CC BY
8
в Санкт-Петербурге. За данную разработку получен диплом II степени (серебряная медаль).
Совместно со специалистами ООО «Мега Омега» разработана линейка мясных продуктов (изделия колбасные вареные, сырокопченые и сыровяленые, продукты из свинины, говядины, индейки) с использованием фитокомплек-сов «Салюс-1», «Салюс-2», «Кредо».
В 2020 г. сосиски из индейки и говядины под брендом «MEAT TOO», представленные на конкурс «Инновационный продукт в рамках XXVII международной выставки «ПРОДЭКСПО-2020», получили диплом и золотую медаль в номинации» Инновации в составе продукта и инновации в технологии».
Выпуск широкого ассортимента мясных продуктов позволяет улучшать качество питания населения и способствует профилактике ССЗ..
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Мелещеня А.В. Актуальность промышленного производства продуктов питания с пониженным содержанием поваренной соли / А.В. Мелещеня, Т.П. Шакель // Актуальные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса: материалы XII Межд. науч.-практ. конф., Минск, 11-12 октября 2018 г. / под ред. В.Г. Гусакова. -Минск, 2018. С. 182-185.
2. Шакель Т.П. Оценка рыночного потенциала вареных колбасных изделий с пониженным содержанием поваренной соли / Т.П. Шакель, О.И. Кимо-шевская, А.В. Мелещеня // Молодежь в науке -2018: сб. материалов межд. конф. молодых ученых (Минск, 29 окт. - 1 нояб. 2018 г.): Аграрные, гуманитарные, медицинские, физико-математические, физико-технические, химические науки / НАН Беларуси, Совет молодых ученых; редкол.: В.Г. Гусаков (гл. ред.) [и др.]. - Минск, 2019. С. 114-121.
3. Guideline: Sodium intake for adults and children. Geneva: World Health Organization. 2012.
4. Руководство: Потребление натрия для взрослых и детей // http: // apps.who.int/iris/bitstream/10665/ 77985/9/WHO_NMH_NHD_13.2_rus.pdf.
5. Кардиология: Руководство для врачей / под ред. Р.Г. Оганова и И.Г. Фоминой. - М., 2004.
СУХИЕ СМЕСИ
НА ОСНОВЕ МЯСНОГО СЫРЬЯ
УДК 641.1:637.5.03 (047.31)(47б)
Алексей Мелещеня,
директор Института мясо-молочной промышленности НПЦ НАН Беларуси по продовольствию, кандидат экономических наук, доцент, meat-dairy@tut.by
Ирина Калтович,
старший научный сотрудник отдела технологий мясных продуктов Института мясо-молочной промышленности НПЦ НАН Беларуси по продовольствию,кандидат технических наук, доцент, irina.kaltovich@inbox.ru
Татьяна Шакель,
зав. сектором экономических исследований Института мясо-молочной промышленности НПЦ НАН Беларуси по продовольствию, tatyana-shakel@yandex.ru
Аннотация. Представлены результаты исследований по разработке технологий производства и составов сухих смесей и эмульсий на основе мяса для изготовления полуфабрикатов и кулинарных изделий с использованием аддитивных технологий. Ключевые слова: сухие смеси, эмульсии, мясо цыплят-бройлеров, свинина, говядина, КСБ-УФ-80, сыворотка сухая, сухое цельное и обезжиренное молоко, структурообразующие компоненты, белок, жир. Для цитирования: Мелещеня А., Калтович И., Шакель Т. Сухие смеси и эмульсии на основе мясного сырья //Наука и инновации. 2020. №9. С. 13-17. https://doi.org/10.29235/1818-9857-2020-9-13-17
Лостижения фундаментальных исследований позволили разработать новые машины и аппараты, технологии, методы и способы создания продукции, повсеместно использовать революционные идеи [1, 2]. Так, во многих сферах и процессах, связанных с производством продуктов питания, применяются пищевые 3Э-принтеры, с помощью которых выпускаются изделия сложных форм, автоматизируются рутинные действия процесса приготовления блюд, персонализируются для конкретных потребителей [3].
МЯСНАЯ индустрия
В течение последнего десятилетия в мире особенно активно внедряются аддитивные технологии в процессы производства в кондитерской, хлебопекарной, сахарной отраслях. В частности, используются пищевые 3Э-принтеры для приготовления шоколадных изделий различных форм, тортов, блинов, печенья, сахара-рафинада и т.д. Именно с помощью данной печати на выходе получается сахар необычной формы, который может быть использован для оригинальной подачи блюд, украшений для тортов, трехмерных орнаментов.
