Выпускная квалификационная работа 3 страницаб — количество добавляемой влаги, %; в — количество добавляемой соли, %; г — количество добавляемого белкового композита, %. 2.2.22. Органолептические исследования продукта При обработке дегустационных листов вычисляли среднеарифметическое оценок дегустаторов по всем показателям, предусмотренных в шкале и среднеквадратичное отклонение по формулам:
S — среднее квадратичное отклонение; Σх — сумма оценок в баллах; Σх² — сумма квадратов оценок в баллах; n — количество дегустаторов.
Глава 3. Биотрансформация вторичного мясного сырья 3.1. Обоснование выбора выделенных штаммов молочнокислых микроорганизмов В настоящее время одним из важных направлений, предопределяющих эффективное развитие мясной промышленности в условиях рыночной экономики, является создание малоотходных технологий, основанных на комплексном использовании поступающего на переработку сырья. В связи с этим особое значение приобретает вопрос широкого вовлечения в производство вторичных сырьевых ресурсов, таких как субпродукты II категории. Низкая эффективность использования субпродуктов II категории в основном предопределяется специфичностью химико-морфологического состава и необходимостью применения разнообразных технологических приемов, направленных как на облагораживание органолептических характеристик, так и на модификацию функционально-технологических свойств. Немаловажное значение имеет наличие у субпродуктов II категории высокой степени микробиологической обсемененности. Одним из современных подходов решения этой проблемы является использование биотехнологических методов, основанных на использовании перспективных штаммов стартовых культур микроорганизмов. В данном разделе изучали воздействие выделенных штаммов на легкие крупного рогатого скота (далее легкие). Легкие обладают низкой пищевой ценностью и отличается довольно жесткой консистенцией, что связано с преобладанием коллагена в его составе. Тем не менее легкие характеризуется содержанием минеральных веществ, таких как кальций, магний, фосфор, железо, а также витаминов В₁, В₂, РР, С и имеет хорошую переваримость. Направленная модификация свойств данного вида сырья позволит использовать его в производстве высококачественных мясных продуктов. В свою очередь выделенные штаммы молочнокислых микроорганизмов Lactobacillus curvatus 1, лактобактерий казеи 10, Pediococcus pentosaceus 28, Pediococcus acidilactici 8адаптированы к мясному сырью, так как были выделены из высококачественных мясопродуктов. Они обладают высокой ферментативной активностью, солеустойчивы (все штаммы устойчивы к 8 % соли) и проявляют антагонистическую активность по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре стафилококка золотистого, эпидермального стафилококка, сапрофитного стафилококка, кишечной палочки, сальмонеллы тифимуриум, шигеллы Зонне, протея вульгарис, протея мирабилис. Штаммы Lactobacillus curvatus 1, Pediococcus pentosaceus 28, Pediococcus acidilactici 8 обладают высокой энергией кислотообразования. Применение микроорганизмов в переработке сельскохозяйственного сырья объясняется наличием у них протеолитической и липолитической систем, в результате действия которых происходит образование специфического вкуса и аромата. Так, согласно исследованиям С. Фадды, Дж. Оливера, М. Раккаха, Р. Барроса, Р. Факлама молочнокислые микроорганизмы, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus casei, Pediococcus pentosaceus, Pediococcus acidilactici обладают протеолитической системой, вследствие деятельности которой происходит расщепление белков мясного сырья. Первоначальное расщепление белков происходит под действием протеиназ с образованием олигопептидов, которые в дальнейшем могут гидролизоваться под действием внутриклеточных пептидаз, работа которых способствует накоплению пептидов и свободных аминокислот. В свою очередь свободные аминокислоты участвуют в образовании специфического аромата продукта. Кроме того, по данным С. Кайры, П. Ферранти, М. Гатти, М. Форнасари Ф. Бароне и др. низкомолекулярные летучие жирные кислоты, образующие в результате гидролитического расщепления липидов мышечного волокна под действием микробиальных липаз, также участвуют в образовании вкусоароматических характеристик мясного сырья. В связи с этим дальнейшие исследования были направлены на изучение изменений аминокислотного состава и микробиологических показателей мясного субстрата (измельченные легкие), происходящих под воздействием выделенных штаммов молочнокислых микроорганизмов. 