Научно-практические основы структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий

Вид материала

Автореферат

Содержание Общая характеристика работы Основное содержание работы Организация эксперимента, объекты и методы исследований Схема эксперимента Результаты собственных исследований 1- длиннейшая мышца спины; приводящая, средняя ягодичная; 2 Физико-химические показатели Физико-химические показатели

Подобный материал:

• Примерная программа дисциплины биотехнологические основы хлебопекарного производства, 116.22kb.
• Изменение ферментативной активности нативного и иммобилизованного солода под влиянием, 360.17kb.
• «Микробиология мяса и мясопродуктов» Специальность 110401 «Зоотехния» Пояснительная, 71.71kb.
• Педагогических требований, направленных на развитие ребенка, обеспечение психологического, 157.15kb.
• Экспресс-контроль цветовых характеристик мясного сырья и мясопродуктов, основанный, 316.99kb.
• Стандартизация и контроль качества лекарственного растительного сырья стандартизация, 615.33kb.
• Стандартизация и контроль качества лекарственного растительного сырья стандартизация, 613.27kb.
• Научно-образовательный комплекс по специальности 6N0701 «Биотехнология» учебно-методический, 704kb.
• Научно-практические аспекты разработки и применения упаковочных материалов с проектируемым, 662.23kb.
• Научное обоснование и практическое применение новых подходов к обеспечению качества, 787.48kb.

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт

мясной промышленности им. В.М. Горбатова

(ВНИИМП)


на правах рукописи


Кузнецова Татьяна Георгиевна


НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ

МЯСОПРОДУКТОВ ИЗ СЫРЬЯ РАЗЛИЧНОГО КАЧЕСТВА В

УСЛОВИЯХ НАПРАВЛЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ВОЗДЕЙСТВИЙ


Специальность 16.00.02. --

Патология, онкология и морфология животных


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора ветеринарных наук


Москва 2007


Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском

институте мясной промышленности имени В.М Горбатова


НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ: доктор ветеринарных наук

Белоусов А. А.


ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор ветеринарных наук,

профессор Никитченко В.Е.


доктор ветеринарных наук,

профессор Брагин Г.И.


доктор технических наук

Куликовская Л.В.


ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Московская государственная

академия ветеринарной медицины

и биотехнологии


Защита состоится « »______________ 2007 г. в________ час.

на заседании диссертационного совета Д 212 149.03 при Московском

государственном университете прикладной биотехнологии (МГУПБ)

по адресу: 109316,Москва, ул. Талалихина,33.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета


Автореферат разослан « »______________ 2007 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор ветеринарных наук Смирнова И.Р.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность работы. Развитие рыночных отношений, повышение темпов производства и объемов выпуска продукции мясной промышленности неразрывно связано с совершенствованием и созданием принципиально новых ресурсосберегающих технологий и комплексным использованием животноводческого сырья, разработкой новых видов продукции с высокими потребительскими свойствами. Дефицит животноводческого сырья, который в последние годы испытывает мясная промышленность, требует решения задачи создания технологий и средств выработки продукции, отвечающих медико-биологическим требованиям из сырья с различными отклонениями качественных и функциональных показателей. Выполнению этой задачи должно способствовать развитие теоретических исследований процессов структурообразования, протекающих в мясе при хранении и технологической обработке, в том числе с использованием биотехнологических приемов, позволяющих интенсифицировать процесс производства мясных продуктов и рационально использовать сырье с низкими функционально-технологическими свойствами.

Решение этих вопросов неразрывно связано с разработкой комплекса показателей объективной и надежной оценки качества сырья и готовой продукции за счет использования новых аналитических методов, которые должны соответствовать передовому уровню науки и технологии.

Традиционные методы исследования мяса и мясопродуктов – биохимические, физико-химические, структурно-механические и другие – не всегда позволяют эффективно решать целый ряд кардинальных вопросов, касающихся качества сырья и готовой продукции.

В то же время в работах Бем Р.,Плева В., Налетова Н.А., Тинякова Г.Г., Велинова П., Белоусова А.А., Писменской В.Н., Хвыли С.И., Horn D., Katsaras K. и других показано, что прижизненное состояние мясного сырья и любое технологическое воздействие на него, связанное с убоем животного, хранением и переработкой, находят свое отражение в изменениях морфологических свойств его структурных элементов.

