CC BY
28
НОВЫЕ^ИССЛЕДОКАНИЯ
Основные результаты
научно-производственной деятельности ВНИИМП им. Горбатова за 2007 год
ЛИСИЦЫН А.Б., акад. РАСХН, докт. техн. наук, ЧЕРНУХА И.М., канд. техн. наук, ГОРБУНОВА Н.А.,
канд. техн. наук
ВНИИ мясной промышленности
Специалисты института в течение 2007 г. участвовали в выполнении научно-исследовательских работ теоретической и прикладной направленности в рамках подпрограммы РАСХН «Разработать современные ресурсосберегающие методы и технологии высокоэффективной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных продуктов адекватного питания». Также продолжили работу по государственному контракту с Минсельхозом России по теме «Проведение научных исследований, разработка и внедрение в Российской Федерации объективной оценки качества свинины по выходу мышечной массы».
ВНИИМП им. Горбатова совместно с ВолгНИТИММСиППЖ выполнял исследования по гранту РФФИ «Новые подходы к созданию и совершенствованию высокотехнологичных пород крупного рогатого скота с использованием современных биоинженерных достижений».
В рамках Программы прикладных научных исследований и проектов в интересах г. Москвы на 2006-2008 гг., утвержденной постановлением Правительства Москвы от 29 ноября 2005 г. № 932-ПП, выполнялся контракт «Создание новых видов обогащенных пищевых продуктов функционального назначения на основе мясора-стительного сырья».
Во ВНИИМПе совместно с учеными МСХА им. Тимирязева и ВНИИ животноводства прово-
дится планомерная работа по созданию научно-теоретических основ и технологических требований к промышленно пригодным типам животных. Изучено 11 пород и породосочетаний свиней, в результате чего выявлены наиболее перспективные породы и породосочетания и дифференцированы направления их промышленного использования.
Сравнительные результаты исследований мясной продуктивности основных пород и наиболее перспективные породосочетания свиней выделены в табл. 1 бледно-голубым цветом.
Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что наиболее желательный для промышленной переработки морфологический состав имели туши чистопородных свиней лан-
Таблица 1. Мясная продуктивность туш свиней n = 120
Порода Масса туши, кг Средняя толщина шпика, мм Выход Индекс Площадь «мышечного глазка», см2
мышечной ткани, % жировой ткани, % «мясности» «постности»
Чистопородные животные
Крупная белая (КБ) 65,8 32,2 58,20±3,9 29,40±3,5 4,27 1,98 27,4
«КБ-КН» 67,9 26,1 59,20±0,2 28,80±1,3 4,94 2,06 32,2
Крупная черная (КЧ) 76,0 38,5 48,27±3,9 40,39±4,1 4,26 1,2 29,7
Ландрас(Л) 78,7 24,8 59,85±2,0 28,19±0,8 4,54 2,12 39,6
Гемпшир (Г) 69,3 25,7 61,60±2,2 26,40±2,4 5,13 2,33 34,8
Дюрок (Д) 76,0 27,6 56,49±4,0 32,37±4,5 4,57 1,75 37,3
Помесные животные
КБ х «КБхКН» 67,5 27,3 58,90±2,6 28,20±4,0 4,56 2,09 32,9
КБ х КЧ 73,2 36,2 53,65±1,5 34,66±1,5 4,59 1,55 30,3
КБ х Л 74,7 31,1 59,78±2,8 28,20±3,1 4,97 2,12 40,1
КБ х Г 66,6 28,0 59,40±2,2 27,50±2,1 4,53 2,16 32,3
КБ х Д 72,9 28,7 60,77±2,4 26,08±2,2 4,62 2,33 37,0
(КБхД)х П 77,6 26,8 60,18±1,1 25,75±1,4 4,28 2,34 38,2
КБ — крупная белая, «КБ-КН» — (КБ — крупная белая, КН — константиновская), КЧ — крупная черная, Л — ландрас, Г — гемпшир, Й — йоркшир, Д — дюрок, КБ х «КБхКН» — (крупная белая х «крупная белая — константиновская»), КБ х КЧ — (крупная белая х крупная черная), КБ х Л — (крупная белая х ландрас), КБ х Г — (крупная белая х гемпшир), КБ х Д — (крупная белая х дюрок), (КБ х Д) х П — [(крупная белая х дюрок) х пьетрен]
драс, гемпшир, дюрок; помесных животных крупная белая х дюрок, крупная белая х ландрас, крупная белая х гемпшир; помесные животные крупная белая х дюрок х пьетрен.
