CC BY
18
УДК 664.91:637.5.07 Ил. 4. Библ. 7.
ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР НА ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ КОНСЕРВОВ «ГОВЯДИНА ТУШЕНАЯ ВЫСШИЙ СОРТ»
Кузнецова Т.Г., доктор вет. наук, Крылова В.Б., доктор техн. наук, Густова Т.В., канд. техн. наук ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»
EFFECT OF THE NEGATIVE TEMPERATURES ON MICROSTRUCTURE DESTRUCTION IN THE CANNED "STEWED BEEF OF TOP GRADE" PRODUCT
Kuznetsova T.G., Krylova V.B., Gustova T.V.
The Gorbatov's All-Russian Meat Research Institute
Ключевые слова:
консервы мясные, говядина, микроструктура, отрицательная температура, хранение
Реферат.
Работа посвящена исследованию микроструктуры консервов «Говядина тушеная высший сорт», изготовленных в соответствии с требованиями ГОСТ 32125 и хранившихся при отрицательной температуре. Смоделированы условия проведения опыта и определено время его проведения: консервы хранили при температуре минус 12 0С в течение 7 и 30 дней. В качестве контрольных образцов использовали образцы консервов, хранившихся в нормированных температурных условиях: от 0 до плюс 20 0С. Показаны характерные особенности структуры мышечной и соединительной тканей говядины, подвергнутой стерилизации. Установлено, что после 7 дней замораживания деструктивные изменения мышечных волокон выражены в разной степени в различных участках образца. Отмечена неоднородность распространения деструкции мышечных волокон по объему образцов, связанная с неравномерностью распределения кристаллов льда и с использованием мясного сырья от разных морфологических частей туши. При более длительном хранении консервов при низких температурах образцы приобретали новые структурные особенности: проявилось разрыхление компоновки мышечных волокон, формирование полостей с находящейся в них мелкозернистой белковой массой, что согласуется с результатами физико-химических исследований. Исследования будут продолжены на образцах консервов, заложенных на хранение при традиционных и аграви-рованных температурах.
Keywords:
сanned meat in pieces, beef, microstructure, negative temperature, storage
Summary.
The paper is devoted to the investigation of the microstructure of the canned goods "Stewed beef of top grade" produced according to the requirements of GOST 32125 and stored at the negative temperature. The conditions of the experiment were modeled and the time of its conduction was determined: the canned goods were stored at a temperature of -12 oC for 7 and 30 days. The samples of the canned goods stored at the normed temperature conditions (0 to 20 oC) were used as control samples. The paper demonstrates the characteristic peculiarities of the muscle and connective tissue structure in sterilized beef. It was established that after 7 days of freezing, the destructive changes in meat fibers were pronounced with various degrees in different areas of a sample. The heterogeneity in the distribution of muscle fiber destruction throughout the sample volume was observed, which was associated with the heterogeneous distribution of ice crystals and use of meat raw material from the different morphological parts of carcasses. Upon more durable storage of canned goods at low temperatures, the samples acquired new structural characteristics: the loosening of the muscle fiber arrangement and formation of cavities with fine-grain proteinous mass in them were observed, which corresponded to the results of the physico-chemical investigations. The obtained data will be used as a basis for development of recommendations on shelf-life reduction for sterilized canned meat in pieces upon storage of products at unregulated temperature parameters.
Введение
В Российской Федерации районы Крайнего Севера и приравненные к ним местности занимают 11,9 млн км2, где на территории 27 субъектов Федерации проживает свыше 11 млн человек (7 % населения России). Площадь арктических территорий превышает 2 млн км2 с населением около 1 млн человек [1].
Из истории
Официальный термин «Крайний Север» впервые был употреблен в «Положении о льготах для лиц, работающих на Крайнем Севере РСФСР», утвержденном ВЦИК и СНК РСФСР 10 мая 1932 г. для обозначения территорий расселения малочисленных народов Севера. Постановлением СНК СССР от 18 ноября 1945 г. были введены и утверждены понятия «Крайний Север и «Районы, приравненные к Крайнему Северу», определен перечень территорий, входящих в их состав [2].
Регионы Севера и Арктики исключительно неоднородны как по природно-климатическим факторам, так и по состоянию и условиям социально-экономического развития. Северные регионы России характеризуются неразвитостью магистральных электросетей, что затрудняет или делает невозможным обеспечение традиционных температурно-влажностных условий при транспортировании консервов до потребителя, а также и при их кратковременном хранении.
