CC BY
103
УДК 637.07, 637.057, 637.5.032, 637.514.92, 637.522
Р. Э. Хабибуллин, Х. Р. Хусаинова, Э. И. Минивалеева,
О. А. Решетник
ВЛИЯНИЕ ЭКЗОГЕННОЙ МОЛОЧНОКИСЛОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОВЯЖЬИХ СУБПРОДУКТОВ 2 КАТЕГОРИИ
Ключевые слова: функционально-технологические свойства, влагосвязывающая способность, субпродукты,
экзогенная молочнокислая ферментация, фракционный состав белка, кислотность по Тернеру.
Исследовали изменение функционально-технологических свойств говяжьих субпродуктов 2 категории (говяжьи легкие, селезенка, рубец) в процессе экзогенной молочнокислой ферментации. Выявлено изменение влагосвязывающей способности, фракционного состава белков, кислотности по Тернеру, микробиологических свойств и органолептических показателей. Установлено, что молочнокислая ферментация благоприятно воздействует на свойства субпродуктов 2 категории.
Key words: beef by-products, exogenous lactic acid fermentation, functional-technological properties, moisture-bound capacity, fractional structure of protein, acidity by Turner.
The microstructure changes of beef by-products (lung, spleen and scar) were researched during the exogenous lactic acid fermentation. It has been shown that moisture-bound capacity, fractional structure of protein, acidity by Turner, microbiological properties and sensor characteristics were changed during fermentation. Also it has been determined that lactic acid fermentation influences beneficially оп the properties of researched by-products.
Введение
Сырье животного происхождения традиционно является основным источником полноценного белка в питании человека. Наблюдающийся дефицит белков животного происхождения связан с резким снижением поголовья скота в Российской Федерации и Республике Татарстан в частности, а также продуктивности животноводства. Одним из эффективных способов решения этой проблемы является комплексная переработка вторичного белкового сырья, в частности коллагенсодержащих субпродуктов 2 категории.
Целью настоящей работы являлось исследование возможности использования коллагенсодержащего сырья в производстве эмульгированных мясопродуктов. В работе исследовали функционально-технологические свойства говяжьих субпродуктов 2 категории до и после проведения молочнокислой ферментации [1].
Экспериментальная часть
Объекты исследования
В настоящей работе исследовали субпродукты говяжьи 2 категории (рубец, легкое, селезёнка). Субпродукты были приобретены в день убоя, они были предварительно выделены, очищены.
Для молочнокислой экзогенной ферментации использовались закваски промышленного изготовления: медицинский препарат лактобактерин, кефирная закваска и закваска для производства кисломолочного продукта «Наринэ».
Для проведения экзогенной ферментации готовилась «ночная» культура молочнокислых бактерий. Для этого в 300 мл молока пастеризованного вносили лиофилизированную закваску из расчета 1,0 г на 1л молока и инкубировали при температуре 30°С в течение 16-18 часов. Вели контроль активности полученной закваски по показателю титруемой кислотности.
Методика проведения эксперимента
В стеклянные стаканчики объемом 50 мл вносили по 3 г исследуемого субпродукта и 30 мл подготовленной «ночной» молочнокислой закваски. Перемешивали и инкубировали при +12°С в течение 4 суток.
Определение влагосвязывающей способности (ВСС) субпродуктов методом прессования. Навеску массой 0,3 г взвешивали на торсионных весах на кружке из полиэтилена диаметром 15-20 мм (диаметр кружка должен быть равен диаметру чашки весов), после чего ее переносили на беззольный фильтр, помещенный на стеклянную пластинку так, чтобы навеска оказалась под кружком.
Сверху навеску накрывали такой же пластинкой, что и нижнюю, устанавливали на нее груз массой 1 кг и выдерживали в течение 10 мин. После этого фильтр с навеской освобождали от груза и нижней пластинки, а затем карандашом очерчивали контур пятна вокруг спрессованного субпродукта.