Для современной классификации свиней специалистами института разработана система объективной оценки их качества и полученного мяса по выходу мышечной ткани.
Новый метод оценки позволяет дифференцировать туши и оплату за них поставщикам по содержанию мышечной ткани (см. ниже). Данная система оплаты будет внедряться в отечественное производство путем включения ее в разрабатываемый ГОСТ Р «Свиньи для убоя. Свинина в тушах и полутушах».
Класс туши: — выход мышечной ткани
Экстра — больше 60
Первый — 55-60
Второй — 50-55
Третий — 45-50
Четвертый — 40-45
Пятый — меньше 40
Большое внимание в исследованиях уделяется разработке «прорывных» технологий.
В 2007 г. специалисты института начали исследования по разработке технологии жидкого биотоплива из жиросодержащего сырья мясной промышленности. Были получены первые экспериментальные образцы биодизеля из свиного жира с неудовлетворительными органолеп-тическими характеристиками и жиросодержа-щей массы с жироловок. Теоретический выход биодизеля из 1 т жировой массы может составить 600...900 кг, то есть процесс может быть практически безотходным.
Весьма актуальны исследования, направленные на создание устойчивых микрокапсул на основе пищевых ингредиентов и их применение в мясной промышленности, которые являются первым шагом на пути разработки нанотехно-логий. На первом этапе исследований определены подходы к формированию устойчивых микрокапсул на основе природных веществ — модельных растительных и животных жиров, природных эмульгаторов на основе полисахаридов (альгинат натрия, гуаровая камедь). В настоящее же время в мире создаются микрокапсулы (в основном для лекарств) на основе синтетических монополимеров, не разрешенных для широкого применения в пищевой промышленности. Получены модельные системы-носители для иммобилизации жирорастворимых витаминов и определено, что основная масса частиц в дисперсии имеет размер от 0,1 до 40 мкм. Также оценены возможности устойчивой фиксации витаминов группы В в микрокапсулах.
Начата разработка лечебного препарата, относящегося к классу трофинотропинов и направленного на стимуляцию работы мозга у больных с острыми цереброваскулярными и
нейротравматическими болезнями, и затем на создание пищевого продукта, обладающего лечебным действием, для больных перенесших инсульт.
В текущем году продолжены исследования динамики накопления и содержания остатков вредных веществ, попадающих в организм сельскохозяйственных животных из хозяйств Липецкой и Ростовской областей, под влиянием состояния окружающей среды. Анализ результатов содержания кадмия и свинца в образцах органов и тканей свиней показывает, что в среднем, содержание тяжелых металлов в образцах из Ростовской области в 2-4 раза выше, чем в образцах из Липецкой области, при этом наблюдается превышение содержания кадмия и свинца в образцах почвы и корма, которые впослед-ствие могут перейти по трофической цепи в продукты питания (рис. 1 и 2).
14 12 10 ¡2 8 6 4 2 0
--
-
II - тп П-п
□ Неблагоприятный р-н
□ Благоприятный р-н
□ ПДК, мг/кг
почва корм кожа жир печень
Рис. 1. Аккумуляция свинца в трофологической цепочке почва — корма — мясное сырье (цыплята-бройлеры, Липецкая область)
3 2,5 2
' 1
0,5 0
□ ПДК, мг/кг
□ Благоприятный район
□ Неблагоприятный район
Печень Жир
Корм
Рис. 2. Содержание свинца в корме, печени и околопочечном жире свиней, выращенных на территории Ростовской области
Дальнейшие исследования аккумуляции токсичных веществ под влиянием окружающей среды позволят создать алгоритм накопления токсичных веществ в органах и тканях животных, разработать программу комплексного мониторинга остатков токсичных веществ на основе системы их прослеживания в процессе производства, хранения, переработки, транспортирования и реализации мясных продуктов.