В настоящее время самой теме Севера уделяется достаточно большое внимание, этот регион остается в сфере особых интересов России. Но, по словам член-корреспондента РАН Касима Лайшева, говоря о развитии Севера, в большей степени имеют в виду внедрение новых технологий в газодобывающий комплекс, добычу других полезных ископаемых и оборону страны. Все как-то забывают о том, что развитие подразумевает интенсивную миграцию населения в регион. И всех этих людей необходимо кормить - без правильно подобранного рациона питания человек просто не сможет плодотворно работать в суровых условиях Крайнего Севера. Ведь северные территории отличаются значительными перепадами температур, наличием геомагнитных, гравитационных и радиационных аномалий. А воздействие неблагоприятных социальных и производственных факторов, информационных перегрузок, вызывающих дополнительную психическую усталость и эмоциональные стрессы, усугубляет негативные эффекты природных влияний [3].
Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года предусматривает повышение эффективности всех видов экономической деятельности в Арктической зоне Российской Федерации (далее - АЗРФ) с целью перехода к устойчивому социально-экономическому росту региона, повышению его конкурентоспособности в глобальной системе разделения труда с опорой на активное внедрение технологических, организационных и институциональных инноваций. Стратегия содействует укреплению национальной безопасности во всех сферах жизнедеятельности и поддержанию обороноспособности Рос-
сии в Арктике на высоком уровне, который полностью соответствует современным требованиям и адекватен характеру как существующих, так и потенциальных вызовов и угроз в военной сфере [4]. Постановлением Правительства России от 8 декабря 2008 года № 931 установлены нормы продовольственных пайков для военнослужащих и некоторых других категорий лиц, выполняющих специальные и другие задачи или находящихся в особых климатических условиях.
Минусовые температуры при хранении и транспортировке банок с мясными консервами могут привести к физическому бомбажу и нарушению герметичности банок. Скачкообразное изменение температур хранения и относительной влажности воздуха ведет к возрастанию скорости коррозии и разрушения консервной тары, что также сказывается на качестве продукта.
Исследования консервов после воздействия на них низких температур носят фрагментарный характер. Например, в 1825 г. мясные консервы, изготовленные в жестяной банке, были оставлены во льдах экспедицией О.Е. Коцебу и сохранили свое качество после 30 лет [5].
Не изменили своего качества и мясные консервы, заложенные в 1980 г. в вечную мерзлоту полуострова Таймыр для изучения особенностей их хранения и качества и пролежавшие в ней 25 лет. При микроструктурном исследовании консервов «Телятина тушеная» (рисунок 1) было установлено, что деструктивные изменения носят множественный характер в виде поперечных трещин. Под сарколеммой и между волокнами располагается мелкозернистая белковая масса. Пучки волокон деформированы. Соединительнотканные прослойки гомогенны. Существенных изменений в структуре основных компонентов образца в связи с длительным хранением продукта не выявлено [6].
Рисунок 1. Микроструктура образца консервов «Телятина тушеная»
Вопрос сохранения качества и безопасности продукции в нерегламентированных условиях хранения, в том числе отрицательных, раскрытый на основе экспериментальных данных по влиянию температур-но-влажностных условий актуален и важен как для разработчиков нормативных документов, так и для предприятий отрасли, широко использующих новые технологии изготовления консервов или устанавливающих сроки годности продукции.
Материалы и методы
В качестве объекта исследований взяты опытные образцы консервов «Говядина тушеная высший сорт» (ГОСТ 32125), изготовленные 23.01.16 в условиях ООО «Саввинский Пищевой Комбинат» в цельнотянутой жестяной банке № 8.
Выбраны и обоснованы продолжительности воздействия отрицательных температур (минус 12 0С) хранения мясных кусковых консервов исходя из климатических особенностей Российской Федерации. Приняты следующие варианты модельных условий:
1 - консервы подвержены замораживанию в течение 1 недели;
2 - консервы подвержены замораживанию в течение 4 недель.
Для определения влияния отрицательных температур на структуру мышечной ткани мясных консервов «Говядина тушеная высший сорт» выбран метод гистологического анализа с использованием сканирующей электронной микроскопии. Подготовку образцов консервов для электронной микроскопии проводили по методике Истее И^Б. [7]. Для проведения исследования использовали сканирующий электронный микроскоп 1ео1-840 А (Япония).
Микроструктурные исследования позволяют судить как о структуре продукта в целом, так и об изменениях, происходящих в отдельных участках и компонентах исследуемых объектов. Подтверждающие результаты гистологии использованы методы определения фракций азота [8], щелоче- и водорастворимых белков [9], перекисного (ГОСТ Р 54346) и тиобарбиту-рового чисел (ГОСТ Р 55810).
