CC BY
247
ЕР
НОРМАТИВНАЯ БАЗА / Методы исследования
Стандартизованные гистологические методы
оценки качества мяса и мясных продуктов
С.И. Хвыля, доктор техн. наук, В.А. Пчелкина, канд. техн. наук, С.С. Бурлакова, канд. техн. наук ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии
С каждым годом увеличивается ассортимент мясных продуктов на потребительском рынке России. При сертификационных испытаниях
Стребительском рынке России. При сертификационных испытаниях продукции оценивают степень их безопасности по показателям, предусмотренным требованиями СанПиН, что является только одной стороной широкого понятия «КАЧЕСТВА» пищевых продуктов. В то же время недостаточно развиты контроль и идентификация фактического состава продуктов, а также используемых в производстве животного и растительного сырья и компонентов.
Ключевые слова: контоминация, микроструктурные показатели, мышечная ткань, жировая ткань.
^ В лаборатории микроструктурных исследований мясных продуктов ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова проведены развернутые исследования структурных особенностей животных и растительных компонентов мясных продуктов на базе авторских разработок гистологического анализа с помощью компьютерных систем морфологического анализа изображения. Целью данной работы являлась разработка комплекса стандартизованных микроструктурных методов исследования, с возможностью использования как для мясного и растительного сырья, так и для готовых продуктов самого различного состава.
Одним из первых нами был разработан ГОСТ 19496-93 «Мясо. Метод гистологического исследования», позволяющий определять свежесть мяса и степень его созревания. Микробиальная контаминация мышц гнилостной микрофлорой и ее развитие в процессе длительного хранения мяса приводит к глубоким специфичным структурным изменениям мышечных тканей, характерным для порчи мяса. Это позволяет объективно оценивать степень его свежести по следующим микроструктурным показателям: локализация микрофлоры и глубина ее распространения в мясе, состояние клеточных ядер в мышечных волокнах, выраженность исчерченности мышечных волокон, степень набухания и лизиса структур мышечных волокон под действием экзоферментов микрофлоры.
Микроструктурный анализ позволяет выявить микробиальную порчу мяса в более ранние сроки, вследствие того, что общее количество микроорганизмов на поверхности туши (куска мяса) не всегда отражает их ферментативную активность и степень деструкции мышечной ткани. В соответствии с ГОСТ 19496-93 выделяют четыре категории свежести: мясо свежее, мясо свежее не подлежащее длительному хранению, мясо сомнительной свежести и мясо несвежее.
Однако использование категорий свежести по гистологическим критериям ограниченно тем, что при контроле свежести микробиологическими методами
применяют только три категории, не используя градацию «мясо свежее не подлежащее длительному хранению» (рис. 1).
В данном стандарте предусмотрено определение степени (этапов) созревания мяса не только по выраженности поверхностной микрофлоры, но и по интенсивности аутолитического распада мышечных волокон на фрагменты; разволокнению фрагментов на миофибриллы и их распаду на саркомеры в виде зернистой массы, заключенной в эндомизий; сохранению восприятия к окраске составных элементов волокна.
Дальнейшие исследования были направлены на определение составных компонентов мясных продуктов. Одним из результатов этой работы явилась разработка ГОСТ Р 51604-2000 «Мясо и мясные продукты. Метод гистологической идентификации состава», основанный на классических гистологических методиках. С его помощью можно дать качественную оценку животных и растительных компонентов, входящих в продукт, а также получить полуколичественные данные о степени их использования. Для этого введена словесная характеристика содержания анализируемых компонентов, например, «преимущественно» или «в отдельных случаях».
Рисунок 1. Мясо несвежее, 8 суток хранения. Об. 63х.
Область применения этого нормативного документа очень широка: от мяса механической обвалки (в том числе птицы) до всего спектра полуфабрикатов и готовых мясных продуктов. К недостаткам можно отнести длительность выполнения исследования с использованием методов классической гистологии — до 24 часов.
Дальнейшие работы по модернизации этого стандарта, его упрощению и максимально возможному ускорению с целью получения информативного и достоверного результата привели к разработке нового ГОСТ Р 52480-2005 «Мясо и мясные продукты. Ускоренный гистологический метод определения структурных компонентов состава». Данный метод позволяет снизить время получения результатов до двух часов, при этом за такой короткий срок можно получить готовые препараты сразу по нескольким образцам продуктов. При этом получаемые данные могут иметь не только качественное, но и количественное выражение. Базой для построения методики исследования послужили математические принципы «необходимости и достаточности».