В связи с этим, представляет интерес установления комплекса морфологических критериев объективной и всесторонней оценки прижизненного формирования качественных показателей мясного сырья в зависимости от возраста животных, морфо-функциональных особенностей мышц, генотипа, качественной характеристики на базе микроструктурных методов исследования (в комплексе с другими традиционными методами) для разработки на этой основе эффективных технологий переработки мясного сырья, а также его рационального использования при изготовлении мясных продуктов

Цель и задачи. Цель настоящей работы заключается в разработке научно-практических основ структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• исследовать морфологические особенности мясного сырья в зависимости от вида и возраста животных, функциональных особенностей мышц, качественной группы, генотипа, различных способов обездвиживания;
  
• изучить микроструктурные изменения соединительной ткани в условиях механических, термических и ферментативных воздействий;
  
• установить взаимосвязь между процессами структурообразования и функционально-технологическими свойствами мяса и изготовленных из него мясопродуктов;
  
• исследовать механизмы коррекции мясного сырья с низкими функциональными свойствами с использованием пищевых добавок;
  
• выявить микроструктурные показатели, характеризующие свежесть рубленых полуфабрикатов и вареных колбасных изделий;
  
• разработать микроструктурные методы идентификации и количественной оценки отдельных ингредиентов и пищевых добавок в мясной продукции с использованием морфометрического метода исследования.
  

Научная новизна работы. Теоретически обоснованы, экспериментально доказаны и установлены морфологические и морфометрические критерии оценки качественных характеристик мясного сырья на основе исследования микроструктурных и технологических показателей, характеризующих особенности его структурообразования с учетом прижизненных факторов.

Расширены теоретические представления о процессах структурообразования мясного сырья различных качественных групп. Установлена взаимосвязь между процессами структурообразования и функционально-технологическими свойствами мясного сырья.

Определены особенности микроструктурных изменений соединительной ткани в ходе подготовки ее к использованию для производства мясопродуктов в условиях различных способов обработки

Дана система дифференциации микроструктурных изменений мышечной ткани цельномышечных и измельченных мясопродуктов положительно или отрицательно влияющих на их качество.

Определены механизмы коррекции низких функционально-технологических свойств мясного сырья и оптимизации структурообразования готовой продукции с использованием пищевых добавок.

Сформулированы методологические подходы к определению свежести измельченных мясопродуктов по микроструктурным показателям.

Разработаны методы идентификации и определения количественного содержания отдельных ингредиентов и пищевых добавок в мясных продуктах.

Практическая ценность и реализация результатов. Установленные морфологические и морфометрические критерии оценки качества мясного сырья и мясопродуктов, изготовленных в условиях биотехнологических воздействий, позволяют:

- объективно оценивать свойства мясного сырья, прогнозировать его качественные характеристики и определять рациональные режимы и наиболее эффективные способы переработки, обосновывать схемы дифференциальной разделки;

-прогнозировать и корректировать пороки мясного сырья в процессе технологической обработки;

-устанавливать рациональные режимы и способы обработки соединительной ткани;

-выявлять степень микробиальной порчи измельченных мясопродуктов;

-идентифицировать и проводить определение количественного содержания растительных ингредиентов и отдельных пищевых добавок в составе мясопродуктов

Результаты исследований использованы при разработке 11 технологий производства мясных продуктов и широко используются в настоящее время при проведении научно-исследовательских работ в области совершенствования и разработке новых технологий производства мясопродуктов, оценке их качественных показателей и создании новых видов продуктов.

Введены в действие ГОСТ 19496-93 «Мясо. Метод гистологического исследования», ГОСТ 51604 «Мясо и мясопродукты. Метод идентификации состава», методика выполнения измерений содержания полисахаридов неживотного происхождения в мясе и мясопродуктах (№ ФР.1.31.2005.01985), методика выполнения измерений содержания белков растительного и животного происхождения в мясе и мясопродуктах (№ ФР.1.31.2005.01986), получен патент на изобретение № 2287953 мясной продукт для питания детей и профилактического питания и способ его производства.