Ученые ВНИИМП занимаются также вопросами практического применения теории барьеров.
В последние годы усилился интерес к продуктам питания, не требующим холодильного хранения. Это связано с наличием определенного контингента потребителей — военные, путешественники, лица, работающие в экстремальных условиях и т.п., не имеющие возможности хранения продуктов в условиях домашнего холодильника. Кроме того, все большую популярность приобретают так называемые закусочные варианты продуктов питания, продаваемые в супермаркетах как сопутствующий товар обычно без использования охлаждаемых витрин.
В России на сегодняшний день мясная промышленность технологией подобных продуктов не располагает.
С целью разработки технологии варено-копченых колбас, не требующих холодильного хранения, было изучено влияние рецептурных компонентов фарша на изменение активности воды в нем и обоснованы возможные соотношения постного и жирного сырья, а также гидрати-рованного животного (из говяжьей шкурки) белка, не снижающие значение этого «барьера» (рис. 3).
0,98 0,975 г 0,97 1 0,965 | 0,96 | 0,955 0,95 0,945 0,94
со
Г 60
55 50 45 40 35 30 25 20
-Значение а„
-Массовая доля влаги, %
75/25 65/35 60/40 55/54 45/55 Соотношение говядины в/с и шпика в рецептуре
0,974 0,972 ине 0,97 0,968 0,966
64 62 60 58 56 54 52 50
Значение а„
Массовая доля влаги, %
75/25/0 70/25/5 65/25/1060/25/1555/25/20
Соотношение говядины в/с, шпика и гидратированного белка в рецептуре
0,97 59
0,968 - 57 и
0,966 - 55 §
0,964 0,962 0,96 - 53 £ о 51 2 а 49 § с
0,958 - 47 |
0,956 -1-1-1- 45
-Значение а™
Массовая доля влаги, %
60/40 50/40/10 55/35/10 50/30/20 Соотношение говядины в/с, шпика и гидратированного белка в рецептуре
Рис. 3. Значение активности воды и содержания влаги в зависимости от состава фарша варено-копченых колбас
Исследованиями установлено, что варьированием в рецептуре соотношения постного и жирного сырья можно снизить активность воды исходного фарша с 0,969 до 0,949 (рис. 3 а). Известно, что значение активности ниже 0,95 обеспечивает торможение и даже исключение роста многих патогенных микроорганизмов. Введение гидратированных животных белковых препаратов, даже при сниженном уровне гидратации, приводило к увеличению активности воды (рис. 3 б). Одновременная замена гидратирован-ным животным белком жирного и постного сырья в рецептуре фарша приводила к значительным изменениям содержания влаги и активности воды (рис. 3 в). Так, замена 10 частей говядины и 10 шпика, соответственно на 20 частей гидратированного белка повышала содержание влаги с 47,7 до 57,8 %, а активность воды — с 0,9611 до 0,9689, то есть снижается хранимоспособ-ность колбас. Полученные результаты будут использованы в дальнейших исследованиях для разработки технологии варено-копченых колбас длительного хранения при высоких положительных температурах (18.25 °С).
Исследования свойств «барьеров» проводится и в консервном производстве.
К наиболее важным барьерным факторам, широко используемым для консервирования пищевых продуктов, относятся высокая температура, кислотность среды (рН) и окислительно-восстановительный потенциал (ЕИ). Некоторые барьеры могут изменяться в процессе хранения продукции и влиять друг на друга.
В качестве объектов исследований использованы мясорастительные консервы «Чечевица с говядиной» после 10, 13, 15, 17 месяцев хранения.
Динамика изменений (рис. 4) окислительно-восстановительного потенциала и рН в процессе производства и хранения мясорастительных консервов имеет обратно-пропорциональный характер, что свидетельствует о снижении окислительных свойств системы в целом.
В ходе стерилизации и в первые месяцы хранения преобладающую роль играют процессы восстановления, к 10 месяцам хранения и далее активизируются процессы окисления.
