CC BY
12
УДК 665.939.12:637.5 DOI: 10.21323/2071-2499-2019-5-16-18 Табл. 1. Ил. 2. Библ. 8.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛЛАГЕНА В МЯСНОЙ ПРОДУКЦИИ
Харина А.П.1, Курзова А.А.1, Гиро Т.М.2, доктор техн. наук, Кузнецова Т.Г.1, доктор вет. наук, Вострикова Н.Л.1, канд. техн. наук
1 ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
2 Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова Ключевые слова: животный белок, коллаген, оксипролин, гистология Реферат
Проведены исследования сырых и термообработанных модельных фаршевых систем с разным процентом внесённого свиного и говяжьего коллагенового белка. Рассмотрен комплекс методов для оценки качества мясных продуктов, изготовленных с применением коллагенсодер-жащего сырья. Показано рентабельное использование быстрых методов в пользу как достоверности, так и высокой производительности.
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF METHODS FOR DETERMINING COLLAGEN IN MEAT PRODUCTS
Kharina A.P.1, Kurzova A.A.1, Giro T.M.2, Kuznetsova T.G.1, Vostrikova N.L.1
1 Gorbatov Research Center for Food Systems
2 Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov
Key words: animal protein, collagen, hydroxyprollne, histology
Summary
Studies of raw and heat-treated model minced systems with different percent of introduced pork and beef collagen protein are conducted. A set of methods for assessing the quality of meat products made with the use of collagen-containing raw materials is considered. Profitable use of fast methods in advantage is shown to both reliability and high performance.
Введение
Рынок мяса и мясных продуктов является одним из крупнейших рынков продовольственных товаров, имеющий весьма устойчивые традиции, его состояние оказывает существенное влияние на другие рынки продовольственного питания. Значение мяса и мясных продуктов в питании населения определяется тем, что они являются источником полноценного белка, жира, минеральных веществ, а также витаминов, потребление которых является необходимым для нормального функционирования организма.
К 2050 году Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) прогнозируют увеличение потребления мяса и мясных продуктов в развивающихся странах с 30 до 44 кг на душу населения, при этом в мире общее потребление должно увеличиться с 41 до 50 кг на душу населения [1].
Однако рост цен (оптовые цены на мясо в РФ в 2018 году превысили все ранее отмеченные на рынке значения) и снижение импорта мясных продуктов (объём импорта основных видов мяса в 2018 году сократился примерно на 40%) указывают на необходимость применения дополнительных технологий и добавок в целях снижения себестоимости и повышения выхода готового продукта [2].
Для преодоления разрыва между потребностью в белке и его реальным потреблением используют различные заменители животного белка и другие растительные добавки при производстве мясных продуктов, с использованием которых на выходе получают равноценную замену мясу, не уступающую натуральному сырью по химическому составу.
В настоящее время предлагается большое количество технологий изготовления и рецептур мясных продуктов с использованием добавок на основе растительного сырья. Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили соевые белки, которые, ввиду своей специфичности, нельзя рассматривать как равноценную замену мышечному белку. Одним из факторов, ограничивающих применение сои в пищевой промышленности, является её аллергенный потенциал.
В свою очередь, использование животных белков является более перспективным направлением, так как они имеют, как правило, нейтральный запах и мясной вкус. Питательная ценность животного белка выше, чем растительного, перева-риваемость животных белков составляет 70-80 %, тогда как растительных белков -лишь 54-75%. Ежедневная потребность организма человека в белке животного происхождения составляет 50 г, а в растительных белках - 68 г в сутки [3].
Животные белки богаты коллагеном, который является основным белком соединительной ткани. При окислении пролинового радикала внутри молекул коллагена образуется аминокислота, практически не встречающаяся в других белках - оксипролин [4]. По содержанию оксипролина можно судить о фальсификации животных белков за счёт добавления к ним крахмала, белков растительного происхождения и других компонентов [5].
При изучении большого объёма статистических данных содержания коллагена в мясном сырье предоставляется возможным также дальнейшее сравнение полученных значений для определения категорий мяса.
