2 82,7 80,54 0,31 18,20 0,95 91,97 7,12 0,91
Содержание аминокислот, г/100 г белка Незаменимых изолейцин лейцин лизин метионин+цистин Фенилаланин+тирозин треонин триптофан валин Всего: 3.59 7,31 5.60 2,62 6,80 4,0 0,90 5,60 36,42 4,22 8,02 8,41 3,38 6,87 4,94 0,92 6,05 42,81 1,67 4,75 4,59 1,04 3,97 2,43 0,12 3,37 21,94 1,28 8,34 8,61 1,62 8,45 4,56 1,30 6,41 40,62 3.58 10,29 8.59 2,51 11,58 4,64 1,54 3,79 46,70
Заменимых аланин аргинин аспарагиновая кислота гистидин глютаминовая кислота глицин пролин серин оксипролин 6,13 7,11 9.15 1,67 15,38 6,49 7.16 4,83 5,97 5,58 7,48 9,36 2,96 16,93 4,39 4,81 4,36 1,74 8,79 5,79 7,98 1,15 10,85 14,41 12,69 4,91 11,54 7,47 5,84 10,47 4,38 17,29 4,76 3,41 4,87 0,02 4,86 6,35 10,81 3,67 12,65 2,34 4,19 6,97
Макроэлементы, мг/г сухого вещества: кальций фосфор калий хлор сера магний 0,67 5,94 12,19 2,31 2,31 0,53 6,07 17,52 1,80 4,82 2,81 16,39 10,12 35,74 31,09 68,17 0,51 3,61 2,49 8,37 6,28 0,31 28,70 9,81 0,87 0,64
Микроэлементы, мкг/г сухого вещества: железо медь цинк марганец кремний никель 155,95 3,81 20,15 0,17 1,17 445,30 3,09 18,76 3,19 0,63 1,31 72,70 3,16 7,80 5,34 1,03 0,73 767,70 12,16 8,79 6,68 1,04 321,90 2,76 3,05 0,69 1,12
Энергетическая ценность, кДж/100 г 401,92 850,68 1624,2 325,07 122,46
Белки многих субпродуктов характеризуются хорошей перевариваемостью. Наиболее высокой скоростью переваривания in vitro обладают белки селезенки, почек, сычуга, легких, рубца; средней — сердца, печени, вымени, мозгов, языка; самой низкой — диафрагмы, мяса голов, губ. Сырая печень и сердце обладают хорошей способностью связывать воду.
Подавляющее большинство субпродуктов I и II категорий обладают специфическими лечебными и профилактическими свойствами, а следовательно, могут и должны быть широко использованы для производства диетических продуктов.
Так, говяжий рубец способствует активизации перистальтики желудочно-кишечного тракта и обладает рядом других положительных свойств. Он богат ферментами, микро- и макроэлементами, по содержанию общего белка, из которого около 50 % приходится на соединительную ткань, приближается к говядине. Однако, суммарное содержание незаменимых аминокислот в этом белке ниже, чем в мясе, причем ряд из них присутствует в количествах, дефицитных по сравнению с эталонами ФАО/ВОЗ, что в сочетании с достаточно устойчивым запахом и высокой жесткостью, не устраняемой при термической обработке, предопределило практически полное его отсутствие в фарше вареных колбас. Следует отметить, что за рубежом рубец в основном используют при производстве ливерных колбас и зельцев.
Говяжья мясная обрезь по химическому и аминокислотному составам близка к говядине. Однако, из-за значительного содержания соединительной ткани и лимфоузлов ее переработка в высокосортные колбасные изделия затруднена. Мясную обрезь можно жиловать с выходом мяса 68-72 %, но это требует больших затрат ручного труда. К факторам, ограничивающим использование мясной обрези, следует отнести также ее специфический неприятный запах.
Субпродукты I категории достаточно успешно реализуются в виде полуфабрикатов в розничной торговле и применяются в качестве рецептурных ингредиентов в ряде наименований колбасных изделий. Гораздо хуже обстоит дело с субпродуктами II категории. В настоящее время на мясоперерабатывающих предприятиях России на пищевые цели идет не более 60 % субпродуктов этой категории. Значительную часть пищевого белоксодержащего сырья направляют в зверосовхозы для откорма пушных зверей и на производство сухих животных кормов. Такой подход к переработке и использованию субпродуктов II категории как вторичного белоксодержащего сырья нуждается в кардинальном пересмотре.