Теоретические положения работы и результаты экспериментальных исследований использованы в учебном пособии для обучения студентов по курсу гистологии и ветсанэкспертизы «Микроструктура мяса и мясопродуктов» (2005 г.) и «Атласе мясного сырья и мясных продуктов» (2007), в методических рекомендациях по применению количественного микроструктурного анализа в мясной промышленности и научных исследованиях (1995), оценке мясного сырья и определения состава мясопродуктов микроструктурными методами (1998), комплексной оценке мясной продуктивности и качества мяса свиней разных генотипов (2000 г.), гистологическому методу оценки свежести субпродуктов (2007).

Полученные данные включены в курсы лекций по гистологии, ветеринарно-санитарной экспертизе, патологической анатомии, для подготовки специалистов мясной промышленности.


Автор защищает:

Научно-практические основы структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий:

- микроструктурные особенности структурообразования мясного сырья в зависимости от вида и возраста животных, функциональных нагрузок мышц, качественной характеристики, генотипа животных;

- использование установленных критериев при оценке качества мясного сырья, его технологической пригодности, свежести измельченных мясопродуктов;

- использование микроструктурных критериев оценки структурообразования мясного сырья при интенсификации биотехнологических воздействий, определении рациональных режимов технологических процессов, совершенствовании и создании новых технологий;

- микроструктурные методы идентификации и количественной оценки состава мясных продуктов.

Апробация работы. Результаты научных исследований доложены и обсуждены на международных и европейских конгрессах работников НИИ мясной промышленности (США,1980; Австрия 1981; Парма 1983; Австрия 1985, Новая Зеландия 1987; Франция,1992; США 1995; Югославия 1995, 1999; Аргентина 2000; Польша 2001), а также на 19 международных научных и научно-теоретических конференциях и симпозиумах (1990- 2005 гг.).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы 34 работы и, в том числе, учебное пособие «Микроструктура мяса и мясных продуктов», «Гистологический атлас мясного сырья и мясных продуктов», получен патент на изобретение № 2287953.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения полученных результатов, выводов, списка литературы. Работа изложена на 380 страницах машинописного текста, содержит 57 таблиц, 96 рисунков. Список литературы включает 387 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.


ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы, задачи исследований, научная концепция и положения, выносимые на защиту.

В литературном обзоре систематизированы и обобщены современные представления о структуре мышечной ткани, приведены сведения о ее морфологических, физико-химических, биохимических свойствах в связи с породой, возрастом и генотипом животных, а также изменения в процессе автолиза и нарушения температурно-влажностных режимов хранения. На основе информационных данных о свойствах мышечной ткани с пороками качества мясного сырья приведен критический обзор методов его дифференциации. Дана оценка принципов и способов современных тенденций совершенствования и разработки технологий рационального использования мясного сырья, в том числе с пороками качества.

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ


Определение микроструктурных показателей, характеризующих прижизненные особенности структурообразования мышечной ткани в связи с выполняемой функцией и физическими нагрузками мышц, испытываемыми при жизни животного, возрастом, генотипом, а также в зависимости от качественной группы (NOR, DFD, PSE) мясного сырья проводили на мышцах крупного рогатого скота, свиней и овец.

Изучение возрастных особенностей мышечной ткани проводили на длиннейшей мышце спины овец русской породы в возрасте 2-12 месяцев.

Изучение микроструктурных особенностей мясного сырья в связи с выполняемой при жизни функцией проводили на 12 анатомически выделенных мышцах бычков и 18 мышцах свиней шейного, лопаточного, спинно-реберного и тазобедренного отрубов различных качественных групп на 2-е сутки после убоя. Для исследований использовали бычков черно-пестрой породы в возрасте 16-18 мес., весом 420-430 кг, свиней крупной белой породы в возрасте 7 -9 месяцев весом 100-130 кг.

Выбор животных проводили по принципу аналогов со сходной зоотехнической характеристикой.

