BIOTECHNOLOGICAL APPROACH IN PRODUCTION OF BAKED PRODUCT FROM PORK
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Volgograd State Technical University
2.
Volgograd State Technical University
3.
Volgograd State Technical University
4.
Volgograd State Technical University; Volga region research institute of production and processing of meat and dairy production
5.
Volgograd State Technical University
6.
Rostov Region «Shakhty City Station on Fight Against Diseases of Animals»
Type:
Article
Pages:
from 28
to 33
Status:
Published
Received:
23.07.2017
Accepted:
23.07.2017
Published:
23.07.2017
Subject area:
UDK 637.5:602.4
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Selenium, iodine, pork, potassium iodide, sodium selenit, diazotizing salt, lentil extrudate
Abstract (English):
The technology of producing the whole muscle product from pork enriched with bioavailable forms of iodine and selenium has been developed. The objects of the research are the meat product and seeds of lentil, pregerminated in solutions of potassium iodide and sodium selenit for enrichment with iodine and selenium. Germinated seeds of lentil are subjected to extruding then milled into flour and hydrated for convenience of introduction at the stage of salting. The use of “Glimalask” nutritional supplement allowsus to lower a mass fraction of diazotizing salt in a finished product more than twice and, at the same time, to keep the uniform pink coloring of the baked meat product. The developed way of combining meat and vegetable components makes it possible to obtain the enriched product aimed at providing a modern person’s diet with minerals and food fibers. The enrichment of food with vegetable components in a hydrated form in amount of 15% enables meeting the daily requirement for iodine and selenium by 16.8% and 36.1%, respectively. The use of the emulsion made of flour of extruded seeds of lentil and water increases the content of a mass fraction of protein in a finished product by 1.1%, and reduces the content of a mass fraction of fat by 4.21%. The introduction of vegetable components enriches the meat product with minerals without worsening organoleptic indices of the finished product.
The technology of producing the whole muscle product from pork enriched with bioavailable forms of iodine and selenium has been developed. The objects of the research are the meat product and seeds of lentil, pregerminated in solutions of potassium iodide and sodium selenit for enrichment with iodine and selenium. Germinated seeds of lentil are subjected to extruding then milled into flour and hydrated for convenience of introduction at the stage of salting. The use of “Glimalask” nutritional supplement allowsus to lower a mass fraction of diazotizing salt in a finished product more than twice and, at the same time, to keep the uniform pink coloring of the baked meat product. The developed way of combining meat and vegetable components makes it possible to obtain the enriched product aimed at providing a modern person’s diet with minerals and food fibers. The enrichment of food with vegetable components in a hydrated form in amount of 15% enables meeting the daily requirement for iodine and selenium by 16.8% and 36.1%, respectively. The use of the emulsion made of flour of extruded seeds of lentil and water increases the content of a mass fraction of protein in a finished product by 1.1%, and reduces the content of a mass fraction of fat by 4.21%. The introduction of vegetable components enriches the meat product with minerals without worsening organoleptic indices of the finished product.
Keywords:
Selenium, iodine, pork, potassium iodide, sodium selenit, diazotizing salt, lentil extrudate
Selenium, iodine, pork, potassium iodide, sodium selenit, diazotizing salt, lentil extrudate