Собранные за последние годы работы сведения о микроструктурных особенностях мышечной, жировой и соединительной тканей, субпродуктов и разных растительных добавок, как нативных, так и измененных в ходе технологических воздействий, позволяют провести идентификацию фактического состава мясных продуктов.
В общем, более простом, случае при проведении микроструктурных исследований применяют такие гистологические красители, как гематоксилин и эозин, позволяющие выявить основные тканевые и клеточные структурные особенности. При необходимости выделения каких-либо особых компонентов можно использовать специальные гистологические или гистохимические методы дифференциального окрашивания, которых на сегодня известно не одну тысячу.
В процессе определения размеров частиц, формирующих продукты или содержания их компонентов, возможно применение ручных измерений. Дополнительное использование все более широко распространенных систем анализа изображения позволяет также провести объективные измерения линейных, плоскостных и объемных параметров частиц и определить общее содержание сырьевых компонентов животного и растительного происхождения в полуфабрикатах и готовых продуктах.
Для идентификации использованных в мясных продуктах растительных компонентов с учетом наработанных научно-практических данных были разработаны и согласованы в установленном государством порядке ГОСТ Р 53213 - 2008 «Мясо и мясные продукты. Гистологический метод определения растительных белковых добавок» и ГОСТ Р 53222 - 2008 «Мясо и мясные продукты. Гистологический метод определения растительных углеводных добавок». Данные национальные стандарты позволяют идентифицировать растительные компоненты в соответствии с их микроструктурными особенностями в любых видах мясного сырья, полуфабрикатов и го-
Рисунок 2. Растительная камедь в вареной колбасе. Об. 63х.
товых продуктов. Для упрощения дифференцирующего анализа предусмотрены определительные таблицы, включающие как морфологические характеристики (форма, цвет, размер) той или иной добавки, так и микрофотографии их типичных представителей.
Микроструктурные исследования дают возможность установить не только химическую природу растительного ингредиента, но и его примененную технологическую форму, что особенно актуально для соевых белковых продуктов. По морфологическим характеристикам, приведенным в стандартах, можно дифференцировать соевый изолированный белок, концентрат, текстурированный соевый продукт. Гистологический анализ также позволяет определить вид используемого крахмала (картофельный, кукурузный, тапиоковый, рисовый, гороховый), тип кар-рагинана (очищенный, полуочищенный).
Использование предложенных методик дифференциального определения белковых и углеводных компонентов в комбинированных мясных продуктах предоставляет широкие возможности для оценки показателей качества не только готовых продуктов и полуфабрикатов (рис. 2). Кроме того, это относится и к фальсификации исходного сырья животного и растительного происхождения, что еще совсем недавно вообще не представлялось возможным. К тому же приведенные диагностические таблицы микроструктурных особенностей позволяют устанавливать фальсификацию и порошкообразных добавок, широко используемых в настоящее время в мясной промышленности и достаточно часто фальсифицируемых.
Все чаще производители мясных продуктов прибегают к использованию дополнительных ресурсов пищевого сырья, среди которых можно выделить растительные источники высококачественного белка и различные структурно-функциональные ингредиенты. Их применение способствует улучшению условий эмульгирования пищевых систем, максимальному удержанию влаги, стабилизации качества и повышению рентабельности продукции.
В последнее время ассортимент пищевых добавок и специй для мясоперерабатывающей промышленности значительно расширился. На рынок выходят новые компании, постоянно разрабатываются новые смеси и композиции пищевых ингредиентов, появляются целые направления новых комплексных пи-
№ 6 декабрь 2011 Всё О МЯСЕ
33
НОРМАТИВНАЯ БАЗА / Методы исследования
щевых добавок. Технологам мясоперерабатывающих предприятий все труднее определиться с выбором качественных специй, добавок и пряностей. Популярными остаются комплексные смеси, позволяющие решить сразу несколько задач: снизить себестоимость, увеличить выход, стабилизировать качество, улучшить внешний вид продукта. Состав этих смесей нередко остается неизвестным и включает не предусмотренные официальной рецептурой компоненты.
В связи с этим можно отметить некоторые проблемы, которые возникают вследствие использования комплексных смесей. Как правило, комплексные смеси включают компоненты с различными свойствами, которые позволяют решать сразу несколько задач, или обладают синергетическим эффектом, а состав их обычно сложен, и поставщики данных добавок не всегда указывают полный список компонентов. Как следствие, производители мясных продуктов не всегда имеют исчерпывающую информацию об используемом сырье, а значит и о продукции собственного изготовления. Но данные случаи встречаются не очень часто. Гораздо чаще производители сыпучих добавок сознательно начинают использовать компоненты, не входящие в рецептуры, что является преднамеренной фальсификацией. При этом полный состав выпускаемого продукта остается неизвестен производителю мясных продуктов. Таким образом, приходится сталкиваться с ситуацией, когда фальсифицируются не только состав конечного мясного продукта, но и состав исходных порошкообразных компонентов. Особенно остро эта проблема стоит для белковых добавок, как животного, так и растительного (соевые продукты) происхождения. Так, изолированный соевый белок и текстурирован-ный соевый белковый продукт часто «загрязнены» более дешевыми и обладающими сниженными характеристиками качества соевыми мукой или концентратом. В сухих молочных белковых смесях нередко встречается соевый изолированный белок или концентрат (рис. 3).