Перспективное направление развития 3Э-тех-нологий - их использование в разработке специализированных и обогащенных пищевых продуктов для людей, имеющих ряд заболеваний, таких как сердечно-сосудистые и онкологические, ожирение и сахарный диабет. Отдельный целевой сегмент - больные с дисфагией (затруднением глотания), для которых одним из возможных решений является приготовление пищи с указанием индивидуальной степени мягкости.
Также планируется применять 3Б-печать пищевых продуктов питания в военной и космических областях. Разрабатывается проект использования 3Б-печати при производстве пищевых изделий для длительных космических полетов, финансируемый NASA. Они должны иметь продолжительный срок годности, повышенное содержание микроэлементов, удовлетворять индивидуальные энергетические потребности космонавтов. Прогнозируется, что в будущем пищевые 3Б-принтеры будут доступны практически везде в силу быстрого внедрения инноваций в пищевую промышленность и повседневную жизнь [4-9].
41,5 40,9
БЕЛОК ЖИР
| Говядина | Шкурка свиная негидролизованная
| Свинина | Шкурка свиная гидролизованная
| Мясо цыплят-бройлеров | Соединительная ткань негидролизованная
Рис. 1. Содержание белка и жира в мясном и коллагенсодержащем сырье, %
На торговых площадках Республики Беларусь представлены только два вида пищевых принтеров - «Роо&т» и шоколадный, разработанный Научно-технологическим парком БНТУ «Политехник». Вместе с тем для рынка необходимы наполнители для изготовления пищевых продуктов с использованием аддитивных технологий. В мире для производства продуктов питания с помощью 3Э-тех-нологий используется достаточно большое количество различных ингредиентов. Так, наиболее изучены свойства и широко используются компоненты для кондитерского производства - шоколад, тесто, сахар, мастика, различные крема и другие, благодаря их способности легко выдавливаться и печататься в различные формы. Вместе с тем в настоящее время актуален вопрос возможности применения и других видов сырья в качестве наполнителей для пищевых 3Б-принтеров, в частности, большой интерес представляют технологические свойства сырья животного происхождения.
Специалисты Института мясо-молочной промышленности провели многопрофильный анализ пищевой и биологической ценности, функционально-технологических и структурно-механических показателей мясного, коллагенсодержащего, молочного сырья и структурообразующих компонентов для изготовления сухих смесей и эмульсий для аддитивных технологий. Установлено, что говядина и свинина (тазобедренная часть), мясо цыплят-бройлеров (филе) перспективны в производстве сухих смесей и эмульсий для изготовления полуфабрикатов и кулинарных изделий вследствие высокого содержания в них белка (14,3-8,7%), незаменимых аминокислот (до 158,2%) а также индекса незаменимых аминокислот (1,16-1,18), коэффициента утилитарности аминокислотного состава (0,82-0,86) (рис. 1, табл. 1). Кроме того, перечисленные виды мясного сырья отличаются приближенными к рекомендуемым соотношениями натрий: калий (1:3,2-1:4,9) и (ПНЖК+МНЖК): НЖК (1,1-2,1).
Вместе с тем коллагенсодержащее сырье - соединительная ткань и свиная шкурка - также представляет значительный интерес для использования в составе сухих смесей и эмульсий для аддитивных технологий, так как содержит больше белка (29,438,7%), чем мясо, значительное количество незаменимых аминокислот и полиненасыщенных жирных кислот (18,37-8,96%), отличается приближенным к рекомендуемым значением показателя сопоставимой избыточности (0,0035-0,0080), соотношениями кальций: магний (1,9:1-5,4:1), кальций: фосфор (1:0,8-1:4,5), (ПНЖК+МНЖК): НЖК (1,4-2,1).
Показатель Эталон Говядина Свинина Цыплята-бройлеры Шкурка свиная негидролизо-ванная Шкурка свиная гидролизованная Соединительная ткань негидроли-зованная
Индекс незаменимых аминокислот 1 1,18 1,19 1,16 0,7 0,7 0,5
Коэффициент утилитарности аминокислотного состава 1 0,86 0,86 0,82 0,45 0,5 0,31
Показатель сопоставимой избыточности 0 5,76 5,89 7,83 0,0043 0,0035 0,008
Таблица 1. Аминокислотная сбалансированность белков мясного и коллагенсодержащего сырья
Для определения возможности применения перечисленных видов мясных и коллагенсодержащих компонентов для аддитивных технологий изучены функционально-технологические (рН, влагосвязы-вающая (ВСС), эмульгирующая способности (ЭС) и стабильность эмульсии (СЭ)) и структурно-механические показатели (предельное напряжение сдвига (ПНС)) охлажденного и размороженного мясного и коллагенсодержащего сырья в негидролизо-ванном и гидролизованном виде. В качестве пороговых значений приняты показатели эмульгирующей способности и стабильности эмульсии не менее 95%, влагосвязывающей способности - не менее 80%.