Результаты и их обсуждение
На микроструктуру исследуемых образцов, кроме хранения их при отрицательных температурах, уже оказали влияние предварительное измельчение мяса и тепловая обработка - стерилизация, что легко проследить на рисунке 2. Микроструктура мышечной ткани мясных консервов, изготовленных из охлажденного сырья, характеризовалась прямыми мышечными волокнами, свободно лежащими по отношению друг к другу (рисунок 2 а). Ядра волокон гомогенны, поперечная исчерченность хорошо выражена или ослаблена, длина саркомеров составляет 2,7-2,9 мкм. Электронно-микроскопические исследования показали, что в процессе тепловой обработки сарколемма мышечных волокон набухала, приобретала гомогенную структуру, отмечалось экстрагирование растворимых белков под сарколемму волокон и межволоконные пространства.
Экстрагированию подвергались в первую очередь саркоплазматические белки и белки 1-дисков миофи-брилл. Миофибриллы волокон разрыхлены, 7-диски постепенно разрушаются, что приводит к ослаблению поперечной исчерченности мышечных волокон. Деструктивные изменения выявлены в виде микротрещин или отдельных узких поперечных трещин, что является характерной особенностью используемого охлажденного мяса. Под отслоившейся сарколеммой, а также между волокнами выявлена мелкозернистая белковая масса, образовавшаяся в результате распада белков, в том числе миофибриллярной субстанции (рисунок 2 а, б). Коллагеновые пучки соединительной ткани гомогенизированы, их структура стала однородной, а местами разрушена, снижены тинкториаль-ные свойства. Тепловая обработка оказала влияние на состояние жировой ткани, которое выражено частичным разрушением оболочек липоцитов и выходом содержимого жировых клеток в жидкую фазу образца.
б)
Рисунок 2. Сканограмма. Микроструктура консервов «Говядина тушеная высший сорт» после стерилизации.
a. формирование мелкозернистой белковой массы после стерилизации. Ув.х540;
b. набухание и гомогенизация сарколеммы мышечных волокон. Ув.х2000
Известно, что характер распределения кристаллов, их количество, форма, размер, структура и связанная с ними степень разрушения морфологических элементов мышечной, соединительной и других структурных
компонентов мясного сырья в основном зависят от режимов и способов замораживания. В продуктах, прошедших тепловую обработку, в нашем случае - консервов, эти изменения будут иметь свои особенности и зависеть, в том числе, от длительности и стабильности воздействия низких температур. Так, микроструктура мышечной ткани образца мясных консервов (рисунок 3), выработанного из охлажденного мясного сырья, хранившегося при температуре минус 12 0С в течение 1 недели, характеризовалась прямыми или слегка волнистыми волокнами мышечной ткани с четко
б)
Рисунок 3. Сканограмма. Микроструктура консервов «Говядина тушеная высший сорт», хранившихся в течение 1 недели при температуре минус 12 0С
a. деструкция мышечных волокон с нарушением целостности сарколеммы. Ув.х540;
b. умеренная деструкция мышечных волокон, формирование мелкозернистой белковой массы.
выраженными границами, местами межволоконные пространства расширены, пучки мышечных волокон деформированы. В волокнах, содержавших кристаллы, поперечная исчерченность ослаблена или отсутствует. Деструктивные изменения мышечных волокон выражены в разной степени в различных участках образца. Неоднородность распространения деструкции мышечных волокон по объему образцов связана, по-видимому, с неравномерностью распределения кристаллов льда и с использованием мясного сырья от разных морфологических частей туши, отличающихся по строению мышечной ткани, в частности, различным соотношением типов мышечных волокон. Известно, что гликолитические мышечные волокна подвергаются деструкции в большей степени по сравнению с окислительными. В связи с этим в отдельных участках образца деструктивные изменения мышечной ткани носили множественный характер и выявлены в виде узких поперечных трещин с частичной фрагментацией волокон и нарушением целостности сарколеммы, в других - степень их разрушения ниже и выражена преимущественно образованием микротрещин и отдельных поперечных разрывов волокон с сохранением целостности сарколеммы (рисунок 3 а, б). Микроструктурные исследования показали, что в процессе замораживания усиливается формирование мелкозернистой белковой массы в участках локализации кристаллов льда, нарушения целостности волокон, в соединительнотканных прослойках и в межволоконном пространстве. Соединительнотканные прослойки мышечной ткани разрыхлены.
