CC BY
1Ш.Ы. Кененбай, канд. техн. наук, доц., e-mail: shinar0369@mail.ru Алматинский технологический университет, г. Алматы С.С. Абдыкалыкова, соискатель, e-mail: salamat-7@bk.ru Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова, г. Бишкек Л.А. Каймбаева, д-р тех. наук, ассоц. проф., e-mail: kleila1970@mail.ru Казахский национальный аграрный университет, г. Алматы А.М. Адмаева, канд. техн. наук, доц., e-mail: anna_admaeva@mail.ru Западный филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации, г. Калининград
УДК 66.664
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОРНЯ ИМБИРЯ
В настоящее время поиск новых растительных протеаз из различных источников имеет решающее значение в развитии биотехнологии. Имбирь (Zingiber officinale Roscoe) представляет большой интерес по способности гидролизовать нативный коллаген. Для повышения эффективности применения имбирных протеаз в пищевой или других отраслях промышленности следует проводить их экстракцию и характеристику. Чтобы стимулировать промышленное использование протеазы имбиря, важно извлечь и охарактеризовать этот фермент. Целью работы было изучение протеолитической активности имбирного сока и его влияния на физико-химические и реологические свойства мясных продуктов. В результате проведенных экспериментальных исследований выявлена высокая протеоли-тическая активность имбирного сока по сравнению с ананасовым. Обработка раствором имбирного сока вызывает протеолитические процессы в мышечной ткани, что можно доказать повышением содержания аминного азота в мясе как говядины, так и верблюжатины. Установлено улучшение структурно-механических характеристик мяса при обработке имбирным соком.
Ключевые слова: корень имбиря, порошок из имбиря, имбирный сок, ферменты, физико-химические свойства, верблюжье мясо.
Sh.Y. Kenenbay, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
S.S. Abdykalykova, Applicant L.A. Kaymbaeva, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof. A.M. Admaeva, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
INVESTIGATION OF PHYSICAL, CHEMICAL AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF MEAT PRODUCTS USING GINGER ROOT
Currently, the search for new plant proteases from various sources is crucial in the development of biotechnology.
Ginger (Zingiber officinale Roscoe) is of great interest for its ability to hydrolyze native collagen. To increase the effectiveness of the use of ginger proteases in food or other industries, they should be extracted and characterized. To encourage industrial use of ginger protease, it is important to extract and characterize this enzyme.
The aim of the article is to study the proteolytic activity ofginger juice and its influence on the physico-chemical and rheological properties of meat products.
Key words: ginger root, ginger powder, ginger juice, enzymes, physical and chemical properties, camel meat.
Введение
В настоящее время развитие биотехнологии, научные открытия в области энзимологии сделали ферментные препараты незаменимым участником многих пищевых технологий. Использование ферментов позволяет повышать скорость технологических процессов, ощутимо увеличивать выход готовой продукции, улучшать ее качество, экономить ценное сырье и снижать количество отходов. Для получения ферментных препаратов пищевого назначения используются органы и ткани сельскохозяйственных животных, культурные растения, специальные штаммы микроорганизмов (плесневых грибов, бактерий) [1].
Таким образом, по происхождению и виду сырья их можно разделить на три группы. Ферментные препараты растительного происхождения извлекаются из папайи, инжира, ананаса, а также представлены солодом и препаратами на основе солода [1].
Две основные растительные протеазы, которые играют важную роль в пищевой промышленности (папаин и бромелайн), удовлетворяют лишь 8 % рыночного спроса. Поэтому поиск новых растительных протеаз из различных источников имеет решающее значение [2].
Имбирь (Zingiber officinale Roscoe) вызывает огромный интерес у ученых Ближнего Востока по изучению методов его извлечения, очистке, характеристике и способов применения в производстве различных пищевых продуктов [3].
Порошок имбиря используется для улучшения нежности и вкуса в мясных продуктах, таких как куриный кебаб, индийская традиционная пища.