140 120 100 80 60 40 20 0
ЕИ (тУ)
Хранение, месяц
рН
Рис. 4. Динамика изменения ЕИ и рН мясорастительных консервов в процессе хранения
а
б
в
Изучение характера гидролиза полисахаридов в мясорастительных консервах важно для обеспечения стабильности качества продукции при хранении, так как продукты гидролиза могут приводить к нежелательным изменениям цвета. Исследованиями установлено (рис. 5), что к 17 месяцам хранения наблюдается незначительное снижение общего количества углеводов, в наибольшей степени разрушается глюкоза, массовая доля которой снизилась с 3,6 до 0,028 %. Динамика изменения разрушения галактозы неоднозначна и требует дальнейшего уточнения.
Упаковка — еще один «барьер» на пути сохранения качества и гарантированной безопасности пищевых продуктов. Проведены исследования показателей качества колбасных изделий, выработанных в селективно-проницаемой оболочке (опыт) и в качестве контроля — в искусственной белковой и целлюлозной оболочках. Сосиски в этих оболочках сосиски упаковывали в модифицированной атмосфере (с использованием, как чистого азота, так и смеси углекислого газа и азота в соотношении 30 и 70 % соответственно) и под вакуумом в многослойные полимерные пленки, и хранили при температуре (4±2 °С).
Установлено, что сосиски, выработанные в селективно-проницаемой оболочке и упакованные как в модифицированной атмосфере, так и под вакуумом сохраняют свои качественные показатели в течение 20 суток. При этом потери массы в процессе хранения сосисок в селектив-
но-проницаемой оболочке, упакованных в смеси углекислого газа и азота (биогон), значительно меньше по сравнению с белковой и целлюлозной и составляют 0,83 %. Это связано с тем, что селективно-проницаемая оболочка имеет меньшую (в 1,8) раза паропроницаемость, что способствует удержанию влаги в продукте.
По результатам исследований разработаны рекомендации по хранению сосисок, выработанных в селективно-проницаемой полимерной оболочке, упакованных в модифицированной атмосфере и под вакуумом.
Была продолжена работа по созданию технологии нового поколения мясных продуктов, обогащенных нутрицевтиками и способствующих выведению вредных веществ из организма. В 2007 г. изучалась интенсивность адсорбции тяжелых металлов (свинца и кадмия) различными пищевыми волокнами (пшеничная клейчатка «Витацель», соевая клетчатка, свекловичные волокна, микрокристаллическая целлюлоза) (табл. 2). Установлен высокий уровень снижения ионов тяжелых металлов для всех препаратов пищевых волокон (56,0...96,5 %), что свидетельствует о принципиальной возможности их использования в составе мясных продуктов не только как функционально-технологических добавок, но и в качестве сорбентов тяжелых металлов.
При этом эффективность связывания тяжелых металлов самая высокая для «Витацель» и снижается в ряду «Витацель» > соевая клетчатка > свекловичные волокна > МКЦ. «Витацель» наиболее эффективно связывает тяжелые металлы при концентрациях ограничиваемых СанПиН 2.3.2.1078-01 (п. 1.1.1.), а также при концентрациях, превышающих их в 15 раз (для кадмия) и в 3 раза (для свинца).
По результатам исследований разработан проект технической документации на специализированные продукты «Консервы мясорасти-тельные "Фрикассе"», обогащенные нутрицевти-ками и способствующие выведению вредных веществ из организма.
В 2007 г. исследовалось влияние на окислительную порчу различных мясопродуктов мономерной формы дигидрокверцетина, получаемо-
Таблица 2. Адсорбция пищевыми волокнами ионов свинца и кадмия из растворов
Пищевые волокна РЬ Сс1
Концентрация, мг/кг Удельная адсорбция Э, мг/г Концентрация мг/кг Удельная адсорбция Э, мг/г
исходная Со равновесная С исходная Со равновесная С
«Витацель» 0,5 0,0175 0,02412 0,05 0,0045 0,00228
Соевая клетчатка 0,5 0,0180 0, 02410 0,05 0,015 0,00175
Свекловичные волокна 0,5 0,123 0,01890 0,05 0,017 0,00165
МКЦ 0,5 0,1255 0,01870 0,05 0,022 0,00140
чО 16
64 14
3 12
3 10
О 8
ВО 6
§ 2
> 0
Углеводы
Хранение, месяц
Ксилоза О Глюкоза
0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0
Ё *
о £ * *
2
Рис. 5. Динамика распада углеводов в процессе хранения мясорастительных консервов
го из лиственницы Сибирской и обладающего по литературным данным, наряду со свойствами антиокислителя, биологически активным действием.