3.2. Изучение симбиоза выделенных штаммов молочнокислых микроорганизмов В мясной промышленности широко используют различные бактериальные препараты, состоящие из отдельных штаммов молочнокислых микроорганизмов, а также дрожжей и грибов. Бактериальные препараты могут содержать микроорганизмы в виде чистых монокультур или комбинаций, включающие штаммы одного или нескольких видов. В основном применяют мультиштаммовые бактериальные закваски. Однако при составлении бактериальных заквасок необходимо учитывать не только физиолого-биохимические, технологические, в т. ч. антагонистические свойства выбранных штаммов и др., но и их способность сосуществовать между собой. В бактериальной закваске отдельные штаммы не должны доминировать один над другим. Поэтому было изучено явление симбиоза у выделенных штаммов молочнокислых микроорганизмов: Lactobacillus curvatus 1, Pediococcus acidilactici 8, Pediococcus pentosaceus 28 и лактобактерий казеи 10. Симбиоз выделенных штаммов молочнокислых микроорганизмов был изучен методом перпендикулярных штрихов на плотной (агаризованной) питательной среде MRS. Симбиоз выделенных молочнокислых микроорганизмов изучали по характеру роста, развития и внешнему виду штаммов. Анализируя визуально полученные результаты, можно отметить следующее: внешний вид культур соответствуют исходным музейным штаммам, также наблюдается активный равномерный рост по всему участку посева. В области соприкосновения с другими штаммами не наблюдается зон задержки роста изучаемых культур. Из этого можно сделать вывод, что культуры не обладают взаимным антагонизмом и не различаются по интенсивности роста при совместном культивировании. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что исследуемые микроорганизмы не оказывают отрицательного воздействия друг на друга и находятся в состоянии симбиоза, что позволяет рекомендовать их для совместного использования в бактериальной закваске. 3.3. Создание белкового композита на основе вторичного мясного сырья На основе изученных свойств выделенных штаммов лактобактерий казеи 10, Lactobacillus curvatus 1, Pediococcus acidilactici 8, Pediococcus pentosaceus 28, a также на основе установленного симбиоза между ними были приготовлены жидкие бактериальные закваски. В целях изучения воздействия выделенных штаммов на качественные изменения вторичного мясного сырья (легкие) были сделаны бактериальные закваски с их различными сочетаниями (табл. 1). Так, бактериальная закваска № 1 характеризуется равным соотношением всех выделенных штаммов, в бактериальной закваске № 2 превалируют штаммы лактобактерий казеи 10 и Lactobacillus curvatus 1, в закваске № 3 доминируют Pediococcus pentosaceus 28 и Pediococcus pentosaceus 8, в закваске № 4 преобладают штаммы Lactobacillus curvatus 1 и Pediococcus acidilactici 8. Таблица 1. Качественный состав бактериальных заквасок
Биотрансформацию вторичного мясного сырья осуществляли следующим образом (рис. 2): 1. Сырье подвергали предварительной обработке (очистка, промывка, ошпарка) и измельчали на волчке с диаметром отверстий решетки 3 мм. 2. В измельченное сырье вносили бактериальные закваски, состоящие из молочнокислых микроорганизмов, представленных штаммами Lactobacillus curvatus 1 и лактобактерий казеи 10, Pediococcus pentosaceus 28 и Pediococcus acidilactici 8. 3. Вносили соли марганца, a также поваренную соль в количестве 3 % к массе сырья. 4.