Коллагеназная активность протеаз имбиря выше, чем у других растительных цистеино-вых протеаз, таких как папаин и бромелайн, что связано с его способностью гидролизовать нативный коллаген. Кроме того, имбирь со свойством активно свертывать молоко традиционно используется при приготовлении имбирного молочного творога в Южном Китае.
Согласно общепринятой номенклатуре, «Зингибаин» - собственное название этого про-теолитически активного компонента в Zingiber officinale roscoe (или корневище имбиря, которое обычно называют корнем имбиря).
Для повышения эффективности применения имбирных протеаз (ИП) в пищевой или других отраслях промышленности следует проводить экстракцию и характеристику ИП.
Чтобы стимулировать промышленное использование протеазы имбиря в пищевой и других отраслях промышленности, важно извлечь и охарактеризовать этот фермент.
Поэтому для повышения эффективности использования имбиря следует провести экстракцию и характеристику протеазы из обыкновенного имбиря, чтобы обеспечить его надлежащее применение как в пищевой, так и в непищевой промышленности [3].
Материалы и методы
С целью анализа протеолитической активности фермента имбиря был использован сок, полученный из корня с помощью центробежной машины, в качестве образца сравнения использовали ананасовый сок.
В экспериментах по изучению влияния фермента на мышечную ткань использовали мясо верблюдов породы бактриан и в качестве контроля мясо КРС.
Образцы мяса нарезали на куски массой 100 г, толщиной 1 см.
Образцы идентифицировали следующим образом:
• опыт КОВ - контрольный образец верблюжатины;
• опыт В1 - образец верблюжатины, выдержанной в 50 мл сока имбиря;
• опыт В2 - образец верблюжатины, выдержанной в 100 мл сока имбиря;
• опыт В3 - образец верблюжатины, выдержанной в солевом растворе с 20 г соли на 100 мл воды;
• опыт КОГ - контрольный образец говядины;
• опыт Г1 - образец говядины, выдержанной в 50 мл сока имбиря;
• опыт Г2 - образец говядины, выдержанной в 100 мл сока имбиря;
• опыт Г3 - образец говядины, выдержанной в солевом растворе с 20 г соли на 100 мл
воды.
Полученные образцы говядины и верблюжатины погружали в имбирный сок с различной концентрацией. Также по одному образцу из говядины и верблюжатины выдерживали в растворе №С1. Контрольные образцы мяса не обрабатывали раствором №С1 и имбирным соком.
Анализ экспериментальных данных проводился в течение 24 и 48 ч при температуре 04 °С.
Для оценки динамики белковой системы мяса использован биохимический анализ аминокислот. Определение количества аминокислот проводили по методу Серенсена.
Содержание воды проанализировано согласно ГОСТ Р 51479-99 в течение 1 ч при 150 °С.
Для определения протеолитической активности фермента имбирного сока использовали казеиновый раствор при температуре от 37 до 40 °С.
Общая кислотность определена титрованием с №ОН на наличие фенолфталеина.
Величину рН определяли потенциометрическим методом на универсальном потенциометре.
Реологические свойства опытных образцов мяса характеризовали показателем предельного напряжения сдвига и определяли с помощью пенетрометра марки и1аЬ 3-31 М.
Результаты и обсуждение
Цель исследования - изучение протеолитической активности имбирного сока и влияни-еего на функционально-технологические и реологические свойства мясных продуктов. Степень гидролиза белков оценивали в образцах по количеству свободных аминокислот.
Результаты определения протеолитической активности показаны на рисунке 1.
а
н
и
<и
00
а
к
и 25
©
©
20
и
Л
н 15
&
10
и
<и
и н 5
& <и 0
ч
о
о
1 - имбирный сок
2 - ананасовый сок
Рисунок 1 - Изучение протеолитической активности ферментов в имбирном и ананасовом соках
Установлено, что содержание глицина в имбирном и ананасовом соках составило 23,6 и 19,5 г на 100 г казеина соответственно.