Размер влажного пятна (внешнего) вычисляли по разности между общей площадью пятна и площадью пятна, образованного субпродуктом. Экспериментально установлено, что 1 см2 площади влажного пятна фильтра соответствует 8,4 мг влаги.
Массовую долю связанной влаги в образце вычисляли по формулам:
х1 = (М - 8,4 • Б) • 100 / т0;
Х2 = (М - 8,4 • Б) • 100 / т, где Х1 - массовая доля связанной влаги в субпродукте, % к массе субпродукта; х2 - то же, % к общей влаге; т - общая масса влаги в навеске, мг; 8 - площадь влажного пятна, мг; т0 - масса навески субпродукта, мг [3, 4].
Микробиологическая характеристика заквасок
Для определения морфологической характеристики заквасок готовили препарат молочнокислых бактерий, окрашивали по Граму [2] и исследовали на микроскопе марки Микромед WF10Х при увеличении *900 с иммерсией.
При бактериологическом исследовании сырья определяли качественный и количественный состав микрофлоры в 1 г продукта, наличие бактерий групп кишечной палочки, сальмонелл, протея, анаэробов, для чего производили посевы на МПА, среду Эндо, среду Китт-Тароцци, скошенный агар. После инкубирования в течение 48 ч при 37°С производили подсчет колоний. Характерные колонии отбирали, готовили препараты и окрашивали по методу Грама.
Фракционный состав белка
Определяли соотношение различных фракций белка, отличающихся растворимостью (водорастворимых, солерастворимых и щелочерастворимых). Подготовку и разделение фракций проводили согласно методике [2].
Общий белок. За концентрацию общего белка Собщ принимали сумму концентраций солерастворимых Сср, водорастворимых Свр, щелочерастворимых Сщр фракций белка.
Собщ- Свр + Сср + Сщр
Общее содержание белка определяли биуретовым методом [2].
Массовую долю водо-, соле- и щелочерастворимых белков фракций (% от общего белка) определяли по формуле:
Х= 100 • (О; • V) / Собщ, 3
где С - концентрация фракции белка, найденная по калибровочному графику, мг/см ; Собщ - концентрация общего белка, мг/см3; V- объем пробы после экстрагирования соответствующей белковой фракции, мг/см3.
Органолептические показатели
У подготовленных молочнокислых заквасок определяли цвет, запах, консистенцию, у нативных и ферментированных субпродуктов - цвет и запах. Результаты оценивали по 9-балльной шкале.
Физико-химические показатели
Титруемая кислотность. Под кислотностью понимают число миллилитров 0,1 Н раствора гидроксида натрия КаОИ, необходимое для нейтрализации кислот в 100 мл молока. Выражается в градусах Тернера (°Т).
Для определения в колбу объемом 250 мл для титрования помещали 10 мл образца молока (закваски), добавляли 20 мл дистиллированной воды, 2 капли фенолфталеина в качестве индикатора и титровали 0,1 Н раствором ЫаОН до появления устойчивой розовой окраски. Кислотность рассчитывали по формуле:
К^МаОН 'ОыаОН / 10010, где V^|aOH - объем ЫаОН, пошедший на титрование, мл; О|\|аОН — концентрация ЫаОН, моль/л.
Результаты и их обсуждение
Исследование свойств нативных субпродуктов 2 категории
Для определения оптимальных направлений использования вторичного коллагенсодержащего сырья определяли его функционально-технологические свойства, бактериологические показатели, а также показатели его биологической ценности. Результаты определения влагосвязывающей способности исследуемых образцов коллагенсодержащего сырья представлены на рисунке 1. В качестве контрольного образца была взята говядина I категории.
Рис. 1 - Влагосвязывающая способность исследованных субпродуктов
Из литературы известно, что влагосвязывающая способность (ВСС) мясного и коллагенсодержащего сырья колеблется от 35 до 70 %. Данный показатель зависит от сорта мяса, возраста убойного животного, направления продуктивности, а также от его породы. Влагосвязывающая способность мяса и субпродуктов является одним из важнейших качественных показателей. От способности удерживать или связывать воду зависят такие свойства сырья и мясопродуктов, как сочность, нежность, потери при тепловой обработке, товарный вид, технологические достоинства.
