CC BY
168
На сегодняшний день известно более 300 направлений использования хитозана и его производных. Во всем мире хитозан находит широкое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Хитин и хитозан широко используют в биотехнологии, сельском хозяйстве, бумажной промышленности как средства для очистки, в парфюмерии и косметике, ветеринарии [2].
В последние 30 лет хитозан вызывает значительный интерес у исследователей и производителей с точки зрения использования его в пищевой промышленности. Сегодня потребители все больше обращают внимание на продукты питания, содержащие полезные ингредиенты: витамины, минеральные вещества, антиокси-данты и пищевые волокна, к которым относят клетчатку, крахмал, пектин, камедь, инулин, каррагинаны, альги-наты и хитозан [1, 11, 14].
Пищевые волокна обладают важнейшими диетическими свойствами: улучшают перистальтику кишечника, нормализуют микрофлору, сорбируют и выводят из организма тяжелые металлы, токсины, холестерин. Всемирная организация здравоохранения определила рекомендуемую дозу потребления пищевых волокон - не менее 30 г в сутки. В России тенденция введения пищевых волокон в мясные изделия находится на стадии развития [3, 4].
Хитозан - ацилированный хитин -продукт, полученный после удаления ацила. По химической структуре он относится к полисахаридам, мономер хитина - Ы-ацетил-1,4-Ь-0-глюкопиранозамин. При деацетили-ровании хитина получается хитозан. По химической структуре - это сополимером й-глюкозамина и Ы-аце-тил-й-глюкозамина.
Хитозан - высокомолекулярный полимер, к основным характеристикам которого относятся степень деа-цетилирования и молекулярная масса [5]. Он широко распространен в природе, является компонентом клеточной стенки большинства плесневых грибов и некоторых водорослей, наружной оболочки членистоногих
УДК 637.52
Применение хитозана
в мясной индустрии
Е.А. Петрова, О.А. Легонькова, д-р техн. наук Московский государственный университет пищевых производств
Ключевые слова: хитин; хитозан; мясная индустрия; мясные продукты; защитное покрытие; консервант.
Key words: chitin; chitosan; meat industry; meat products; protective cover; preservative.
[11] и червей, некоторых органов моллюсков. В пищевой промышленности хитозан рассматривается как пищевое волокно [10].
Использование хитозана в технологии пищи определяется функциональными свойствами и практически полным соответствием требованиям, предъявляемым к пищевым добавкам [6].
Благодаря своей химической природе хитозан способен к разным видам химического взаимодействия.
Хитозан нерастворим в воде, однако растворим в большинстве одноосновных органических кислот (уксусная, молочная, пропионовая, яблочная). Способен связывать тяжелые металлы (медь, цинк, никель, кобальт, молибден, ванадий, титан, рутений, стронций), обладает геле-образующей и эмульгирующей способностями, селективностью (способностью разделять металлы: железо и медь, никель и железо, кадмий и никель), бактериостатичностью (тормозит рост и размножение бактерий, подавляет рост плесени), полной биосовместимостью с тканями организма.
Широкие возможности использования продуктов химического превращения хитозана в сочетании с нетоксичностью и биодеградируемос-тью делают его весьма ценным веществом для практического применения. Свойства хитозана в значительной степени зависят от его молекулярной массы и степени деацети-лирования [12].
Мясная отрасль - перспективное направление использования хитоза-на с целью обогащения мясных продуктов пищевыми волокнами, одновременно решая технологические задачи: формирование необходи-
мой консистенции и улучшение функциональных свойств мясных изделий [7].
В целом в пищевой промышленности хитозан используют в качестве загустителя и структурообразователя для продуктов диетического питания, способствующих выведению радионуклидов и тяжелых металлов из организма, снижению уровня холестерина; для создания паст, эмульсий, соусов; для сохранения свежести фруктов и овощей; осветления пива, соков; в коптильных препаратах, в роли адгезива и пленкообра-зователя.
Введение в рецептуру продуктов определенных групп высокомолекулярных соединений хитозана позволяет направленно влиять на структу-рообразование пищевых систем, повышать их устойчивость при воздействии технологических факторов, способствовать снижению потерь
Мясная отрасль - перспективное направление использования хитозана с целью обогащения мясных продуктов пищевыми волокнами.