Анализ общей кислотности имбирного сока показал, что его кислотность составила 0,037 г лимонной кислоты на 100 мл (рис. 2).
1
2
о о
H §
о
«
о и и о
Л H о о и
H §
о
s «
0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0
1 - имбирный сок
2 - ананасовый сок
Рисунок 2 - Изучение общей кислотности в имбирном и ананасовом соках
1
2
контРоль 50 мл 100 мл с солью
Ряд 1 - говядина; ряд 2 - верблюжатина
Рисунок 3 - Изучение содержания влаги в говядине и верблюжатине при гидролизе разными концентрациями имбирного сока
контроль 50 мл 100 мл с солью
■ Ряд1 ■ Ряд2
Ряд 1 - говядина; ряд 2 - верблюжатина
Рисунок 4 - Изучение содержания рН в говядине и верблюжатине при гидролизе разными концентрациями имбирного сока
Первоначальное значение влаги в говядине составляет 75,2 %. При гидролизе говядины в 50 и 100 мл имбирного сока значение влаги повысилось до 76,3 и 77,5 % соответственно. Гидролиз говядины в солевом растворе показал низкое значение влаги - 55,6 %. Это связано с тем, что в рассол при посоле из мяса переходят растворимые белковые вещества. Потери растворимых белков, доли которых имеют относительно большие размеры, происходят через открытые поры и капилляры и из клеток с поврежденными оболочками. В рассол переходит часть белков саркоплазмы мышечного волокна, главным образом миоген, миоальбумин, а при посоле парного мяса - еще и миозин. В охлажденном и размороженном мясе растворимость миозина снижена, так как он содержится в структуре ткани в комплексе с актином. Содержание актомиозина в структуре миофибрилл ослабляется вследствие внедрения ионов соли и молекул воды.
Аналогичный процесс изменения содержания влаги протекал и в верблюжатине. Первоначальное значение влаги составило 76,8 %. При гидролизе в 50 и 100 мл имбирного сока значение влаги повысилось до 77,9 и 79,2 % соответственно. При выдержке в солевом растворе образца верблюжатины значение влаги снизилось до 57,3 %.
Изучение активной кислотности в говядине и верблюжатине показало, что первоначальные значения с 5,4 и 5,5 ед. при гидролизе в 50 мл имбирного сока повысились до 5,6 и 5,7 ед. соответственно. При гидролизе в 100 мл имбирного сока говядины и верблюжатины значения рН повысились до 5,8 и 5,9 ед. соответственно. Выдержанные в солевом растворе образцы говядины и верблюжатины имели низкие значения рН - 5,3 и 5,4 ед. соответственно.
Степень гидролиза белков оценивали по количеству аминного азота в образцах. Значения, полученные при определении аминного азота в мясе по методу Соренсена, приведены в таблице 1.
Установлено, что наилучшие результаты опытных образцов говядины и верблюжатины по содержанию аминного азота получены в образцах, созревших со 100 мл имбирного сока в течение 48 ч. Образцы говядины и верблюжатины, выдержанные в солевом растворе, имели низкое содержание аминокислот через 24 и 48 ч.
Таблица 1
Содержание аминного азота в говядине и верблюжатине при гидролизе имбирным соком с различными концентрациями
Образцы Аминный азот, г/100 г после 24 ч Аминный азот, г/100 г после 48 ч
Опыт КОВ - контрольный образец верблюжатины 0,26±0,17 0,27±0,17
Опыт В1 - образец верблюжатины, выдержанной в 50 мл сока имбиря 0,28±0,18 0,29±0,18
Опыт В2 - образец верблюжатины, выдержанной в 100 мл сока имбиря 0,29±0,18 0,36±0,19
Опыт В3 - образец верблюжатины, выдержанной в соли 0,21±0,16 0,25±0,17
Опыт КОГ - контрольный образец говядины 0,25±0,17 0,26±0,17
Опыт Г1 - образец говядины, выдержанной в 50 мл сока имбиря 0,27±0,17 0,28±0,18
Опыт Г2 - образец говядины, выдержанной в 100 мл сока имбиря 0,27±0,18 0,34±0,19
Опыт Г3 - образец говядины, выдержанной в соли 0,20±0,16 0,22±0,16
Далее изучали структурные характеристики в мясе верблюжатины (табл. 2) и в говядине (табл. 3), обработанных соком имбиря и поваренной солью, в сравнении с контролем.