Существующие методы физико-химического и микроструктурного анализа состава мясной продукции в настоящее время используются нешироко ввиду своей специфичности. Вместе с тем их использование при исследовании качества мясной продукции, идентификации её состава обосновано и не преследует цель ограничить использование в мясной промышленности различных пищевых добавок, которые приводят к удешевлению продукции, более полному использованию мясного и растительного сырья, приданию продукции новых качественных характеристик. В то же время фальсификация продуктов, в том числе и несоответствие заявленному составу, должна быть исключена, а потребитель мясных продуктов должен иметь полную информацию о составе продукта, что, в свою очередь, регламентируется в ТР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части её маркировки». Подтверждение соответствия продукта заявленному составу возможно только при комплексном исследовании продукта с применением методов качественного и полуколичественного гистологического анализа, а также физико-химических методов исследований.
Целью настоящего исследования было изучение и сравнительная характеристика различных методов исследования коллагенового белка в мясной продукции как одного из основных показателей качества мясного профиля.
Материалы
и методы исследования
Для проведения сравнительной характеристики были использованы 3 основных методики определения коллагено-вых белков:
► определение оксипролина в пересчёте на массовую долю коллагена спектро-фотометрическим методом. Исследование проводилось по ГОСТ 23041-2015 [6]. Метод основан на выделении L-ок-сипролина при кислотном гидролизе пробы продукта, проведении цветной реакции с продуктами окисления с образованием соединения красного цвета и фотометрическом измерении оптической плотности раствора при длине волны (558 ±2) нм. Диапазон измерений составлял от 0,003 до 1,000 % включительно [7];
► определение массовой доли коллагена на инфракрасном анализаторе (ИКА) FoodScan2 (FOSS). Метод основан на измерении относительной интенсивности инфракрасного излучения и регистрации спектров поглощения анализируемых проб в ближней инфракрасной области в двух спектральных диапазонах длин волн от 400 до 700 нм и от 850 до 1100 нм, которое поглощается поверхностью образца и отражается на датчик, с последующим пересчётом полученной интенсивности инфракрасного излучения в значение массовой доли коллагена по предварительно разработанным градуировочным моделям на основе искусственных нейронных сетей с помощью программного обеспечения анализатора;
► гистологическое исследование в соответствии с ГОСТ Р 51604-2000 «Мясо и мясные продукты. Метод гистологической идентификации состава» с использованием замораживающего микротома MIKROM HM-525 и светового микроскопа Axiomager Al «Carl Zeiss» - это область морфологических исследований, изучающая структурные изменения мяса и продуктов животного происхождения в норме, при различных технологических процессах [8]. Метод основан на изучении под оптическим микроскопом микроструктурных изменений мясных продуктов посредством различного окрашивания и определения их компонентного состава. Исключением является коллагеновый белок, он не подвергается интенсивному окрашиванию классическими красителями, однако его можно идентифицировать по типичным морфологическим признакам.
В качестве модельных образцов в лабораторных условиях были выработаны 14 образцов фаршей с добавлением разного процента свиного и говяжьего коллагенового белка (внесение от 10 до 50%). За основное сырьё для фаршей
была взята длиннейшая мышца спины КРС (М. Longissimus с/огв!}. Опытные образцы были подвергнуты температурному воздействию (запекание при 150 °С в духовом шкафу) до готовности.
Результаты и обсуждение
В результате проведённого исследования было изучено содержание колла-генового белка в сырых и термообрабо-танных модельных фаршевых системах в нативном состоянии и с внесением животного белка говядины и свинины.
В результате полученных исследований установлено, что тепловая обработка не оказывает влияния на объёмное содержание коллагенового белка в испытуемых образцах.
Внесение разных видов коллагенового белка (свиного и говяжьего) в одинаковых объёмных долях в модульные системы дало схожие цифровые значения, но разность технологического процесса производства вышеуказанных видов белков, специфичность их технологических свойств даёт возможность подбирать коллагеновый белок в зависимости от целей его внесения.
Замена мясного сырья коллагеновыми белками даёт положительные результаты как при малом внесении, так и при замене 50 % мясного сырья, но это негативно сказывается на органолептических характеристиках продукта.
По полученным данным, представленным в таблице 1, можно сделать выводы, что результат определения коллагенового белка по двум рассмотренным методам отличается не более чем на 1 %. Однако определение массовой доли коллагена на ИКА анализаторе Рос^5сап2 имеет ряд преимуществ по сравнению с опре-
делением коллагена спектрофотометри-ческим методом.
При гистологическом исследовании во всех образцах модельных фаршей с вложением животный белок был обнаружен (рисунки 1, 2).
Таким образом, было установлено, что объём внесённого коллагенового белка не оказывает влияния на результат гистологического исследования, то есть метод позволяет увидеть даже минимальные количества внесённого животного белка.