массы при тепловой обработке и холодильном хранении.
В настоящее время различные марки хитозана в производстве мясных продуктов применяют редко. Известны научные работы, подтверждающие высокие антимикробные и противоплесневые свойства хитозана в мясных продуктах, что позволяет применять его как природный консервант, как защитное покрытие, нанесенное на поверхность мясного продукта [8].
При использовании раствора или суспензии консервантов, содержащих 0,5-0,6 % хитозана для мясных продуктов, предназначенных для консервирования, срок их хранения увеличивался (после погружения в смесь консервантов и упаковывания
СЫРЬЕ И ДОБАВКИ
в пакеты) до нескольких месяцев при комнатной температуре.
Проведенные исследования эффективности хитозана в качестве консерванта для мяса показали, что в водной среде он (0,01 %) ингиби-рует рост некоторых спорообразую-щих бактерий: Bac. subtilis, E. coli, Pseudomonas tragi и Staphylococcus aureus. В мясных продуктах раствор хитозана в концентрации 0,5-1 % в процессе их хранении при 4 *C в течение 10 сут подавлял рост спорооб-разующих бактерий, уменьшал окисление липидов, ингибировал процессы гниения, в результате улучшались сенсорные характеристики исследуемых продуктов. Хитозан также оказывал положительный эффект на стабилизацию цвета мяса во время хранения. 1,5 %-ный раствор хитозана в 0,7%-ном растворе уксусной кислоты ингибировал рост спорооб-разующих бактерий в свежем мясе и свежих куриных яйцах при комнатной температуре.
Комбинация хитозана с карноци-ном (бактериоцин, продуцируемый Carnobakterium piscicola) и сульфитом низкой концентрации при введении в свежий свиной фарш для сосисок подавляет рост гнилостных микроорганизмов. Хитозан обладает антиокислительными свойствами, что также позволяет применять его в составе мясных продуктов для повышения качества и продления сроков годности.
В последние годы в мясной промышленности достаточно активно хитозан стали использовать в ка-
В последние годы в мясной промышленности достаточно активно хитозан стали использовать в качестве защитного покрытия.
честве защитного покрытия. Широкое распространение получают съедобные пленки и покрытия на основе хитозана и его производных. Функциональные свойства таких пленок соответствуют свойствам обычных упаковочных материалов, в частности они имеют приблизительно такую же прочность на растяжение, как полиэтилен низкого давления.
Пленка хитозана, способствующая продлению срока хранения, вероятнее всего, играет роль барьера, регулирующего проникновение кисло-
рода воздуха и испарение воды. Механизм антибактериального действия на микроорганизмы объясняется влиянием хитозана на целостность наружной мембраны микробных клеток и усилением ее проницаемости до пределов несовместимых с жизнедеятельностью особи.
Однако в отечественной и зарубежной научной литературе отсутствует информация об использовании хитозана различной степени де-ацетилирования при производстве мясных продуктов эмульсионного типа и защитных пленкообразующих покрытий на его основе, о влиянии его на функционально-технологические свойства мясных эмульсий, качество и микробиологические показатели готовой продукции.
Для снижения микробной обсеме-ненности поверхности мясных продуктов была изучена эффективность орошения баранины и мяса кроликов растворами органических кислот в комплексе с хитозаном [9]. В результате разработаны композиционные консервирующие смеси на основе органических кислот, регуляторов кислотности и хитозана, изучено их влияние на биохимические и микробиологические процессы в баранине и мясе кроликов в течение пролонгированного хранения в охлажденном виде. Орошение мелкокусковых и крупнокусковых отрубов баранины и тушек кроликов исследуемыми смесями позволяет пролонгировать сроки хранения в охлажденном виде в 1,5-2 раза по сравнению с рекомендуемыми сроками для мяса данных видов животных.
На основании антисептических свойств хитозана было разработано защитное покрытие для обработки поверхности фаршевых мясных изделий (паштетов). Была изучена возможность использования этого природного пищевого полисахарида в качестве микостатического и бакте-риостатического агента для пищевого покрытия. Для этого из растворов на основе хитозана с добавлением крахмала, клетчатки или желатина получали соответствующие пленки, которые исследовали на растяжение, прочностные свойства, влагопогло-щение, мико- и бактериостатичес-кие свойства. Пленки наносили на поверхность формованных мясных паштетов.