Для определения эффективной дозировки дигидрокверцетина (ДГК) использовали мясо птицы механической обвалки, как сырье, наиболее подверженное окислительной порче.
Были выработаны шесть образцов: контроль (без дигидрокверцетина) и пять образцов с различным содержанием дигидрокверцетина от 0,001 до 0,02 % к массе сырья. Проведенные исследования (рис. 6) показали, что в образце, содержащем дигидрокверцетин в количестве 0,02 % к массе сырья, гидролитические и окислительные изменения протекают в три раза медленнее по сравнению с контрольным.
25,00
15 30 сутки
50
25,00
20,00
о е;
¡5 15,00 т
0)
х 10,00
и *
V
а
V с
5,00
0,00
/ ♦ Контроль ДГК
/ "
15
30
50
сутки
В Российской Федерации в мясной промышленности используется значительное количество замороженного мяса, в том числе и отечественного. В процессе замораживания и холодильного хранения мяса происходит такое нежелательное явление, как кристаллообразование, сопровождающееся разрушением целостности мышечных волокон, окислением и распадом жиров и белков, обесцвечиванием и усушкой мяса, влияние которого необходимо нивелировать.
В связи с этим была проведена работа по обобщению сведений о пищевых добавках и ингредиентах, обладающих криопротекторным действием, и изучено их влияние при введении в состав рассолов, на показатели качества мяса, изменяющиеся в процессе его замораживания, хранения — на первом этапе исследований, в течение 30 суток при температуре минус 18 °С и последующем размораживании.
Установлено, что введение криопротекторов в мясное сырье позволяет сократить потери мясного сока при размораживании в 10 раз при использовании в составе рассолов в качестве криопротекторов комбинации полифосфатов (опыт 1) и в 5 раз — при использовании полифосфатов и полисахаридов (опыт 2) (рис. 7).
Рис. 6. Динамика изменения перекисного и кислотного числа в образцах мяса птицы механической обвалки
Чтобы исключить возможность негативного воздействия дигидрокверцетина на организм потребителей изучали его генотоксичность. Выбранные дозировки дигидрокверцитина в цитогенетическом эксперименте методом «ДНК-комет» составили 1,5 и 150 мг/кг.
На основании анализа полученных данных установлена возможность расширения области применения ДГК в качестве антиокислителя в мясной промышленности. Это позволит отказаться от использования дорогостоящих импортных антиокислителей, например экстракта розмарина.
Рис. 7. Потери мясного сока в опытных и контрольных образцах после размораживания
Изучение закономерности образования кристаллов льда в мясе в процессе замораживания и последующего хранения показало, что наименьшие по размеру кристаллы образовались в опытном образце, который был инъецирован рассолом, содержащим смесь фосфатов и полисахаридов.
Важное место в оценке качества мясопродуктов занимает контроль за соблюдением научно обоснованных рецептур и определения сырьевого состава.
Наиболее перспективным для определения видовой принадлежности тканей животного и растительного происхождения в составе мясного сырья и мясопродуктов, является метод поли-меразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ), который позволяет выявлять видовую принадлежность близкородственных животных тканей, даже в незначительном количестве, в том числе в термообработанных мясных продуктах.
0
0
С целью идентификации сырья и термооб-работанных мясных продуктов были проведены исследования по определению нуклеотидной последовательности, на основе которых осуществлен синтез видоспецифичных праймеров к фрагментам ДНК животного и растительного происхождений (говядины, свинины, курятины, индюшатины и сои).