Из полученных данных видно, что субпродукты имеют хорошую влагосвязывающую способность по сравнению с исследуемым мясом, что, в первую очередь, определяется присутствием в нем белка коллагена.
При бактериологическом исследовании сырья определяли качественный и количественный состав микрофлоры в 1 г продукта, наличие бактерий групп кишечной палочки, сальмонелл, протея, анаэробов, для чего производили посевы на МПА, среду Эндо, среду Китт-Тароцци, скошенную агаризованную среду.
Результаты исследований представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Микробиологические показатели исследованных субпродуктов
Показатель Рубец Селезенка Легкое
КМАФАнМ, КОЕ/ г 1,56 -103 2,0102 2,2102
Количество БГКП, КОЕ/1 г 11 4 3
Кол-во бактерий р.8а1шопе11а (в 25 г) - - -
Кол-во бактерий р.Рго1еш -
Кол-во бактерий р^арИу^соссш (в 25 г) 29±4 18±4 14±4
Кол-во бактерий р.С^Мёшш - - -
Кол-во бактерий Bacillus anthraxis - - -
Кол-во бактерий р.^1:егшш - - -
На среде МПА, где был проведен посев надосадочной жидкости исследованных субпродуктов, были обнаружены колонии в следующем количестве: рубца - 1560, легкого - 220, селезенки - 200.
При посеве на среде Эндо бактерий, подозрительных на сальмонеллу, не обнаружено. Были обнаружены мелкие колонии с металлическим блеском в количестве на среде с рубцом 11 штук от бледно розового до красноватого цвета, подозрительные на кишечную палочку.
При проведении посева в конденсационную воду скошенного агара (по методу Шуке-вича) были обнаружены бактерии округлой формы с шероховатыми краями, беловато-желтого цвета, с вуалеобразным налетом, характерным для протея. При определении подвижности клеток и их морфологии сделали вывод о принадлежности исследованных клеток к О-форме протея.
При посеве в среду Китт-Тароцци бактерии рода клостридиум не обнаружены, так как не наблюдалось образования газов брожения, среда оставалась прозрачной. Также были обнаружены стафилококки в количестве от 14 до 30 КОЕ/25 г.
Таким образом, исследованные субпродукты (легкие, селезенка, рубец) имеют хорошую влагосвязывающую способность, что позволяет при добавлении в мясные продукты увеличить выход готовых изделий. В то же время они имеют невысокую пищевую ценность, поскольку неполноценны по своему аминокислотному составу, имеют высокую микробную об-семененность и требуют дополнительной предобработки с целью улучшения их санитарногигиенического состояния.
Изменение свойств субпродуктов в процессе экзогенной молочнокислой ферментации Физико-химические свойства
Сравнительная характеристика исследованных кисломолочных заквасок представлена в табл. 2.
Таблица 2 - Сравнительная характеристика кисломолочных заквасок и препаратов
Показатель Лактобактерин Кефирная Наринэ
Цвет Консистенция Запах молочно-белый с кремовым оттенком однородная, густая кефирный молочно-белый жидкая, но более густая, чем молоко приближенный к молоку молочно-белый однородная, густая кисломолочный
С целью определения влияния молочнокислых заквасок на качество субпродуктов оценивали их органолептические свойства, а именно запах, цвет и консистенция. Результаты оценки, выраженные по 9-ти балльной шкале, представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Органолептические показатели молочных заквасок и препаратов
Показатель Лактобактерин Кефирная «Наринэ»
Цвет 9 9 9
Консистенция 9 9 9
Запах 7 9 8
Кроме того, после проведения экзогенной ферментации оценивали органолептические свойства субпродуктов. Результаты представлены в табл. 4.
Таблица 4 - Изменение органолептических свойств субпродуктов в процессе молочнокислой ферментации
Сырье Рубец Селезенка Легкое
Показа- тель Запах Цвет Натив- ный 6 8 Ферментиро- ванный 8 8 Натив- ная 8 9 Ферментиро- ванная 9 9 Натив- ное 8 9 Ферментиро- ванное 9 9
На основании выше представленных данных по органолептической, функциональнотехнологической и бактериологической оценке было выяснено, что этот вид обработки позволяет улучшить запах, свойственный данному виду сырья.