Дефицит йода и селена в рационе питания при- знан ООН, ВОЗ и Детским фондом ООН мировой проблемой, обостряющейся по мере возрастания техногенного воздействия на человека и окружаю- щую среду. К сожалению, на территории многих стран встречается одновременная недостаточность селена и йода у населения различных возрастных групп, что приводит к значительному усугублению последствий их дефицита, особенно у детей, под- ростков, беременных, кормящих женщин и пожи- лых людей [1]. Диагностировано большое коли- чество заболеваний и патологических состояний, связанных с дефицитом микроэлементов в окружа- ющей среде. Все патологические процессы, вызванные недостаточностью, избытком или дис- балансом микроэлементов в организме, получили название - микроэлементозы. Самыми известными из них являются йод-, селендефицитные состояния и железодефицитная анемия. Йод является чрезвычайно активным вещест- вом, входит в состав гормонов щитовидной железы, способен разносторонне влиять на ткани, органы и функции организма. Йод участвует в регуляции белкового, жирового, водно-электролитного и энергетического обмена, а также метаболизма не- которых витаминов [2, 6]. Кроме того, он влияет на скорость биохимических реакций. Исключительно важную роль йоду отводят в процессах роста, раз- вития и дифференцировки тканей. Основное назна- чение селена - стимулирование процессов обмена веществ, участие в образовании антиоксидантных соединений и других форм защиты организма [3]. Потребность человека в йоде зависит от возрас- та и состояния организма. Так, для детей дошколь- ного возраста до 5-ти лет она составляет 90 мкг в сутки, детей школьного возраста до 12 лет - увели- чивается до 120 мкг в сутки, подростков от 12 лет и старше и взрослых - повышается до 150 мкг в сут- ки, у беременных женщин и женщин в период грудного вскармливания потребность достигает 180-200 мкг в сутки [1]. По данным Эндокриноло- гического научного центра РАМН потребление йода на всей территории России снижено до 60-80 мкг в сутки. Адекватная доза селена для взрослых в зависимости от района проживания ко- леблется от 50 до 200 мкг в сутки (в среднем 1 мкг/кг в сутки) и составляет: для мужчин - не менее 70 мкг в сутки, для женщин - не менее 55 мкг в сутки [1]. Основным пищевым источником йода являются морепродукты. В остальных продуктах содержание йода прямо зависит от его содержания в почве. Значительные потери йода наблюдаются в процессе кулинарной обработки и при хранении продуктов питания. При термической обработке продуктов потери йода могут достигать 65 %. Основное поступление органических форм селена приходится на продукты животного и растительного проис- хождения [1]. Но содержание селена в пищевом сырье и продуктах его переработки понижено вследствие недостатка его содержания в почве и воде. В настоящее время актуальным направлением решения проблем, связанных с йоддефицитом и селенодефицитом, выступает создание обогащен- ных продуктов функциональной направленности, в том числе и мясных. Безопасность пищевых продуктов и охрана внутренней среды организма от загрязнения ток- сичными веществами являются первоочередными проблемами гигиены питания человека. В послед- нее время ученые активно проводят исследования, посвященные изысканию способов снижения оста- точного нитрита в пищевых продуктах, что под- тверждает наличие ряда патентов по этой тематике. Нитрозосоединения при употреблении в составе продуктов питания способны накапливаться в ор- ганизме человека, вызывая при этом нарушения структуры и свойств функциональных макромоле- кул ДНК, РНК и, как следствие, белков. В связи с этим повышенный интерес вызывает изучение за- кономерностей попадания нитрозосоединений в продукты питания и поиск путей снижения их остаточной концентрации. Подобные исследования способствуют разработке мер безопасности, направленных на снижение токсической нагрузки на организм человека [4]. Цель работы состояла в разработке технологии запеченного продукта из свинины, обогащенного биодоступными формами йода и селена, а также пищевыми волокнами, обеспечивающей снижение остаточного содержания нитрита натрия в готовом продукте. Объекты и методы исследований Объектами исследований являлись экструдиро- ванные семена чечевицы необогащеннные и обо- гащенные биодоступными формами йода и селена, а также образцы продуктов из свинины по стан- дартной рецептуре и с использованием раститель- ных компонентов в гидратированном виде в коли- честве 15 % к массе несоленого мясного сырья. Исследования проводились в ВолгГТУ и в ком- плексной аналитической лаборатории ФГБНУ «Поволжский научно-исследовательский институт про- изводства и переработки мясомолочной продук- ции». Отбор проб для лабораторных исследо- ваний проводился согласно с требованиями ГОСТ Р 51447-99; содержание влаги определяли в соответствии с ГОСТ Р 51479-99 методом высуши- вания навески до постоянной массы; массовую до- лю белка определяли методом Къельдаля по ГОСТ 25011-81; содержание жира определяли по ГОСТ 23042-86 с применением экстракционного метода; массовую долю золы определяли согласно ГОСТ Р 31727-2012 методом высушивания, обуг- ливания, озоления при температуре (550±25) °С