Для изучения особенностей формирования мясной продуктивности и сравнительной оценки качества мяса свиней разных генотипов по морфологическим показателям были отобраны свиньи следующих пород: крупная белая, крупная черная, дюрок, ландрас и помеси – крупная белая х крупная черная, крупная белая х ландрас, крупная белая х дюрок, крупная белая х пьетрен х дюрок. Всего сформировано 8 групп по 10 животных. Изучение морфометрических показателей мышц свиней различных генотипов проводили на мясном сырье по величине рН₁ - рН₂₄ наиболее близкой к мясу NOR.

Для изучения микроструктурных особенностей мясного сырья с различной величиной рН (6,8-5,2) после убоя и в процессе автолиза (24 ч, 48 ч, 120 ч) в качестве объекта исследования использовали длиннейшую мышцу спины свиней крупной белой породы в возрасте 7-9 месяцев весом 100-130 кг, аналогичных по зоотехнической характеристике. Мясное сырье разделяли в соответствии с величиной рН₂₄- на группы NOR (6,2-5,8), PSE - (5,8-5,2), DFD – (6,8-6,2) с последующим выделением из них сырья, отличающегося по морфологическим показателям от принятых для данных групп.

Сравнительные исследования микроструктурных показателей, характеризующих качество мясного сырья, получаемого при различных способах обездвиживания крупного рогатого скота – электрооглушением и механическим (путем перерезки кровеносных сосудов шеи - кошерным и с использованием пневматического пистолета) проводили на длиннейшей мышце спины после убоя и в процессе автолиза (24 и 48 ч). В целом микроструктурным исследованиям подвергнуты мышцы, взятые от 260 животных.

Для определения влияния различных методов подготовки соединительной ткани (механических, теплового, ферментативного) к использованию в производстве мясных продуктов на ее микроструктурные показатели, функционально-технологические и структурно-механические свойства использовали соединительнотканную фракцию (СТФ), полученную при механической жиловке на волчке-жиловщике ВЖ-200 говядины 2 сорта. В качестве ферментных препаратов растительного происхождения для обработки СТФ использовали 0,4% раствор папаина, животного происхождения – трипсин, концентрированный куриный пепсин, коллагеназу, полученную из гепатопанкреаса камчатского краба, панкреатин ( в сочетании с бактериальной культурой L. casei)

Объектом для исследования закономерностей и характера трансформации белков низкосортного мясного сырья под действием ферментного препарата коллагеназного действия микробного происхождения ФПМ-МП использовали говядину 11 сорта и изготовленный из нее фарш. Продуцентом биологически активного препарата являлась Serratia proteamaculans-94. Температурный оптимум воздействия препарата на мясное сырье находился в пределах 4-10⁰ С, рН 5,8-6,0. Для определения оптимальных условий воздействия ФПМ-МП фарш обрабатывали препаратом в концентрации 0,05%, 0,1%,0,2%, инкубацию проводили в течение 24-48 ч.

Изучение микроструктурных изменений мышечной ткани в процессе различных биотехнологических воздействий проводили с учетом качественных показателей мясного сырья и способов его обработки. Объектом исследования структурообразования цельномышечных и измельченных мясопродуктов служила мышечная ткань на различных технологических этапах изготовления продукции с использованием механических способов обработки, пищевых добавок (ионов кальция, фосфатов, лактата кальция, цитрата кальция), винно-спиртовых композиций, углеводов, молочнокислых культур (БФП-1, БФП-2, ПБ-МП, ББП-СК), пропионовокислых бактерий, комплекса биотехнологических воздействий.

Объектом исследования для изучения микроструктурных показателей микробной порчи вареных колбасных изделий, рубленых полуфабрикатов и влияния на их структуру бактериостатических препаратов использовали пищевые добавки лактат натрия, Ламефос Фреш (смесь пищевых добавок - ацетата натрия (Е 262), лимонной кислоты (Е 330), хлорида натрия и аскорбиновой кислоты (Е300), рекомендуемых изготовителем для удлинения сроков годности колбасных изделий и мясных полуфабрикатов и сохранения органолептических свойств готовой продукции. Дозировка препарата Ламефос Фреш составляет 5 г на 1 кг фарша (0,5%), лактата натрия 2% к массе сырья. Объектом исследования морфологических свойств вареных колбасных

СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА




1.


2.