Таблица 2
Предельное напряжение сдвига в верблюжатине при гидролизе имбирным соком с различными концентрациями
Наименование образцов Предельное напряжение сдвига, Па
Опыт КОВ - контрольный образец верблюжатины 648±30,25
Опыт В1 - образец верблюжатины, выдержанной в 50 мл сока имбиря 596±25,12
Опыт В2 - образец верблюжатины, выдержанной в 100 мл сока имбиря 522±12,06
Опыт В3 - образец верблюжатины, выдержанной в соли 632±27,15
Предельное напряжение сдвига в говядине при гидролизе имбирным соком с различными концентрациями
Таблица 3
Наименование образцов Предельное напряжение сдвига, Па
Опыт КОГ - контрольный образец говядины 635±29,24
Опыт Г1 - образец говядины, выдержанной в 50 мл сока имбиря 589±23,10
Опыт Г2 - образец говядины, выдержанной в 100 мл сока имбиря 518±10,15
Опыт Г3 - образец говядины, выдержанной в соли 625±24,16
При определении структурно-механического показателя мясного сырья установлено, что у образцов верблюжатины и говядины, созревших в 100 мл имбирного сока, предельное напряжение сдвига меньше, поэтому мясо более нежное, чем у образцов, созревших в 50 мл имбирного сока. В мясных образцах, выдержанных в солевых растворах с 20 г соли, предельное напряжение сдвига составило: в верблюжатине - 632, в говядине - 625 Па, т.е. эти образцы обладают более высокой жесткостью, чем те, которые созревали в имбирном соке.
Анализ исследований показал, что в контрольном образце значение предельного напряжения сдвига больше по сравнению с образцами, гидролизованными в различных объемах имбирного сока. Это означает, что протеолитический фермент в имбирном соке действует на белки мяса, разрушая полипептидные цепи, в связи с чем происходит размягчение мяса. Фермент, присутствующий в имбирном соке, играет положительную роль в отношении текстуры мяса.
Выводы
В результате проведенных экспериментальных исследований выявлена высокая протео-литическая активность имбирного сока по сравнению с ананасовым. Обработка раствором имбирного сока вызывает протеолитические процессы в мышечной ткани, что можно доказать повышением содержания аминного азота и в говядине, и в верблюжатине.
Установлено улучшение структурно-механических характеристик мяса при обработке имбирным соком, при этом у образцов верблюжатины и говядины, выдержанных в 100 мл имбирного сока, предельное напряжение сдвига меньше, поэтому мясо более нежное, чем у образцов, созревших в 50 мл имбирного сока. На основе полученных данных можно предположить возможность сокращения времени тепловой обработки ферментированной мышечной ткани по сравнению с необработанной для достижения необходимых органолептических характеристик мяса.
Библиография
1. Крахмалева Т.М., Манеева Э.Ш., Халитова Э.Ш. Ферментные препараты в пищевой промышленности // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы всерос. науч.-практ. конф. / Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург, 2014. - С. 1233-1238.
2. Букеева А.Б., Кудайбергенова С.Ж. Обзор современных методов выделения биоактивных веществ из растений // Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. - 2012. - № 2. - С. 192-197.