Установлено, что применение защитного покрытия на основе хитоза-на существенно снижает активность воды во всех рецептурах исследованных мясопродуктов, что подтверждает благоприятное влияние по-
крытия на микробиологическую стабильность и стойкость при хранении. Микробиологические показатели в процессе хранения мясопродуктов соответствовали нормам, определенным в СанПиН 2.3.2 1078-01.
Известен состав защитного пленкообразующего покрытия для мяса и мясных продуктов, содержащий одно-трехосновную органическую кислоту, хитозан, полимер и воду. Покрытие на продукт наносится путем его орошения или погружения, либо продукт упаковывается в отлитую из состава пленку. Использование покрытия позволяет снизить естественные потери продукта при хранении, а также избежать микробиологической порчи, так как состав обладает антисептическим действием.
Благодаря тому, что хитозан проявляет антимикробные, барьерные и бактериостатические свойства, появилась возможность его применения для обработки им или его производными колбасных оболочек в процессе производства. Искусственные белковые оболочки успешно заменяют дефицитное естественное кишечное сырье.
Хитозан используют для получения окрашенной белковой оболочки «Белкозин» путем применения гид-ролизатно-хитозано-пигментной (ГХП) суспензии. Полученные оболочки проявляют детоксикацию к формальдегидам и к коптильным веществам. Данный способ может быть использован при изготовлении оболочек для формовки вареных, варено-копченых, полукопченых и сырокопченых колбас, а также сосисок.
Эмульгирующая способность хитозана проявляется при определенных условиях (содержание полимера, температура и рН среды, способ перемешивания компонентов). Она возрастает в сочетании с анионным полисахаридом - агаром, некоторыми белками животного и растительного происхождения. Применение хитозана как эмульгатора позволяет получить стабильную эмульсию, улучшающую функционально-технологические свойства продукта.
Изучена возможность использования хитозана в составе мясорас-тительных консервов, а также его влияние на режимы гомогенизации [13]. Для получения стабильной высококачественной эмульсии авторы использовали хитозан с молекулярной массой 370 кДа, степенью деа-цетилирования 0,89. Хитозан вводили в состав мясорастительной
эмульсии, изготовленной по двум рецептам.
Далее изучали влияние массовой доли хитозана, вносимого в эмульсию в виде раствора в 1 %-ной лимонной кислоте, на ее реологические и функционально-технологические свойства: водоудерживающую и жироудерживающую способности. Показатели водоудерживающей и жироудерживающей способностей и реологические свойства возрастают с увеличением массовой доли хито-зана. С физико-химической точки зрения повышение эффективной вязкости достигается вследствие образования между молекулами основных и дополнительных типов связей (ионных и водородных).
Функционально-технологические и реологические свойства улучшаются с увеличением содержания вносимого хитозана. Однако массовая доля 0,06 % - это оптимальное количество, так как дальнейшее увеличение приводит к нежелательному изменению органолептических показателей - появляется вяжущий привкус.
Разработана также пищевая добавка для мясных изделий, включающая пищевую кровь, растительный белок, молочный белок, костный пищевой жир, воду, крахмал, желатин и хитозан. Добавка обладает высокими эмульгирующими и гелеобра-зующими способностями, что позволяет получать мясной продукт с высокими функционально-технологическими показателями.
В технологии формованных мясных продуктов хитозан также может использоваться как структурообразующий агент, повышающий значения реологических характеристик пищевых масс. Он обладает свойством соединять в упорядоченную структуру фрагменты материалов различного влагосодержа-ния.
Формирование фаршевых мясных изделий с добавкой хитозана сопровождается изменением макроструктуры продукта. Раствор хитозана после внесения его в материал располагается в пространстве между гранулами в виде сплошного слоя, непрерывность которого с течением времени нарушается. В связи с уплотнением геля и уменьшением его объема между границами мяса образуются пустоты. К концу становления структуры образуется прочная конструкция, связанная тонкими волокнами и пленками хитозана.