Установлено, что охлажденное мясо цыплят-бройлеров и говядина характеризуются лучшей эмульгирующей способностью и стабильностью эмульсий (98,1-100%) по сравнению со свининой (95,3-98,4%). Более высокие значения для размороженного сырья -у мяса цыплят-бройлеров (96,5-97%), они выше, чем у говядины, на 0,7-2%, свинины - на 1,2-3,9%.
Кроме того, охлажденная говядина, свинина, мясо цыплят-бройлеров отличаются высокой влагосвязывающей и эмульгирующей способностью (на 4,6-9,7% и 3,1-4,2% соответственно), а также стабильностью эмульсий (на 2,2-3,1%) по сравнению с размороженным сырьем, что позволит обеспечить высокое качество при более низких дозировках структурообразующих компонентов. Выявлено, что у говядины более прочная консистенция по сравнению со свининой и мясом цыплят-бройлеров, о чем свидетельствуют более высокие значения предельного напряжения сдвига (1198,4-1205,3 Па).
Определено, что у гидролизованного коллагенсодержащего сырья (свиная шкурка, соединительная ткань) улучшенные функционально-технологические и структурно-механические показатели (ВСС - 92,6-93,7%, ПНС - 1043,3-1245,9 Па, ЭС -100%, СЭ - 99,1-99,6%) по сравнению с негидролизо-ванным (ВСС - 83,2-85,4%, ПНС - 2027,6-2157,3 Па, ЭС - 66,7-94,1%, СЭ - 25,4-32,4%), что обосновывает необходимость проведения предварительной технологической подготовки свиной шкурки и соедини-
тельной ткани при ее использовании для аддитивных технологий в составе смесей и эмульсий. В процессе их разработки изучена возможность применения в качестве составляющего компонента сухих молочных продуктов, представляющих собой тонко-измельченные порошки со слабовыраженным молочным запахом и вкусом. Известно, что белки молока обладают высокой питательной ценностью и почти полностью (на 97-98%) усваиваются организмом.
Ассортимент выпускаемых отечественными предприятиями сухих молочных продуктов включает в себя молоко сухое цельное и обезжиренное, сыворотку сухую, концентраты сывороточные белковые, полученные методом ультрафильтрации с различными массовыми долями белка - от 35% до 80%. Вследствие различия технологических процессов их производства сухие молочные продукты имеют значительные отличия по химическому составу.
Установлено, что КСБ-УФ-80, сухая сыворотка, сухое цельное и обезжиренное молоко - значимые источники белка (от 11% в сухой сыворотке до 80% в КСБ-УФ-80), они отличаются высокой биологической ценностью, о чем свидетельствуют высокие значения аминокислотных скоров незаменимых аминокислот (до 215%), индекса незаменимых аминокислот (1,2-1,4), коэффициента утилитарности аминокислотного состава (0,72-0,79) (рис. 2). Кроме того, в составе данных сухих молочных продуктов содержится значительное количество минеральных веществ - кальция (до 1155 мг/100 г), магния (до 160 мг/100 г), фосфора (до 920 мг/100 г), калия (до 1400 мг/100 г) и натрия (до 442 мг/100 г). Данные показатели приближены к рекомендуемым соотношениям кальций: фосфор (1:0,6-1:1,1), кальций: магний (4:1-8,4:1) и натрий: калий (1:2,7-1:4,7).
Определено, что во всех исследуемых образцах, кроме КСБ-УФ-80, содержится значительное количество лактозы (от 40,3% в сухом цельном молоке до 70% в сыворотке сухой), способствующей усилению реакции меланоидинообразования, что необходимо учитывать при определении рациональных дозировок внесения сухих молочных
МЯСНАЯ индустрия
л
и
80
БЕЛОК
КСБ-УФ-80
Молоко сухое цельное
ЖИР ЛАКТОЗА
Сыворотка сухая Молоко сухое обезжиринное
Рис.2. Содержание белка, жира и лактозы в сухих молочных продуктах, мкг/100 г
продуктов в состав смесей и эмульсий для аддитивных технологий.