3. Халитова Э.Ш., Манеева Э.Ш., Быков А.В. Нетрадиционные способы обработки плодоовощного сырья // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы всерос. науч.-практ. конф. / Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург, 2014. - С. 1309-1313.
4. Серба Е.М., Римарева Л.В., Погоржельская Н.С. и др. Ферментативный комплекс для биокаталитической деструкции полимеров микробного и растительного сырья // Acta Naturae. - 2016. - № S-2. -С.236-237.
5. КозловаН.А., Гореньков Э.С., КиселеваЛ.В. Разработка технологии и оборудования для непрерывной ферментной обработки плодовых сокоматериалов // Микробные биокатализаторы для перерабатывающих отраслей АПК: сб. / под ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. - М.: Изд-во ВНИИПБТ, 2006. - С. 242-245.
6. Соколова Е.Н., Курбатова Е.И., Римарева Л.В. и др. Биотехнологические аспекты направленной ферментативной деструкции клеточных стенок растительного сырья для получения экстрактов с повышенным содержанием биологически ценных веществ в качестве компонентов функциональных напитков // Вопросы питания. - 2016. - Т. 85, № 2. - C. 151-152.
7. Римарева Л.В. Совершенствование биотехнологических процессов в спиртовом производстве с использованием ферментативного катализа // Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК: сб. / под ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. - М.: Пищепромиздат, 2004. - С. 195-208.
8. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Соколова Е.Н. и др. Ферменты протеолитического действия и их биокаталитические особенности при конверсии зернового сырья // Вестн. Рос. сельскохозяйственной науки. - 2016. - № 6. - С. 62-64.
Bibliography
1. Krakhmaleva T.M., Maneeva E.Sh., Khalitova E.Sh. Enzyme preparations in the food industry // University complex as a regional center of education, science and culture: materials of the All-Russian scientific-practical. conf. / Orenburg state university. - Orenburg, 2014. - P. 1233-1238.
2. Bukeeva A.B., Kudaybergenova S.Zh. Review of modern methods of isolation of bioactive substances from plants // Bulletin of L.N. Gumilyov Eurasian national university. - 2012. - N 2. - P. 192-197.
3. Khalitova E.Sh., Maneeva E.Sh., Bykov A.V. Non-traditional methods of processing fruit and vegetable raw materials // University complex as a regional center of education, science and culture: materials of the All-Russian scientific-practical ... conf. / Orenburg state university. - Orenburg, 2014. - P. 1309-1313.
4. Serba E.M., Rimareva L.V., Pogorzhelskaya N.S. et al. Enzymatic complex for biocatalytic destruction of polymers of microbial and plant raw materials // Acta Naturae. - 2016. - N 2. - P. 236-237.
5. Kozlova N.A., Gorenkov E.S., Kiseleva L.V. Development of technology and equipment for continuous enzymatic processing of fruit juice materials // Microbial biocatalysts for processing industries of the agro-industrial complex: collection / ed. B.A. Polyakova, L.V. Rimareva. - M.: VNIIPBT, 2006. - P. 242-245.
6. Sokolova E.N., Kurbatova E.I., Rimareva L.V. et al. Biotechnological aspects of directed enzymatic destruction of the cell walls of plant raw materials for obtaining extracts with an increased content of biologically valuable substances as components of functional drinks // Problems of Nutrition. - 2016. - Vol. 85, N 2. - P.151-152.
7. Rimareva L.V. Improvement of biotechnological processes in alcohol production using enzymatic catalysis // Microbial biocatalysts and prospects for the development of enzyme technologies in the processing industries of the agro-industrial complex: collection / ed. V.A. Polyakova, L.V. Rimareva. - M.: Pishchepromizdat, 2004. - P. 195-208.
8. Rimareva L.V., Overchenko M.B., Sokolova E.N. et al. Proteolytic enzymes and their biocatalytic features in the conversion of grain raw materials // Bulletin of Russian Agricultural Science. - 2016. - N 6. -P. 62-64.