В особую группу выделяют хитин-глюкановый комплекс, его получают
из мицеллиальных грибов как аналог пищевых волокон. Хитин-глюка-новый комплекс относится к диетическим волокнам, он не усваивается организмом человека. а в кислой среде желудка образует раствор высокой вязкости. В качестве лечебно-профилактической добавки данный комплекс, так же, как хитозан, проявляет свойства энтеросорбента, им-муномодулятора, регулятора кислотности желудочного сока, активирует деятельность желудка.
Таким образом, обогащенные пищевыми волокнами мясопродукты способствуют улучшению состоянию здоровья благодаря позитивному физиологическому воздействию на процессы, связанные с функционированием желудочно-кишечного тракта.
Использование хитозана в производстве мясных продуктов позволит получать мясные изделия с улучшенными лечебно-профилактическими свойствами для снижения содержания холестерина в крови, уменьшения отложения жира в организме, как сорбента тяжелых металлов и радионуклидов благодаря его хорошей совместимости и безопасности. Уникальные характеристики хитоза-на и его производных дают основание для более глубоких исследований по его применению в мясной промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Разработка и расширение сферы применения биологически активных препаратов на основе сырья природного происхождения/А.И. Абдулов [и др.]//Материалы Четвертого Съезда Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова. - М., 2006. - С. 8-10.
2. Бабак, В.Г. Коллоидные свойства производных хитина и хитоза-на. Теория и практическое применение. - В кн.: «Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение»/В.Г. Бабак; под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - С. 201-216.
3. Бараненко, Д.А. Защитное пленкообразующее покрытие для мяса и мясопродуктов (варианты)/Д.А. Бараненко, В.С. Колодязная//Патент РФ № 2352126. - 2009.
4. Бучахчан, Ж.В. Научное обоснование использования хитозана при производстве мясопродуктов/Ж.В. Бучахчан, Е.А. Шепило, В.В. Садо-вой//Материалы Пятой межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России». - Ставрополь, 2005.
5. Быкова, В.М. К вопросу определения хитозана в различных компо-зициях/В.М. Быкова, Л.И. Кривоше-ина, Е.А. Ежова//Новые достижения в исследовании хитина и хитозана. -2001. - № 6. - С. 269-270.
6. Динзбург, Л.И. Защитные пищевые покрытия/Л.И. Динзбург//Мяс-ные технологии. - 2008. - № 1. - С. 44-47.
Обогащенные пищевыми волокнами мясопродукты способствуют улучшению состоянию здоровья.
7. Евдокимов, И.Л. Основные направления применения хитозана в мясной промышленности/И.Л. Евдокимов, С.В. Василисин, Л.Р. Алиева.- Ставрополь: СевКавГТУ, 2004.
8. Куркина, Е.А. Перспективы использования хитозана при производстве мясных продуктов/Е.А. Кур-кина, В.В. Садовой//Мясная индустрия. - 2006. - № 6. - С. 36-38.
9. Магомедова, О.В. Влияние орошения мяса баранины и крольчатины органо-минеральными консервантами на биохимические, микробиологические процессы и сроки хранения в охлажденном виде/О.В. Магомедова//Автореферат дис. ... канд. биол. наук - Дубровицы: ВНИ-ИЖ, 2005.
10. Нудьга, Л.А. Производные хитина и хитозана и их свойства. - В кн.: «Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение»/Н.А. Нудьга; под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - С. 141-177.
11. Петров, В.А. Материалы Третьей конференции «Совершенствование производства хитина и хитозана из панцирьсодержащих отходов криля и пути их использова-ния»/В.А. Петров, Г.А. Тарасенко. -М.: ВНИРО, 1992. - С. 51-56.
12. Сафронова, Т.М. Свойства растворов хитозана/Т.М. Сафронова. -Владивосток: Дальрыбвтуз 2000.
13. Шестопалова, И.А. Влияние режимов гомогенизации и хитозана на качество мясорастительных консер-вов/И.А. Шестопалова, В.С. Коло-дязная//Мясная индустрия. -2008. - № 11. - С. 50-53.
14. Shina, N. Применение хитозана в производстве пищевых продуктов/ N. Shina, К. Obara//Food ind. -1990. - Vol. 33. - № 18. - С. 25-32.