Во ВНИИМПе проведена систематизация способов технологической обработки побочного сырья и предложен широкий ассортимент новых видов консервов с их использованием: «Субпродуктовые» (ТУ 9216-314-00419779-97), «Зауральские» (ТУ 10.02.01.301-97), «Субпродукты рубленные в желе» (ТУ 9216-437-00419779-99), «Субпродукты в томатном соусе» (ТУ 9216-437-00419779-99), «Паштет ливерный» (ТУ 9216-313-00419779-97), паштет «Особый» (ТУ 9216-320-00419779-97) и
«Любительский» (ТУ 9216-403-00419779-98), паста ливерная (ТУ 9216-437-00419779-99), «Крем мясной» (ТУ 9216-318-00419779-97), зельц «Пикантный» (ТУ 9216-437-00419779-99), «Рагу» (ТУ 9216-313-00419779-97), «Хаши» (ТУ 9216-326-00419779-97). В технологии данных консервов учтены специфичность и разнородность морфологического состава субпродуктов и дифференцированный подход как к выбору сырья, так и способам их предварительной обработки. Прибыль от реализации новых видов консервов в 8-10 раз выше, чем при направлении обработанного сырья в розничную торговлю. Изменение новых принципов переработки и использования субпродуктов должно обеспечить повышение глубины переработки животноводческого сырья, вовлечение на пищевые цели в нашей стране свыше 20 тысяч тонн пищевого белка, снижение себестоимости производства продуктов. (3, 8)
В настоящее время субпродукты II категории применяют в производстве колбасных изделий преимущественно низких сортов, в то время как приведенные данные комплексного исследования некоторых видов этого сырья позволяют рассматривать их в качестве перспективных источников белка для изготовления высококачественных мясных изделий. Это намного рентабельнее по сравнению с реализацией их в охлажденном или замороженном состоянии: при промышленной переработке субпродуктов прибыль в среднем возрастает более чем в 10 раз.
Препятствием к разработке и внедрению передовых научно-обоснованных методов обработки содержащего белки упроченной структуры сырья является недостаточная изученность гисто-морфоло-гических, биохимических, физико-химических и функциональных свойств различных его видов, поскольку сведения о структуре функциональности белковых компонентов, входящих в состав вторичных продуктов и отходов, не обобщены, многие данные существуют на уровне гипотез.
Биотехнологические способы обработки коллагенсодержащего сырья
Биотехнологические методы обработки сырья мясной отрасли связаны с созданием прогрессивных технологий. По мнению многих ученых, вклад биотехнологии в обеспечение достаточного количества пищевых и кормовых продуктов, охрану окружающей среды в определенном смысле имеет гораздо большее значение, чем известные до сих пор направления технического развития. Реализация разработок в области получения и применения ферментов — реальный путь повышения эффективности АПК страны.
Отечественный и мировой опыт свидетельствуют о целесообразности применения в мясной промышленности ферментов, обеспечивающих ускорение процессов созревания и мягчения мяса в 2,0-2,5 раза, повышение сортности полуфабрикатов, осветление крови, удаление с костей мякотных прирезей, обезволашивание и обработку шкур, а также получение высококачественных биологически полноценных гидролизатов и продуктов питания.
Следует выделить, как имеющую особое значение, ферментацию белков и белковых систем упроченной структуры. Применение ферментов с заданными свойствами приводит к значительному повышению биологической и технологической функциональности коллагенсодержащего сырья, позволяя частично заменять основное сырье, улучшать свойства и выход продуктов за счет конверсии структуры белков и трансформации свойств сложных биологических систем в получении мясопродуктов — известного источника полноценных белков в рационах.
Коллаген, входящий в структуру практически всех тканей животных организмов и обеспечивающий функции органов, является одним из важнейших компонентов побочных продуктов переработки сельскохозяйственных животных в условиях промышленных предприятий. К ним относятся: поверхностные покровы животных (шкуры), внутренние органы (почки, печень, легкое, желудки, кишечные комплекты, селезенка, вымя и т.п.) и другие технологические отходы (головы, путовый сустав, уши, губы и т.д.) производства основного продукта — мяса на костях. Широкий перечень и значительные объемы этих продуктов позволили создать на их основе технологии и оборудование с целью повышения эффективности производства в целом: технологию обработки и консервирования шкур для последующей выработки кож; технологию разборки, обработки и консервирования кишечных комплектов для получения натуральных колбасных оболочек, кетгута, полуфабрикатов медицинского назначения; технологию специфической продукции (зельцы, студни, ливерные колбасы), сырых полуфабрикатов (суповых наборов), а также клея и желатина.