пробы; массовую долю поваренной соли определя- ли согласно ГОСТ 9957-73 методом Мора; выход готового продукта рассчитывался как отношение массы готового продукта к массе несоленного сы- рья; массовую долю остаточного нитрита натрия определяли методом, основанном на изменении интенсивности окраски, образующейся при взаи- модействии нитрита с N-(1-нафтил)-этилендиамин дигидрохлоридом и сульфаниламидом в обезоло- ченном фильтрате ГОСТ 29299-92; исследование микробиологических показателей осуществлялся методом посева смывов с образца на питательную среду по ГОСТ Р 54354-2011; органолептическую оценку цельномышечных изделий из свинины про- водили по ГОСТ 959-91 «Продукты мясные». Определение содержания йода и селена в продукте и растительном компоненте проводились согласно ГОСТ 31707-2012 и ГОСТ 31660-2012. Для определения безопасности готовый продукт исследовали на содержание цинка по ГОСТ 30178-96 и меди, свинца и кадмия по ГОСТ 30178. Результаты и их обсуждение По результатам комплексной оценки для обога- щения мясного продукта был использован сорт че- чевицы «Петровская 4/105». Культура этого сорта содержит более 27-35 % белков, до 55 % крахма- листых веществ, свыше 2 % жирных масел. Обога- щение чечевицы осуществлялось путем проращи- вания семян в растворах йодида калия и селенита натрия с концентрацией 0,225 г/л воды и 0,1 г/л воды соответственно [5]. Длительность прораста- ния семян составляла 4 суток, при этом длина рост- ков не превышала 5 мм. Распределение раствора в семенах при прорастании способствует максималь- ному переходу микроэлементов. Биотехнологиче- ский прием проращивания обеспечивает органифи- кацию йода и селена с их переходом в биодоступ- ные формы. В целях повышения пищевой ценности и усвояемости пророщенных семян чечевицы их предварительно подвергают экструдированию. В процессе экструдирования пророщенные семена чечевицы подвергаются кратковременному, но ин- тенсивному механическому и баротермическому воздействию за счет высокой температуры 150-180 °С и давления около 50 атм. В результате меняется структурно-механический и химический состав исходного растительного сырья. Сложные белки и углеводы распадаются на более простые, клетчатка - на вторичные сахара, крахмал - на про- стые сахара. Важное преимущество экструдирова- ния - кратковременность. Экструдирование обес- печивает разложение содержащихся в бобовых культурах ингибиторов пищеварительных фермен- тов и вредных для организма лектинов. За счет рез- кого падения давления при выходе разогретой зер- новой массы происходит «взрыв» продукта, что делает его более доступным для воздействия фер- ментов желудка и повышает его усвояемость. В связи с этим целесообразно использовать экструди- рованные обогащенные йодом и селеном семена чечевицы. Физико-химические показатели образцов экс- трудированных семян чечевицы без предваритель- ного проращивания в растворах йодида калия и селенита натрия и пророщенных на данных раство- рах представлены в табл. 1. Таблица 1 Физико-химические показатели образцов экструдированных семян чечевицы Показатель Образец экструдата чечевицы без обога- щения с обогаще- нием Массовая доля влаги, % 3,45±0,38 4,0±0,58 Массовая доля белка, % 28,79±0,25 28,79±0,25 Концентрация йода, мг/кг - 0,225±0,54 Концентрация селена, мг/кг - 13,32±4,66 Согласно полученным данным проращивание чечевицы на растворах йодида калия и селенита натрия повышает содержание йода и селена в ней и открывает возможность ее использования в рецеп- туре мясного продукта в качестве источника этих микроэлементов. Ранее в работах сотрудников кафедры техноло- гии пищевых производств Волгоградского государ- ственного технического университета (ВолгГТУ) экспериментально было доказано, что применение пищевой добавки «Глималаск» (ТУ 2639-182- 514645-12) позволяет уменьшить количество вно- симого нитрита натрия в два раза с сохранением при этом цвета готового продукта на разрезе [4]. Учитывая установленный факт, для снижения оста- точного содержания нитрита натрия в технологии нового мясного изделия использовали пищевую добавку «Глималаск», которая содержит в своем составе аминоуксусную, аскорбиновую и яблочную кислоты. Комплекс органических кислот пищевой добавки «Глималаск» позволяет применять ее в мясной промышленности в качестве стабилизатора окраски после термообработки. Аскорбиновая кис- лота C6H806 ускоряет реакцию цветообразования в мясопродуктах, тем самым способствуя улучшению их внешнего вида, повышает устойчивость цвета при хранении, усиливает