Выводы
В ходе исследования было выявлено, что гистологический метод является достоверным, однако это - качественный метод, и он не позволяет получить конкретных цифровых значений. При этом следует учитывать неоднородность продукта, правильность пробоподготовки и, самое главное, - квалификацию специалиста, выполняющего исследования.
К достоинствам данного метода следует отнести то, что изготавливаемые для гистологического исследования препараты могут сохраняться продолжительное время и в дальнейшем служить доказательной базой при решении спорных вопросов. Фиксированные при подготовке материала образцы продукции могут быть подвергнуты изучению независимыми компетентными организациями.
Следует обратить внимание на то, что нормативные документы, используемые для гистологического определения состава и посторонних компонентов, имеют ограниченный предел интерпретации результатов, что является существенным недостатком при проведении испытаний на данный показатель в аккредитованных лабораториях, так как встаёт вопрос
Таблица 1
Содержание массовой доли коллагенового белка в исследуемых образцах
Наименование образца Массовая доля оксипролина с расчётом содержания соединительной ткани по ГОСТ, % Массовая доля коллагена, определённая методом ИК, %
без т/о* с т/о** без т/о* с т/о**
Соотношение объёмных долей мясного сырья и животного белка
Контроль 1,356± 0,163 1,378 ± 0,165 1,368±0,164 1,385±0,166 + свиной коллагеновый белок
50/50 2,849 ± 0,228 2,880±0,230 2,883±0,231 2,894±0,232
75/25 2,700 ± 0,216 2,762±0,221 2,683±0,215 2,688±0,215
90/10 2,493 ± 0,199 2,512±0,201 2,531±0,205 2,553±0,204
+ говяжий коллагеновый белок
50/50 3,016± 0,241 2,973 ± 0,238 3,040 ±0,243 2,992±0,234
75/25 2,908 ± 0,233 2,796±0,224 2,884±0,231 2,881 ± 0,231
90/10 2,623 ± 0,210 2,595± 0,208 2,643±0,211 2,629±0,210
* без тепловой обработки, ** с тепловой обработкой.
2019 | № 5 ВСЁ О МЯСЕ
Рисунок 1. Микроструктура фарша котлет. Рисунок 2. Микроструктура фарша котлет.
Ув х 260. Контрольный образец (без добавки вложения) Ув х 260. Образец с добавкой вложения
о возможности внесения выявленных компонентов в протокол испытаний.
Определение содержания коллагенового белка спектрофотометрическим методом даёт более точное цифровое значение наравне с анализатором FoodScan2. При этом определение коллагенового белка по ГОСТ 23041-2015 «Мясо и мясные продукты. Метод определения оксипролина» предусматривает наличие в лаборатории соответствующих средств измерений, вспомогательного оборудования, значительного количества материалов и реактивов, что делает его более дорогостоящим по сравнению с использованием анализатора FoodScan2. Кроме того, длительность определения содержания коллагенового белка спек-трофотометрическим методом занимает большое количество времени (только гидролиз анализируемой пробы занимает более 8 часов), анализ требует построения градировочных графиков, и на всех стадиях проведения анализа должен обеспечиваться полный контроль со стороны испытателя.
Применение анализатора FoodScan2 позволяет снизить трудозатраты и расходы на лабораторные испытания, кроме того, современные анализаторы позволяют выводить результаты в любую систему - в лабораторную информационную систему или в заказной отчёт, что также является дополнительным бонусом в рамках современной автоматизации испытательных лабораторий. При соблюдении всех регламентированных условий и проведении анализа в точном соответствии с методикой значения погрешности (и её составляющих) результатов измерений при доверительной вероятности Р = 0,95 не превышают 1 %. Кроме того, скорость выдачи анализа (результаты предоставляются через 50 секунд) позво-
ляет рекомендовать использование данного метода как в испытательных лабораториях, так и на производстве.
Полученные результаты и приведённые сравнительные характеристики позволяют выявить недостатки и достоинства каждого из методов идентификации коллагенового белка и в дальнейшем выбирать метод в зависимости от конкретных задач и целей исследования.
Таким образом, рассмотренный комплекс методов по определению колла-геновых белков в мясной продукции позволяет оценить трудозатраты, степень извлечения коллагенового животного
белка различными методами и принять обоснованное решение по соответствию мясного продукта регламентирующему документу.