Одним из перспективных направлений улучшения качества мясных продуктов является использование ферментных препаратов. Применение их для обработки мяса основано на ферментативном гидролизе белков, изменении на этой основе структурных элементов мяса и улучшении биохимических и физико-химических показателей его качества. Однако следует отметить, что известные виды ферментов, применяемые в мясной отрасли, не решают многих проблем, связанных с переработкой сырья с высоким содержанием соединительной ткани. Поэтому значительный интерес представляют ферментные препараты, обладающие высокой калагеназной активностью. Одним из них является комплексный ферментный препарат — коллагеназа, полученный из внутренностей морских животных (гидробионтов). (9)
Препарат представляет собой порошок кремового цвета, хорошо растворимый в воде. Оптимальными условиями применения этого фермента являются температура 37 °С и рН 7,4. Его инактивация наступает при температуре 70 °С и рН 2,2.
В академии были проведены комплексные исследования физико-химических, биологических, структурно-механических и органолептических показателей данного препарата, которые свидетельствуют о перспективности его использования при концентрации 0,1 % к массе сырья.
Гистологические исследования — один из наиболее достоверных и наглядных методов, позволяющих на микроструктурном уровне определить эффективность препарата. Для этого образцы проб говядины II сорта размером 1 см3 в течение 10 ч при температуре 4 °С обрабатывали 0,1 %-ным раствором ферментного препарата, выделенного из внутренностей гидробионтов. Полученные пробы фиксировали в 10 %-ном растворе нейтрального формалина.
Срезы, изготовленные на замораживающем микротоме, окрашивали гематоксилин-эозином и просматривали под световыми микроскопами МБИ-3, МББ-1а при увеличении в 200, 400, 1000 раз. Для микрофотосъемки использовали фотонасадку «Neopta».
Проведенные исследования показали, что в контрольных образцах мышечные волокна расположены в основном прямолинейно и плотно прилегают друг к другу. Между пучками мышечных волокон выявляются многочисленные соединительнотканные прослойки с плотным расположением волокнистого материала и жировыми включениями.
В опытных образцах наблюдаются значительные изменения, вызванные действием ферментного препарата. Поперечная исчерченность волокон сильно сглаживается или не просматривается совсем. Отмечаются продольное расщепление волокон, образование микротрещин и разрывов по их ходу, распад на отдельные фрагменты с выходом в промежутки между волокнами мелкозернистой белковой массы.
Обнаруживается разрыхление волокнистого материала. На отдельных участках клетки жировой ткани деформированы, многие из них имеют поврежденные оболочки.
На основании гистологических исследований можно сделать вывод о том, что обработка мяса ферментным препаратом приводит к значительным деструктивным изменениям. Это обеспечивает эффективное размягчающее действие, что было подтверждено физико-химическими и биохимическими исследованиями. (9)
Ферменты, выделенные из внутренностей гидробионтов, по своей эффективности близки к протеа-зам, полученным из традиционных источников. Однако, по действию на коллагенсодержащее сырье они значительно превосходят многих из них. Полученный материал свидетельствует о перспективности использования ферментного препарата для повышения качественных характеристик мясных продуктов.
Перспективы методов прикладной биотехнологии
В отечественной мясоперерабатывающей отрасли имеет место нерациональное использование белок-содержащих ресурсов, потери которых по статистическим данным составляют 14 % к общей массе сырья. Особое место занимает побочное коллаген-содержащее сырье, мало- или неиспользуемое совсем на пищевые цели, на долю которого приходится от 25 до 33 % общей массы белков убойных животных, в том числе шквара, фасции, шкурка, жилка и другие вторичные продукты и отходы.
Непосредственное использование такого сырья в традиционных технологиях ограничено низкими функционально-биологическими и технологическими свойствами. Формирующиеся за счет этих недостатков отходы представляют существенную опасность загрязнения окружающей среды.
Перспектива развития техники и технологии переработки коллагенсодержащего сырья связана с развитием методов прикладной биотехнологии. Основой их является получение новых и расширение имеющихся сведений в области физико-химии и кинетики биокатализа при обработке гетерогенных белковых субстратов. Данная перспектива предполагает в том числе разработку и реализацию тонких экологически чистых технологий новых и модифицированных пищевых продуктов, полезных ингредиентов, необходимых для обогащения физиологически активными веществами продуктов питания и пищевых рационов, а также формующих и пленочных материалов, обеспечивающих реализацию барьерных технологий хранения и товарный вид продукта.