Далее определяли изменение фракционного состава белка исследованных субпродуктов. Из представленных ранее данных видно, что субпродукты имеют высокое содержание соединительных белков коллагена и ретикулина, которые относятся к щелочерастворимым фракциям белка. Представляло интерес определить динамику их содержания в процессе молочнокислой ферментации.
На рисунке 2 представлен фракционный состав белков нативных субпродуктов в процессе их ферментации молочнокислыми заквасками (на примере рубца и закваски «Наринэ»). Аналогичные результаты были получены для всех исследованных субпродуктов и заквасок и препаратов молочнокислых микроорганизмов.
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Доля, %
Рис. 2 - Влияние закваски «Наринэ» на фракционный состав белка рубца (РВ, РС и РЩ -соответственно водорастворимая, солерастворимая и щелочерастворимая фракция белков рубца)
Как видно из данных рис.2, в течение процесса ферментации в течение 4 суток у рубца увеличивается относительная доля водо- и особенно солерастворимых белков при одновременном снижении доли щелочерастворимых. Для легкого и селезенки сохраняется аналогичная тенденция изменения доли указанных фракций белков, причем для всех заквасок и препаратов. На основании этого можно говорить о повышении степени усвояемости белка субпродуктов в результате молочнокислой ферметации.
Микробиологические свойства
Результаты исследований санитарно-гигиенических свойств исследованных нативных субпродуктов привели к выводу о необходимости проведения обработки с целью снижения их микробной обсемененности. Для выявления положительного влияния экзогенной молочнокислой ферментации на санитарно-гигиенические свойства субпродуктов их подвергли бактериологическому исследованию и сравнивали полученные результаты с аналогичными для нативных субпродуктов (см. табл. 5).
Таблица 5 - Изменение бактериологических показателей субпродуктов
Показатель Рубец Селезенка Легкое
Натив Фермен- Натив- Фермен- Натив- Фермен-
ный тирован- ный ная тирован- ная ное тирован- ное
КМАФАнМ, КОЕ/г 1,56 • 103 8,86 • 103 2,0 • 102 1,3 • 103 2,2 • 102 4,3 • 102
Количество БГКП, КОЕ/г 11 6 4 2 3 2
Кол-во бактерий р.Salmonella, КОЕ/25 г - - - - - -
Кол-во бактерий р.Proteus + +
Кол-во бактерий р.Staphylococcus, КОЕ/25 г 29±4 - 18±4 - 14±4 -
Кол-во бактерий р.Clostridium - - - - - -
Кол-во бактерий Bacillus anthraxis - - - - - -
Кол-во бактерий р.Listerium - - - - - -
Из приведенных данных можно сделать вывод, что обработка молочнокислыми микроорганизмами увеличивает общее содержание микроорганизмов во всех исследованных субпродуктах, однако заметно подавляет содержание гнилостной и условно-патогенной микрофлоры. Так, количество БГКП уменьшилось в 1,5 раза, присутствие стафилококков в обработанном сырье не выявлено.
Функционально - технологические свойства
Изменение влагосвязывающей способности исследованных субпродуктов в процессе молочнокислой ферментации представлено на рис. 3.
Как видно из данных, в процессе экзогенной молочнокислой ферментации селезенки происходит существенное повышение ее ВСС. Сравнивая динамику ВСС у различных субпродуктов, следует отметить, что у селезенки изменение ВСС более выраженное, от 35% до 75%. Очевидно, это связано с более рыхлым характером соединительной ткани селезенки и ее доступностью для действия протеолитических ферментов молочнокислых бактерий.
Рис. 3 - Изменение ВСС селезенки под в процессе экзогенной молочнокислой ферментации (Н- под дейсвием закваски «Наринэ», К - под действием кефирной закваски, Л - под действием лактобактерина)
При тех же условиях ВСС легкого увеличивается от 45% до 58%. Такое незначительное увеличение можно объяснить относительной прочностью строения коллагена легкого.