© КОНТАКТЫ:
Харина Анастасия Павловна а a.harina@fncps.ru
Курзова Анастасия Александровна а a.kurzova@fncps.ru Гиро Татьяна Михайловна а girotm@sgau.ru
Кузнецова Татьяна Георгиевна а t.kuznecova@fncps.ru Вострикова Наталья Леонидовна а n.vostrikova@fncps.ru
3. Иванова, В.П. Современный взгляд на строение Ivanova, V.P. Sovremennyy vzglyad na stroyeniye i evolyutsi-и эволюцию коллагенов / В.П. Иванова, А.И. Крив- yu kollagenov [Modern view on the building and evolution of ченко // Журнал эволюционной биохимии и физио- kollagen] / V.P. Ivanova, A.I. Krivchenko // Zhurnal evolyut-логии. — 2014. — № 4. — С. 245. sionnoy biokhimii i fiziologii. — 2014. — № 4. — P. 245.
4. Лисицын, А.Б. Методы практической биотехноло- Lisitsyn, A.B. Metody prakticheskoy biotekhnologii [Meth-гии / А.Б Лисицын, А.Н. Иванкин, А.Д. Неклюдов. — ods of practical biotechnology] / A.B Lisitsyn, A.N. Ivankin, М.: ВНИИ мясной промышленности, 2002. — 408 с. A.D. Neklyudov. — M.: VNII myasnoy promyshlennosti. —
2002. — 408 p.
5. Вострикова, Н.Л. Изучение полноценности белков Vostrikova, N.L. Izucheniye polnotsennosti belkov v raznykh в разных типах мышц говядины / Н.Л. Вострикова, tipakh myshts govyadiny [Studying of full value of proteins А.Б. Лисицын, И.М. Чернуха, А.Н. Иванкин // Все in different types of muscles of beef] / N.L. Vostrikova, о мясе. — 2013. — № 2. — С. 34-40. A.B. Lisitsyn, I.M. Chernukha, A.N. Ivankin // Vsyo o myase. —
2013. — № 2. — P. 34-40.
6. ГОСТ 23041-78 Мясо и мясные продукты. Метод GOST 23041-78 Myaso i myasnye produkty. Metod opre-определения оксипролина. — М.: Стандартинформ, deleniya oksiprolina. [Meat and meat products. Oxyproline 2010. — 5 с. definition method]. — M.: Standartinform, 2010. — 5 p.
7. Становова, И.А. Методические подходы к определе- Stanovova, I.A. Metodicheskiye podkhody k opredeleniyu нию количественного содержания коллагена в жи- kolichestvennogo soderzhaniya kollagena v zhivotnykh вотных белках / И.А. Становова, Н.Л. Вострикова, belkakh [Methodical approaches to determination of А.А. Курзова, Т.Г. Кузнецова, В.В. Насонова // Все quantitative content of collagen in animal protein] / I.A. Sta-о мясе. — 2017. — № 3. — С. 11-13. novova, N.L. Vostrikova, A.A. Kurzova, T.G. Kuznetsova,
V.V. Nasonova // Vsyo o myase. — 2017. — № 3. — P. 11-13.
8. ГОСТ 31479-2012 Мясо и мясные продукты. Метод GOST 31479-2012 Myaso i myasnye produkty. Metod gisto-гистологической идентификации состава. — М.: logicheskoj identifikacii sostava. [Meat and meat products. Стандартинформ, 2013. — 8 с. Method of histologic identification of structure]. — M.:
Standartinform, 2013. — 8 p.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: REFERENCES:
1. Положение дел в области продовольственной безо- Polozhenie del v oblasti prodovol'stvennoj bezopasnosti i пасности и питания в мире. Электронный ресурс. — pitaniya v mire [A situation in the field of food security and Режим доступа: [http://www.fao.org/3/a-I7695r.pdf]. food in the world]. Elektronnyj resurs. — Rezhim dostupa:
[http://www.fao.org/3/a-I7695r.pdf].
2. Итоги года 2018. Мясная отрасль. Электронный Itogi goda 2018. Myasnaya otrasl' [Results of year 2018. ресурс. — Режим доступа: [https://www.moshol14.ru/ Meat industry]. Elektronnyj resurs. — Rezhim dostupa: press-centr/novosti-rynka/rynok-myasa/]. [https://www.moshol14.ru/press-centr/novosti-rynka/
rynok-myasa/].