Изучение закономерностей преобразования белковых субстратов животных тканей промышленными ферментными препаратами показало, что максимальное использование коллагенсодержащих ресурсов мясной отрасли на пищевые цели возможно путем разработки и реализации ферментных технологий производства продуктов с заданными свойствами белков, очищенных белков животных тканей для оптимизации баланса белковых диет и обогащения рационов физиологически активными веществами, получения съедобных биополимерных материалов различных технологических форм.
Реализация биотехнологий переработки колла-генсодержащего сырья позволяет расширить ассортимент мясных продуктов, адаптированных к запросам физиологических и социальных групп потребителей, а также — лечебно-профилактической направленности, пониженной калорийности, обогащенных соединительнотканными аналогами пищевых волокон.
Предпринимавшиеся ранее попытки использовать протеолитические ферменты (протосубтилин, пепсин и др.) для размягчения низкосортного мясного сырья не получили широкого применения в мясной индустрии по ряду причин, в частности из-за недостаточной активности их по отношению к коллагену. Очевидна целесообразность применения ферментных препаратов, обладающих высокой кол-лагеназной активностью и устраняющих негативное влияние соединительной ткани на консистенцию продукта. Таким ферментом, способным атаковать нативный коллаген, является коллагеназа, которая расщепляет пептидные связи на определенных участках молекулы коллагена. Известны коллагеназы бактериального и животного происхождения.
К бактериальным коллагеназам относят коллаге-назу, синтезируемую С.Н18Ш1уйсиш, и коллагеназу, вырабатываемую бактериями АсЬлорЬа§ш. Они ги-дрализуют связь Х-С1у-Рто-У и способны расщеплять цепь коллагена более чем в двухстах участках.
К коллагеназам животного происхождения относятся коллагеназа, выделяемая из хвоста головастиков
в период метаморфоза, и коллагеназа из поджелудочной железы млекопитающих. Коллагеназа головастиков расщепляет тропоколлаген, как бы делая срез через все три цепи в единственном месте, разделяя молекулу на две части: соответственно j и s молекулы. В этом месте молекула развертывается и становится доступной действию других протеолитических ферментов.
В последние годы особую актуальность получили исследования, направленные на использование в технологии производства мясных продуктов коллаге-назы животного происхождения из гепатопанкреаса камчатского краба (Paralitohodes camtshatica). Этот ферментный препарат в настоящее время выпускает в промышленных масштабах ЗАО «Биопрогресс» при ВНИИБП, г. Щелково Московской области.
Имеются данные о том, что коллагеназа из ги-дробионтов может быть успешно применена для обработки мясного сырья с высоким содержанием соединительной ткани с целью получения белковых гидролизатов и улучшения качества готовых мясных продуктов /5/. В то же время механизм воздействия коллагеназы из гепатопанкреаса камчатского краба на соединительную ткань до настоящего времени изучен недостаточно.
Актуальность исследований особенностей химического состава с учетом микроструктуры тканей малоценных и неиспользуемых на пищевые цели побочных продуктов и отходов очевидна и способствует развитию нетрадиционных инновационных технологий, в том числе и консервированных мясопродуктов, направленных на сохранение и развитие производственного потенциала отрасли.
Литература
1. Антипова Л.В., Глотова И.А. Использование вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности. СПб: ГИОРД, 2006. - 384 с.
2. Липатов Н.Н., Алексахина В.А., Бандуркин Н.Г., Митасева Л.Ф. Биотехнологические методы повышения пищевой ценности изделий из низкосортного сырья // ОИ. Серия «Мясная промышленность». — М.: АгроНИИТЭИММП. 1990.
3. Лисицын А.Б., Липатов Н.Н., Кудряшов Л.С., Алексахина В.А. Производство мясной продукции на основе биотехнологии. Под общей редакцией Россельхозакадемии Липатова Н.Н. — М.: ВНИИМП, 2005. — 369 с.; — 63 табл.; — 32 ил.
4. Переработка и использование побочных сырьевых ресурсов мясной промышленности и охрана окружающей среды / Под ред. А.Б. Лисицына. — М.:2000.
5. Салаватулина Р.М. Рациональное использование сырья в колбасном производстве. — М.: Агропромиздат. 1985.
6. Субпродукты мясные обработанные ТУ 9212-460-00419779-02.
7. Уголев А.М. Новая теория питания. — Наука и жизнь, 1986, № 8-9.
8. Хамм Р. Структура и функции мышц // Химия и физика мяса. — М.: ВНИИМП, 2004.
9. Чумаков В.П., В.Н. Письменская, Т.Д. Ноздрина. Новые ферментные препараты для обработки соединительной ткани. Мясная промышленность, № 2, 1995, с. 13-17.