3
Изменения морфологических свойств соединительной ткани в условиях биотехнологических воздействий
.



Структурообразование мясопродуктов в условиях биотехнологических воздействий из сырья различного качества


(механических, электростимуляции, ферментных и бактериальных препаратов,

пищевых добавок, их комплексного использования)



4.


5.


6.
Идентификация пищевых добавок, количественная оценка пищевых добавок и растительных белков в мясопродуктах



изделий в процессе хранения (45 сут) служили колбасы, выработанные с использованием водо-газонепроницаемой оболочки Делон-Т.

Определение количественного содержания в мясных продуктах растительного (соевого) белка и полисахаридов проводили на модельных образцах с различным содержанием исследуемых ингредиентов.

Основными методами исследования являлись – гистологический и гистохимический, трансмиссионная и сканирующая электронная микроскопия, а также морфометрия с помощью анализатора изображения Маджискан-2А. Исследования проводили по общепринятым методикам.

Для оценки качества мясного сырья, полуфабрикатов и готовых мясопродуктов, помимо микроструктурных применяли также стандартные физико-химические, биохимические, структурно-механические, технологические, органолептические и микробиологические методы анализа:

- влагосвязывающая способность (ВСС) по методу Грау и Хамма в модификации Воловинской В.П.(1962); содержание влаги - ускоренным методом по ГОСТ 9793-74; рН – по ГОСТ 51478-99; ЛЖК–ГОСТ 23392-78; эффективность тепловой обработки колбасных изделий по ГОСТ 23231-78;

определение амино-аммиачного азота - по методу Х.К.Горегляд, Н.Г.Кожемякин; переваримость белков in vitro –методом Покровского А.А. и Ертанова И.Д; напряжение среза – на приборе ПМ-3; реологические свойства –пенетрометром ППМ-4; перекисное число – по ГОСТ 8285-91; кислотное число – по ГОСТ 8285-91; органолептические показатели – по пятибалльной шкале; массовая доля поваренной соли – по ГОСТ 9957-73; содержание оксипролина в коллагене – по методу Ньюмен и Логана в модификации Зайдес; развариваемость коллагена – по методу Кузнецовой Г.Н.; микробиологические исследования – по стандартным методикам в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078 -01.

Структурно-механические, технологические и микробиологические исследования проводили совместно с ведущими специалистами соответствующих лабораторий ВНИИМП, разработка методик выполнения измерений содержания полисахаридов, белков растительного и животного происхождения в мясе и мясных продуктах совместно со специалистами ФГУП ВНИИМС.

Для получения достоверных результатов эксперименты повторяли не менее 3-х раз при 3-5 кратной повторности анализа каждого из образцов. С целью соблюдения репрезентативности выборки, отбор проб для качественного и количественного микроструктурного исследования проводили из разных участков анализируемого образца.

Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики с использованием стандартных компьютерных программ.


РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ


Морфологические свойства мясного сырья для производства

мясопродуктов

На основании результатов проведенных исследований и анализа данных литературных источников установлено, что мясное сырье характеризуется не только комплексом физико-химических, биохимических, микробиологических, структурно-механических, органолептических свойств, но и прижизненными и послеубойными морфологическими характеристиками, в совокупности определяющими качество изготовленных из него готовых продуктов.

Результаты морфометрических исследований 12 анатомически выделенных из шейного, лопаточного, спинно-реберного и тазобедренного отрубов мышц бычков и 18 мышц свиней различных качественных групп свидетельствуют о том, что в связи с видовой принадлежностью, анатомическим расположением на туше и функциональными особенностями, мышцы в пределах изученных отрубов значительно различаются по морфологическим показателям (диаметру, соотношению типов волокон, содержанию мышечной, жировой и соединительной ткани, количеству волокон в пучках, а также степенью развитости соединительнотканного каркаса и деструкции мышечных волокон в процессе автолиза, длиной саркомеров).

Проведенные исследования позволили установить, что все выше перечисленные показатели находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и определяют качественные и функционально-технологические свойства мышечной ткани.

По комплексу морфологических показателей (в первую очередь, содержанию соединительной ткани и соотношению типов волокон) все изученные мышцы