При более длительном хранении консервов при низких температурах - минус 12 0С в течение 4 недель (рисунок 4) образцы приобретают новые структурные особенности. Влияние замораживания образца проявляется дальнейшим разрыхлением компоновки мышечных волокон, формированием полостей с находящейся в них мелкозернистой белковой массой, ослаблением поперечной исчерченности волокон, увеличением мелкозернистой белковой массы между мышечными волокнами и их фрагментами. Мышечные волокна подвержены множественной деструкции, принимающей распространенный характер по всему объему образца. Повсеместно деструктивные изменения волокон выявлены в виде множественных широких поперечных трещин, в основной массе волокна фрагментированы, целостность сарколеммы нарушена. В участках деструкции волокон, между ними, в соединительнотканных прослойках обнаружено значительное количество мелкозернистой белковой массы, образовавшейся в результате разрушения миофибрилл множественными кристаллами льда в процессе хранения образцов. Миофибриллы волокон разрыхлены, их 7-пластинки исчезли, актиновые миофиламенты гранулированы и агрегированы с 7-пластинками.
В процессе замораживания в течение 4 недель существенных изменений в структуре жировой ткани, кроме незначительного разрыхления структуры не отмечено.
Данные гистологических исследований коррелиру-
ют с полученной в результате анализа динамикой накопления и убыли белковых фракций. Так, воздействие отрицательной температуры в течение 4 недель хранения на продукт привело к значительному накоплению в структуре мышечной ткани мелкозернистой массы, хорошо видимой на сканограммах, и, одновременно с этим, отмечено увеличение на 13,5 % содержаний водорастворимого белка и на 4,2 % солерастворимого белка (по отношению к данным после 1 недели замораживания), что подтверждает разрушительное воздействие кристаллов льда в большей степени на саркоплазма-тические белки мышечных волокон. Кроме того, разрушительное действие низких температур на белки демонстрируют и данные количественных колебании остаточной и пептидной фракций азота в течение 4 надель:
Пептидный азот
Остаточный азот + 398%
-о
- 85,6%
Образовавшиеся перекиси в исследуемый период времени (отмечен рост величины показателя на 9,2 % в период с 1 недели замораживания до 4 недель) подвергаются сложным химическим превращениям.
По содержанию вторичных продуктов окисления по реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой выявлено отсутствие выраженных окислительных процессов. Через 4 недели хранения консервов при низких температурах величина ТБЧ в образцах ниже установленной для мясных кусковых консервов нормы в 2 раза. Это обусловлено тем, что в такой сложной многокомпонентной системе, как мясные консервы, происходит связывание окисленных липидов с белками и продуктами их расщепления, что тормозит дальнейшее развитие цепной реакции.
а) б)
Рисунок 4. Сканограмма. Микроструктура консервов «Говядина тушеная высший сорт», хранившихся в течение 4 недель при
температуре минус 120 С.
a. фрагментация мышечных волокон. Ув.х 540;
b. разрыхление соединительнотканных прослоек. Ув.х2000.
Таким образом, на первом этапе исследований консервов подвергшихся воздействию отрицательных температур можно говорить о существенном влиянии условий хранения на микроструктурные показатели морфологических компонентов мяса, выражающихся в первую очередь в усилении деструктивных процессов в мышечной и соединительной ткани. Результаты гистологических исследований коррелируют с результатами физико-химических исследований белковой и жировой составляющей мясных консервов. Исследование микроструктурных изменений мышечной ткани и характер биохимических трансформаций белков и жиров продукции будут продолжены на образцах консервов «Говядина тушеная высший сорт», заложенных на хранение при традиционных и аггравиро-ванных температурах.
© КОНТАКТЫ:
Кузнецова Татьяна Георгиевна а labsens@mail.ru
Крылова Валентина Борисовна Густова Татьяна Владимировна а krylova-vniimp@yandex.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Васильев В.В., Селин В.С. Целевые ориентиры и этапы комплексного районирования северных территорий // Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Развитие севера и Арктики: проблемы и перспективы». - Апатиты, 2012, С. 16-17.
2. Квашнина, С.И. Здоровье населения на Севере России (социально-гигиенические и экологические проблемы): Монография. - Ухта УГТУ, 2011. - 260 с.
3. Хрулева Т. Зачем нам сельское хозяйство на Крайнем Севере/Информационное агентство «Росбалт», 21 октября 2014 г.
4. Стратегия развития арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года (утв. Президентом Российской Федерации 8 февраля 2013 г. № Пр-232)
5. Грживо, В.С. Пищевая ценность и химический состав консервов. / В.С. Грживо. - М.: Пищепромиздат, 1957. - 207 с.