Сухие молочные продукты характеризуются высокой влагопоглощающей (100%), жиропогло-щающей (96,3-99,1%), эмульгирующей способностью (99,8-100%) и стабильностью эмульсий (98,1-100%) и представляют научный и практический интерес для аддитивных технологий. Изучены функционально-технологические показатели перспективных структурообразующих компонентов, в качестве пороговых значений при их подборе приняты значения эмульгирующей способности и стабильности эмульсии не менее 95%. Таковыми являются каррагинан, ксантановая камедь, карбоксиметил-целлюлоза, гуаровая камедь, крахмал модифицированный, желатин.
Таким образом, подобраны перспективные виды сырья животного происхождения и структурообразующих компонентов для создания смесей и эмульсий для аддитивных технологий: мясное (мясо цыплят-бройлеров, говядина, свинина (преимущественно в охлажденном виде); гидролизованное коллагенсодержащее (свиная шкурка, соединительная ткань); сухие молочные продукты (КСБ-УФ-80, сыворотка сухая, молоко сухое цельное и обезжиренное); структурообразующие компоненты (каррагинан, гуаровая камедь, карбоксиметилцеллюлоза, ксантановая камедь, крахмал модифицированный, желатин). Проведены комплексные исследования по разработке технологий производства и составов новых видов сухих смесей и эмульсий на основе
мяса цыплят-бройлеров, а также комбинации мяса цыплят-бройлеров и свинины, свинины и говядины (соотношение 1:1), включающие определение рациональной продолжительности куттерования и режимов сушки различных видов мясного сырья, степени гидратации сухого мясного сырья, дозировок, последовательности, способов и условий внесения основных и вспомогательных компонентов в состав смесей и эмульсий и др. (рис. 3).
Установлена рациональная последовательность внесения и продолжительность куттерования основного и вспомогательного сырья для изготовления эмульсий.
Для полуфабрикатов:
■ из мяса цыплят-бройлеров (общая продолжительность - 5 мин.): мясо цыплят-бройлеров (1 мин.) ^ гидролизованное коллагенсодержащее сырье (1 мин.) ^ соль (1 мин.) ^ структурообразующие компоненты и/или сухие молочные продукты (1 мин.) ^ специи (1 мин.);
■ из мяса цыплят-бройлеров и свинины (соотношение 1:1, общая продолжительность - 7 мин.): свинина (2 мин.) ^ мясо цыплят-бройлеров (1 мин) ^ гидролизованное коллагенсодержащее сырье (1 мин.) ^ соль (1 мин.) ^ структурообразующие компоненты и/или сухие молочные продукты (1 мин.) ^ специи (1 мин.);
■ из свинины и говядины (соотношение 1:1, общая продолжительность - 9 мин.): говядина (2 мин.) свинина (2 мин.) ^ гидролизованное коллагенсодержащее сырье (2 мин.) ^ соль (1 мин.) ^ структурообразующие компоненты и/или сухие молочные продукты (1 мин.) ^ специи (1 мин.).
Для кулинарных изделий:
■ из мяса цыплят-бройлеров (общая продолжительность - 4 мин.): мясо птицы вареное + гидролизованное коллагенсодержащее сырье (1 мин.) ^ соль + вода небольшими дозами (1 мин.) ^ струк-
Рис.3. Сухие смеси из мяса цыплят-бройлеров, свинины и говядины для производства полуфабрикатов и кулинарных изделий
16 НАУКА И ИННОВАЦИИ / №9 (211) / Сентябрь 2020 / http://innOSfera.by
Наименование показателя
Содержание белка, %
Эмульсии для изготовления полуфабрикатов Эмульсии для изготовления кулинарных изделий
из мяса цыплят, _ из свинины из мяса цыплят- бройлеров . . и говядины бройлеров и свинины (соотношение 1:1) (соотношение 1:1) из мяса цыплят, _ из свинины из мяса цыплят- бройлеров . . и говядины бройлеров и свинины (соотношение 1:1) (соотношение 1:1)
20,8
26,5
19,8
28
29,5
32,7
Содержание жира, % 2,3 5,6 3,7 0,9 4,7 5,1
Содержание влаги, % 78,1 64,5 74,9 69,4 65,2 62
Соотношение белок:жир 9:1 4,7:1 5,4:1 31,1:1 6,3:1 6,4:1
Таблица2. Содержание белка, жира и влаги в эмульсиях для изготовления полуфабрикатов и кулинарных изделий
турообразующие компоненты и/или сухие молочные продукты (1 мин.) ^ специи (1 мин.);
■ из мяса птицы и свинины (соотношение 1:1, общая продолжительность - 6 мин.): свинина вареная (2 мин.) ^ мясо птицы вареное + гидро-лизованное коллагенсодержащее сырье (1 мин.) ^ соль + вода небольшими дозами (1 мин.) ^ структурообразующие компоненты и/или сухие молочные продукты (1 мин.) ^ специи (1 мин.);
■ из свинины и говядины (соотношение 1:1, общая продолжительность - 8 мин.): говядина вареная (2 мин.) ^ свинина вареная (2 мин.) ^ гидролизо-ванное коллагенсодержащее сырье (1 мин.) ^ соль + вода небольшими дозами (1 мин.) ^ структурообразующие компоненты и/или сухие молочные продукты (1 мин.) ^ специи (1 мин.). Определена рациональная продолжительность
составления сухих смесей для изготовления полуфабрикатов и кулинарных изделий с использованием аддитивных технологий - 3 мин., позволяющая обеспечить оптимальные функционально-технологические показатели смесей - влагосвязываю-щую способность - 94,2-98,3%, влагоудерживающую способность - 93,7-97,8%, эмульгирующую способность - 95-98,6%, стабильность эмульсий - 95-99,1%.