противомикробные свой- ства нитрита натрия и ингибирует образование нитрозаминов в продукте на 32-35 %. В присутст- вии аскорбиновой кислоты остаточное содержание нитрита натрия в готовом продукте снижается на 22-38 % [4]. Анализ базового ассортимента цельномышеч- ных изделий отечественного производства свиде- тельствует о том, что варьирование параметров технологической обработки позволяет получать из одного и того же вида сырья (части туши) широкий спектр мясопродуктов с различными органолепти- ческими показателями и сроками хранения, управ- лять продолжительностью производственного цик- ла и увеличивать выход готовой продукции. Дан- ный ассортимент может быть в значительной сте- пени расширен за счет вовлечения в производство нетрадиционных видов сырья, в частности, расти- тельного происхождения. В основе большинства технологий производства цельномышечных мясопродуктов лежит комплекс- ное воздействие на сырье процессов посола и тер- мообработки, обеспечивающих формирование спе- цифических органолептических характеристик го- товых изделий. Разработанный способ производст- ва цельномышечного запеченного продукта из сви- нины предусматривает подготовку мясного и рас- тительного сырья, посол, запекание и охлаждение. Апробированы варианты введения подобранных функциональных компонентов в разном количестве в составе заливочного рассола, шприцовочного рассола, в шприцовочном и заливочном рассолах. Установлено, что оптимальным является способ введения муки экструдата чечевицы в составе шприцовочного рассола в количестве 15 % от мас- сы сырья. Общее количество рассола вместе с гид- ратированной мукой чечевицы от массы мясного сырья составляет 45 %. Для оценки эффективности разработанного спо- соба обогащения цельномышечных изделий йодом, селеном в лаборатории кафедры технологии пище- вых производств ВолгГТУ были выработаны два образца запеченного продукта из свинины: опыт- ный - с добавлением растительных компонентов, пищевой добавки «Глималаск»; и контрольный - без добавления. Количество нитрита натрия, вне- сенное в опытный образец, снизили в два раза по сравнению с контрольным. Экструдат чечевицы перед гидратацией измельчали в муку. Полученную муку экструдата чечевицы гидратировали с водой в соотношении 1:3 и выдерживали 24 ч при темпера- туре 4-6 ºС. Полученную суспензия добавляли в рассол и инъецировали цельномышечное сырье. В дальнейшем мясное сырье направляли на следую- щие технологические операции: массирование и осадку. Перед термической обработкой на поверх- ность инъецированного мясного сырья наносились специи, после чего проводилось запекание при температуре 180 ºС в течение 2 ч. Была проведена сравнительная оценка органо- лептических характеристик полученных образцов, которая представлены в табл. 2. Представленные результаты органолептической оценки свидетельствуют о том, что использование растительной и пищевой добавки при производстве цельномышечного изделия из свинины улучшают консистенцию и вид на разрезе. Физикохимические показатели качества запеченного изде- лия из свинины представлены в табл. 3. Таблица 2 Органолептические характеристики запеченного продукта из свинины Наименование показателя Образец Контрольный Опытный Внешний вид поверхность чистая, без выхва- тов мяса, края ровные Форма овальная Консистенция плотная Вид и цвет на разрезе равномерно окрашенная мышечная ткань светло-серого цвета, цвет жи- ра белый или с розоватым от- тенком равномерно окрашенная мышечная ткань светло- розового цвета, цвет жира бе- лый или с розоватым оттенком Запах и вкус свойственный данному виду продукта, без посторонних при- вкуса и запаха Таблица 3 Физико-химические показатели запеченного продукта из свинины Показатель Образец контрольный опытный Массовая доля белка, % 19,2±0,40 20,30±0,47 Массовая доля жира, % 29,28±0,23 25,17±0,20 Массовая доля поваренной соли, % 2,34±0,46 2,23±0,40 Массовая доля нитрита натрия, % 0,0033±0,0001 0,0012±0,0001 Массовая доля золы, % 0,23±0,13 0,91±0,13 Концентрация йода, мг/кг - 0,252±0,61 Концентрация селена, мг/кг - 0,224±0,52 Массовая доля влаги, % 50,58±0,50 53,53±0,52 Анализ результатов свидетельствует о том, что по пищевой ценности запеченный продукт из свини- ны, выработанный с добавлением растительного сырья, не уступает аналогу, приготовленному без использования экструдата чечевицы и пищевой до- бавки «Глималаск». Введение пищевой добавки «Глималаск» создает более благоприятные окисли- тельно-восстановительные условия для протекания реакции нитрозообразования