Было исследовано 60 образцов мяса и мясопродуктов импортного и отечественного производства с целью установления видового состава сырья. Установлено, что 18 % исследованных образцов по сырьевому составу не соответствовало информации указанной на этикетки.
Продолжалась работа по выявлению фальсифицированной мясной продукции гистологическими методами. В текущем году разрабатывались методы дифференцированного выявления растительных добавок и их формализация для дальнейшего введения в ранг ГОСТ «Гистологический метод определения растительных углеводных добавок» и «Гистологический метод определения растительных белковых добавок». Существенным преимуществом является применимость данных методов для оценки состава и качества сыпучих компонентов — каррагинана, соевых белковых продуктов, сухого молока и яичного порошка. Проведена разработка определительных таблиц и иллюстративного материала для демонстрации структурных характеристик идентифицируемых растительных полиса-харидных компонентов (каррагинан, камеди, горох, мука, крахмал).
В 2007 г. в институте была разработана методика определения содержания триптофана в мясном сырье и мясных продуктах методом собственной флуоресценции. Методика обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими методами количественного определения триптофана. Исключается стадия гидролиза исходных образцов и соответственно, потеря аминокислоты при гидролитической деструкции белков. В значительной степени сокращается продолжительность проведения анализа: с 16 ч для общепринятых методов до 2 ч, используются менее дорогие химреактивы.
Определенные результаты достигнуты в области разработки нового технологического оборудования. В отчетном году был изготовлен макетный образец устройства для тепловой обработки колбасных изделий в активированном потоке жидкого энергоносителя и проведены его испытания. С целью интенсификации процесса тепловой обработки колбасных изделий в жидком энергоносителе, предложен вариант процесса, основанный на перемещении с помощью вибрации колбасного батона относительно греющей среды (воды). Использование такого варианта тепловой обработки позволяет интенсифицировать теплопередачу от энергоносителя к обрабатываемому продукту, тем самым, сокра-
щая продолжительность тепловой обработки в 1,2 раза по сравнению с варкой в воде и 2,4 раза — в паровоздушной среде.
Также разработан действующий экспериментальный образец беспроводного прибора для контроля процесса стерилизации консервов, обеспечивающий последующую компьютерную обработку данных. Этот прибор может быть использован для контроля параметров тепловой обработки и других мясопродуктов.
Важным направлением деятельности института является работа в области стандартизации. Институт за счет внутренних резервов финансировал работу по созданию ряда стандартов ГОСТ «Крупный рогатый скот для убоя. Говядина в полутушах и четвертинах. ТУ»; ГОСТ «Мелкий рогатый скот для убоя. Баранина и козлятина в тушах и полутушах. ТУ»; ГОСТ «Свиньи для убоя. Свинина в тушах и полутушах», ГОСТ «Мясо. Разделка говядины на отрубы. ТУ», ГОСТ «Мясо. Разделка свинины на отрубы. ТУ». Создание указанных стандартов связано с тем, что существующая в Российской Федерации система оценки и классификации сельскохозяйственных животных и мяса не учитывает всего качественного разнообразия сырья и в этой связи не обеспечивает стимулирование роста производства и улучшения качества мяса, а так же внедрение интенсивных методов выращивания и откорма скота. Разработка этих объединенных ГОСТов вписывается в концепцию Белой книги Комиссии ЕС (Европейское продовольственное право) по принципу определения политики безопасности, охватывающей всю цепь производства пищевой продукции от производителя до потребителя и включающей в себя всех участников.
С 2007 г. досрочно введен в действие ГОСТ Р 52601 «Мясо. Разделка говядины на отрубы», неотъемлемой частью которого является технологическая инструкция. Для удобства работы со стандартом и технологической инструкцией специалистами института разработан плакат со схемой разделки отрубов, а для обучения обвальщиков разделке учебный анимационный фильм.
Разработки института были представлены на шести отечественных и международных выставках и отмечены 4 дипломами и 2 медалями.
Результаты научных исследований отражены в 189 публикациях, в том числе 4 монографиях и 1 учебном пособии. Получено шесть патентов, подано восемь заявок на изобретения.