Установлено, что разработанные эмульсии для изготовления полуфабрикатов и кулинарных изделий из мяса цыплят-бройлеров, а также комбинации мяса цыплят-бройлеров и свинины, свинины и говядины (соотношение 1:1) отличаются высоким содержанием белка (19,8-26,5% и 28-32,7%) и низким - жира (2,3-5,6% и 0,9-5,1% соответственно). При этом соотношение белок: жир в эмульсиях составляет 4,7:19:1, а в кулинарных изделиях - 6,3:1-31,1:1 (табл. 2).
Определено, что в эмульсиях отсутствуют БГКП, патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, Ь.шопосу1^епе8, 8.аигеш, сульфитредуци-рующие клостридии.
Использование разработанных сухих смесей и эмульсий на основе мяса цыплят-бройлеров, а также комбинации мяса цыплят-бройлеров и свинины, свинины и говядины (соотношение 1:1) при
выпуске полуфабрикатов и кулинарных изделий позволит обеспечить развитие инновационного направления мясоперерабатывающей промышленности Республики Беларусь - изготовление оригинальных мясных продуктов с применением аддитивных технологий.
■ Summary. The article presents the results of research on the development of technologies for the production and compositions of dry mixtures and emulsions based on meat raw materials for the production of semi-finished products and culinary products using additive technologies, a multidisciplinary analysis of nutritional and biological value, functional-technological and structural-mechanical indicators of promising types of meat, dairy, collagen-containing raw materials, structure-forming components for the production of mixtures and emulsions..
■ Keywords: Additive technologies, semi-finished products, culinary products, dry mixtures, emulsions.
■ https://doi.org/10.29235/1818-9857-2020-9-13-17
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Колмыкова О.Н. Научно-технический прогресс как фактор повышения уровня жизни населения / О.Н. Колмыкова, Т.В. Кудрявцева // Социально-экономические явления и процессы. 2011. №5-6. С. 127-129.
2. Морозов А.В. Перспективы развития инновационного технологического уклада / А.В. Морозов, P.P. Низамов // Вестник Казанского технологического университета. 2013. №20. С. 331-334.
3. Гришин А.С. Новые технологии в индустрии питания - 3й-печать/ А.С. Гришин, О.В. Бредихина, А.С. Помоз, В.Г. Пономарев, О.Н. Красуля // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые биотехнологии». 2016. Т.4. №2. С. 36-44.
4. Дресвянников, В.А. Анализ применения аддитивных технологий в пищевой промышленности // https://elib.pnzgu.ru/files/eb/doc/sDEJyI30JxeX.pdf.
5. Additive Manufacturing applications within Food industry: an actual overview and future opportunities // https://re.public.polimi.it/retrieve/handle/11311/1014860/ 184185/final_35.pdf.
6. Charlebois, S. Food Futures and 3D Printing: Strategic Market Foresight and the Case of Structur3D / S. Charlebois, M. Juhasz // Int. J. Food System Dynamics. - 2018. -№9 (2). - P. 138-148.
7. Learn more about the advantages of 3D printing // https://tractus3d.com/what-is-3d-printing/advantages-of-3d-printing/#reduce-costs.
8. The current status, development and future aspects of 3d printer technology in food industry // https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/613421.
9. The impact of 3d printing on the food industry // https://www.flatworldsolutions. com/engineering/articles/3d-printing-impact-food-industry.php#.
Статья поступила в редакцию 27.08.2020 г.