Все это диктует необходимость разработки методов, позволяющих определить реальный состав сыпучих компонентов. В ходе исследований по применению гистологического метода для анализа порошкообразных добавок была разработана методика, позволяющая получить гистологический пре-
Рисунок 3. Соевый изолированный белок в составе сухого молока. 0б.20х.
Рисунок 4. Костная частица в мясном фарше. Об. 40х.
парат исследуемого сыпучего образца, окрашенный гематоксилином и эозином. На этой основе создан ГОСТ Р «Мясо и мясные продукты. Определение растительных компонентов в сыпучих добавках гистологическим методом».
Качество фаршевых и дисперсных мясных продуктов в значительной степени обусловлено степенью их измельчения. В наибольшей степени это важно по отношению к продуктам, предназначенным для питания детей и, прежде всего, в связи с особенностями строения желудочно-кишечного тракта и физиологии пищеварения детей раннего возраста. Особое внимание должно уделяться определению их дисперсности (измерению размеров частиц компонентов, составляющих продукт). Действующей нормативной документацией на продукты детского питания предусмотрены ограничения размеров его частиц (дисперсности) — количество частиц, превышающих размером 0,2 мм не должно быть больше 20% от общей массы продукта.
В настоящее время существует только один способ объективно с минимальными погрешностями оценить размеры частиц, а именно, используя компьютерные системы анализа изображения, дающие четкую математическую характеристику максимальных размеров частиц, среднего размера и процентное содержание частиц различного размера.
Ранее на основе последовательного совмещения методов химического и микроструктурного анализа нами был разработан ГОСТ Р 52197-2003 «Мясо и
Рисунок 5. Определение дисперсности мясного продукта для детского питания. Об. 20х
мясные продукты для детского питания. Метод определения размеров костных частиц» по более объективному определению дисперсности костных частиц, используемых для обогащения продуктов детского питания фосфором и кальцием. Изображение костной частицы приведено на рис. 4.
Позднее для распространения морфометриче-ского анализа на все типы мясных продуктов нами был разработан ГОСТ Р 54047-2010 «Мясо и мясные продукты. Метод определения дисперсности», позволяющий определять размеры частиц мясных и мясосодержащих продуктов на основе гистологического анализа с применением компьютерной системы анализа изображений (рис. 5).
Дальнейшие исследования направлены на развитие количественных методов оценки с помощью гистологического метода при применении компьютерных систем анализа изображения для определения размера частиц (количественный морфометрический анализ) измельченного мясного сырья и мясных продуктов, являющихся сложными многокомпонентными системами. На этой основе должна быть расширена методическая база использования гистологических методов в мясной промышленности, при сертификации мясного сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов.
Сведения, получаемые методами качественного и количественного гистологического анализа компонентов сырья и продукции, целесообразно широко использовать в процессе создания и отработки технологических режимов получения комбинированных
мясных изделий, а также выявлять с их помощью случаи фальсификации мясных продуктов. Эти методы должны использоваться при контроле качества и состава сыпучих добавок, используемых в мясной промышленности. Изготавливаемые для гистологического исследования препараты могут сохраняться продолжительное время и служить юридическим основанием при решении арбитражных вопросов. В любой момент фиксированные при подготовке материала образцы продукции могут быть подвергнуты изучению независимыми компетентными организациями.
Таким образом, применяя методы гистологического исследования, можно эффективно контролировать такую важную характеристику качества мясного сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, как состав использованного при их выработке сырья и разных технологических добавок не только животного, но и растительного происхождения.
Литература
1. Кудряшов Л.С. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов. - М.: ДеЛи принт, 2008, 160 с.г.
2. Хвыля С.И., Гиро Т.М. Микроструктурный анализ мяса и мясных продуктов. Учебное пособие /- Саратов; СГАУ. 2008. - 132 с.
Контакты:
Сергей Игоревич Хвыля,
Виктория Александровна Пчелкина,
Светлана Сергеевна Бурлакова, тел.: +7 (495) 676-92-31