вследствие наличия в ее составе аскорбиновой кислоты и глицина. Важно отметить, что после термообработки в готовом про- дукте сохраняется функционально-значимое коли- чество йода и селена. Так, употребление 100 г обо- гащенного запеченного продукта из свинины вос- полняет среднюю суточную потребность взрослого человека в йоде на 16,8 %, в селене - на 36,1 %. По- лученные результаты доказывают функциональные свойства запеченного изделия из свинины, что подтверждает эффективность использования био- технологии проращивания семян чечевицы на рас- творах йодида калия и селенита натрия для обогащения мясных продуктов биодоступными формами йода и селена. В настоящее время важным показателем ка- чественной продукции является отсутствие в ней токсичных элементов, которые могут попадать в готовый продукт во время производства. В табл. 4 представлены массовые доли металлов в готовом продукте и нормированные значения согласно Технического регламента Таможенного союза «О безопасности мяса и мясной продук- ции» (ТР ТС 034/2013). Таблица 4 Содержание токсичных элементов в готовом продукте Показатель Образец Нормируемые значения Контрольный опытный Массовая доля свинца, мг/ кг 0,13±0,013 0,1±0,01 0,5 Массовая доля кадмия, мг/ кг 0,01±0,001 Не обнару- жено 0,05 Были проведены микробиологические исследо- вания на хранимоспособность готового продукта. Полученные данные по определению КМАФАнМ свидетельствуют о том, что количество микроорга- низмов не превышают нормируемых значения на 6-й день после изготовления продукта. Регламенти- руемые сроки хранения готового продукта без при- менения вакуума или модифицированной атмосфе- ры составляют 5 дней. Увеличение срока хранения связано с тем, что семена чечевицы содержат в сво- ем составе антиоксиданты, которые предотвращают окисление жиров и потемнение цвета. Таким образом, разработанная технология произ- водства запеченных продуктов из свинины является эффективной для повышения содержания в них йода и селена до физиологически функционального уров- ня. Доказано положительное влияние пищевой до- бавки «Глималаск» на формирование цветовых ха- рактеристик запеченных изделий из свинины, что позволяет уменьшить количество вносимого нитрита натрия на 50 % от общепринятой нормы и, тем са- мым, повысить безопасность мясных продуктов. Помимо улучшения показателей пищевой ценности, использование растительных ингредиентов увеличи- вает выход запеченного продукта из свинины с 63,5 до 67,45 %. Полученный результат обусловлен, главным образом, гидрофильными свойствами бел- ков чечевицы. Подобранный способ производства свидетельствует о целесообразности использования экструдированных семян чечевицы и пищевой до- бавки «Глималаск», которые улучшают органолеп- тические показатели и выход готового продукта. Также цельномышечные изделия из свинины соот- ветствуют требованиям по содержанию токсичных соединений в готовом продукте и срокам хранения, которые составляют 6 дней. *Работа выполнена в рамках гранта РНФ № 15-16-10000, ГНУ НИИМП
1. Formirovanie funkcional'nyh svoystv molochnyh produktov pri ispol'zovanii v racionah laktiruyuschih zhivotnyh organicheskih form yoda i selena: monografiya / I.F. Gorlov, A.A. Korotkova, N.I. Mosolova, V.N. Hramova; VolgGTU, GNU Povolzhskiy NII proizvodstva i pererabotki myasomolochnoy produkcii RASHN. - Volgograd, 2013. - 94 s.
2. Hramova, V.N. Optimizaciya receptury polufabrikatov rublenyh v usloviyah yododeficita / V.N. Hramova, V.A. Konovalov, I.V. Mgebrishvili // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee profes- sional'noe obrazovanie. - 2015. - № 4. - C. 181-187.
3. MR 2.3.1.2432-08. Racional'noe pitanie: normy fiziologicheskih potrebnostey v energii i pischevyh veschestvah dlya razlichnyh grupp naseleniya Rossiyskoy Federacii. - M., 2008. - 50 s.
4. Tehnicheskie trebovaniya: TU 2639-182-514645-12. Primenenie pischevoy dobavki «Glimalask» v tehnologii pro- izvodstva varenyh kolbas. - Vved. 22.06.2012 g.
5. Pat. 2524540. Rossiyskaya Federaciya MPK A23K 1/22. Sposob obogascheniya semyan biodostupnymi formami yoda i selena / Gorlov I.F.; Zayavitel' i patentoobladatel' Gosudarstvennoe nauchnoe uchrezhdenie Povolzhskiy nauchno- issledovatel'skiy institut proizvodstva i pererabotki myasomolochnoy produkcii Rossiyskoy akademii sel'skohozyay- stvennyh nauk. - № 2012141634/13, zayavl. 28.09.2012; opubl. 10.04.2014, byul. №21.
6. Delange, F. Iodine deficiency as a cause of brain damage / F. Delange. - Postgrad. Med. J. - 2001. - Vol. 77. - R. 217-220.