Наконец, при молочнокислой ферментации рубца увеличение ВСС также выражено относительно мало - от 33% до 43%. Однако рубец с лактобактерином продемонстрировал более выраженную способность к протеолизу. ВСС в результате обработки увеличилась от 33 до 54%.
Изменение титруемой кислотности в процессе молочнокислой ферментации
В процессе молочнокислой ферментации контролировали динамику титруемой кислотности во всех исследованных вариантах. Наиболее типичная картина представлена на рис.4.
Как видно из представленных данных, при обработке субпродуктов молочнокислыми заквасками титруемая кислотность увеличивается в течение первых трех дней, после чего замедляется или останавливается. Такое повышение кислотности связано с процессом кислото-образования, т.е. накоплением молочной и ряда других органических кислот в результате метаболизма молочнокислых бактерий.
Рис. 4 - Изменение кислотности ферментационной среды под действием закваски «Наринэ» (обозначения вариантов - аналогично рис.3)
Заключение
Установлено, что экзогенная молочнокислая ферментация говяжьих субпродуктов 2 категории тремя исследованными заквасками и препаратами позволила снизить содержание бактерий группы кишечной палочки и бактерий рода Staphylococcus при одновременном повышении общего количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов. Кроме того, обработка исследованных субпродуктов улучшила их органолептические свойства (запах, цвет). В процессе обработки произошло повышение влагосвязывающей способности, причем в большей степени у селезенки, а в наименьшей - у легких и рубца. Наконец, содержание фракции щелочерастворимых белков в общем белке снизилось на 33-50 % при одновременном увеличении доли водорастворимых белков на 10-30% и солерастворимых белков в 2-3 раза.
Таким образом, экзогенная молочнокислая ферментация позволила улучшить санитарно-гигиенические свойства субпродуктового сырья, улучшить их функциональнотехнологические и сенсорные характеристики, а также повысить их биологическую ценность путем повышения степени усвояемости белков из их состава.
Полученные данные позволяют рассматривать экзогенную молочнокислую ферментацию как эффективный способ предобработки субпродуктов для их включения в рецептуры эмульгированных мясопродуктов.
Список сокращений и обозначений
ВСС - влагосвязывающая способность;
МПА - мясопептонный агар;
КМАФАнМ - количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов;
КОЕ - колониеобразующие единицы;
БГКП - бактерии группы кишечной палочки.
Литература
1. Титов, Е.И. Коллагенсодержащее сырье в технологии мясных продуктов / Е.И. Титов, С.К. Апраксина, Л.Ф. Митасева, А.Ю. Соколов. - М: Мясная индустрия, 2008, № 12. - 31-35 с.
2. Антипова, Л.В. Методы исследования мяса и мясных продуктов / Л.В. Антипова, И.А. Глотова, И.А. Рогов. - М: Колос, 2011. - 376 с.
3. Пономарев, В.Я. Оценка качества колбасных изделий, выработанных с применением белковых гидролизатов / В.Я. Пономарев, Э.Ш. Юнусов, Г.О. Ежкова, О.А. Решетник // Вестник Казан. технол. унта. - 2010. - № 9. - С. 590-594.
4. Пономарев, В.Я. Изучение биологических показателей новых ферментированных мясных продуктов / В.Я. Пономарев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010.- № 7. - С. 616-620.
5. Позняковский, В.М. Экспертиза мяса и мясопродуктов - учеб.-справ. пособие / В.М. Позняковский. - 2 изд., стер. - Новосибирск: Сиб. Унив. изд-во, 2002. - 526 с.
© Р. Э. Хабибуллин - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, Ыге-tik@yandex.ru; Х. Р. Хусаинова - асп. той же кафедры; Э. И. Минивалеева - асп. той же кафедры, Ш1-nivaleevaelvira@mail.ru; О. А. Решетник - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, reshetnik@kstu.ru.