6. Вечная мерзлота на страже качества продукции (От экспедиции Эдуарда Толля в будущее). История, результаты и перспективы уникального эксперимента по длительному хранению пищевых продуктов в условиях вечной мерзлоты / Под общей редакцией А.Б. Лисицына, Д.Ю. Гогина.- М.: Эдиториал сервис, 2011.- 222 с.
7. Rowe R.W.D. Muscle sample preparation for scanning electron microscop.// Meat science// 1985. - №10, 4- Р. 275-284.
8. Соколов, А.А. Техно-химический контроль в мясной промышленности. / А.А.Соколов - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1953. - 259 с.
9. Соловьев, В.И. Созревание мяса. Теория и практика процесса / В.И. Соловьев. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - 340 с.
REFERENCES:
1. Vasiliev V.V., Selin V.S. Tselevye orientiry i aetapy komplek-snogo raionirovanija severnych territoriyi [Vasiliev V.V., Selin V.S. Benchmarks and stages of complex zonation of the Northern territories // Proceedings of the inter-regional scientific-practical conference "Development of the North and Arctics: problems and prospects", Apatity, November 14-16, 2012, pp. 16-17.
2. Kvashnina S.I. Zdorovye naseleniya na Severe Rossii (sozial-no-gigienicheskie b aekologicheskie problem) [Kvashnina S.I. Population health in the North of Russia (social-hygienic and ecological problems): Monograph . - Ukhta, UGTU, 2011. - 260 pages.
3. Khruleva T. Zachem nam selskoe chozyayistvo na Krayinem Severe? [Khruleva T. Why do we need agriculture in the Far North?/ Information agency "Rosbalt", October 21, 2014.
4. Strategiya razvitiya arkticheskoyi zony Rossiyiskoyi Federa-zii i obespecheniya nazionalnoyi bezopasnosti na period do 2020 goda (utv. Prezidentom Rossiyiskoyi Federazii 8 fevralya 2013 g. № Pr-232) [The strategy for the development of the Arctic Zone of the Russian Federation and the national security strategy for the period up to 2020. (approved by the President of the Russian Federation on February 8, 2013, No. np-232)
5. V.S. Grzhivo. Pichevaya zennost I chimicheskiyi sostav konservov. / V.S. Grzhivo. - M.: Pichepromizdat, 1957. - 207 s. [V.S. Grzhivo. Food value and chemical composition of canned goods. M.: Pishchpromizdat, 1957 - 207 pages.
6. Vechnaya merslota na strazhe kachestva produkzii (Ot aekspedizii Aeduarda Tollya v buduchee). Istoriya, resultaty i perspektivy unikalnogo aeksperimenta po dlitelnomu chraneniyu pichebych produktov v usloviyach vechnoyi merzloty [Permafrost on the guard of product quality (Beginning from the expedition of Eduard Toll to the future). The history, results and prospects of the unique experiment on the long-term storage of food products in the conditions of permafrost / Under the general editorship of A.B. Lisitsyn, D.Yu. Gogin.- M.: Editorial service, 2011.- 222 pages.
7. Rowe R.W.D. Muscle sample preparation for scanning electron microscop.// Meat science// 1985. - №10, 4- P. 275-284.
8. Sokolov, A.A. Tehno-chimicheskiji control v mjasnoji promychlennosti. / A.A Sokolov - M.: Legkaja I pichevaja promychlennost, 1953. - 259 s. [Sokolov, A.A. Techno-chemical control in meat industry / A.A. Sokolov - M.: Light and food industry, 1953. - 259 pages.
9. Soloviev, V.I. sozrevanie mjasa. Teorija i praktika prozessa / V.I. Soloviev. - M.: Pichevaja promychlennost, 1966. - 340 s. [Soloviev, V.I. Meat ageing. Theory and practice of the process/ V.I. Soloviev. -M.: Pishchevaya promyshlennost, 1966. - 340 pages.
Подписка на информационно-аналитическое обозрение «РЫНОК мяса и мясных продуктов» на 2016 год
Периодичность выхода обзора - ежемесячно.
Стоимость годовой подписки: 2926 руб. (2660 руб. + 266 руб. НДС), бумажный носитель.
3138,80 руб. (2660 руб. + 478,80 руб. НДС), электронный носитель. Справки по тел: +7 (495) 676-64-11 Подписка: тел./факс: +7 (495) 676-61-01
ПОДПИСНОЙ КУПОН
Издание: ИАО «РЫНОК мяса и мясных продуктов»_
Срок подписки: годовая / полугодовая__
Адрес подписчика:_
(почтовый индекс, область, район, город, улица, дом, корпус, № офиса)
Наименование предприятия, организации_
Контактный телефон, факс (код города)_
Адрес электронной почты_
Фамилия, имя, отчество