Процесс биотрансформации вторичного мясного сырья проводили в течение 24 ч при температуре t = 21 ± l C. Развиваясь в мясе, микроорганизмы, в качестве питательных веществ используют содержащиеся в нем углеводы, белки, жиры, посредством экзоферментов, преобразовывая их в вещества, пригодные для проникновения в клетки. Поэтому для увеличения роста выбранных штаммов молочнокислых микроорганизмов в качестве дополнительных источников питания вносили 10 % молочной сыворотки к массе несоленого сырья. Согласно исследованиям Беата Ф. Хагена, Х. Неса, Аскильда Л. Хойка для сокращения времени адаптации, активного роста, метаболической деятельности микроорганизмов, а также сокращения времени ферментации вносили 0,003 % солей марганца (например, Mn₂SO₄). Бактериальные закваски вносили в исходное сырье в количестве 10⁹ КОЕ/г и проводили биотрансформацию сырья в течение 48 ч при температуре 22 °С. В результате было получено 4 образца биотрансформированного сырья: · образец № 1 — измельченные легкие с добавлением бактериальной закваски № 1; · образец № 2 — измельченные легкие с добавлением бактериальной закваски с № 2; · образец № 3 — измельченные легкие с добавлением бактериальной закваски № 3; · образец № 4 — измельченные легкие с добавлением бактериальной закваски № 4; · контроль — измельченные легкие без внесения бактериальной закваски. У каждого образца исследовали органолептические характеристики, микробиологические показатели, в том числе изменения количества молочнокислых микроорганизмов, и аминокислотный состав. 3.4. Органолептические исследоваиия биотрансформированного сырья Органолептические характеристики оценивали через каждые 12 ч, оценивая цвет и запах каждого белкового композита. При исследовании органолептических характеристик через первые 12 ч образцы имели бледно-розовый цвет и свежий запах, характерный данному виду сырья. Поскольку изменений органолептических показателей у этих образцов не наблюдалось, можно сделать вывод, что для полного протекания процесса биотрансформации 12 ч недостаточно. Образцы, биотрансформация которых длилась 36 ч и 48 ч, были покрыты на поверхности зеленоватой пленкой, имели неприятный запах, соответствующий несвежему мясу и красный при снятии пленки. Поэтому эти образцы были исключены из дальнейших исследований. У всех образцов легких, биотрансформированных в течение 24 ч, было отмечено незначительное количество выделившегося мясного сока. Кроме того, всем образцам, помимо, легкого кисловатого запаха, был присущ специфический аромат, свойственный данному виду сырья. Контроль обладал неприятным запахом, свойственным испорченному мясу. Образец № 1 имел розовый цвет и приятный кисловатый аромат. Образец № 2 обладал бледно-розовым цветом с выраженным кисловатым запахом. Образец № 5 характеризовался также розовым цветом и кисловатым ароматом, который был слабее, чем у образца № 1. Образец № 4 также имел розовый цвет, но отличался неприятным кислым запахом. По окончании процесса биотрансформации образец имел низкую активную кислотность, что привело к закисанию субстрата. Поэтому из последующих исследований этот образец был исключен. По органолептическим исследованиям, можно сделать вывод, что все образцы биотрансформированного сырья практически не отличались друг от друга по цвету, но имели отличие по запаху. Таким образом, для дальнейших исследований были отобраны образцы, у которых оптимальная продолжительность биотрансформации составила 24 ч. 3.5. Изучение микробиологических показателей биотрансформироваиного сырья Внесение бактериальных заквасок в исходное сырье (измельченные легкие) должно сопровождаться качественным и количественным изменением микрофлоры исходного сырья. Поэтому на данном этапе работы были исследованы санитарно-гигиенические показатели белковых композитов и изменение количества внесенных молочнокислых микроорганизмов.
На рисунке 3 показано изменение количества молочнокислой микрофлоры у биотрансформированного сырья. Из рисунка видно, что происходит увеличение молочнокислых микроорганизмов, хотя их изначальное количество при внесении в субстрат было для всех образцов одинаково. Анализ полученных результатов показал, что за 24 ч процесса биотрансформации у образца № 1 количество молочнокислых микроорганизмов увеличилось в 25 раз по сравнению с начальным, у образца № 2 — в 22 раза, у образца № 3 — в 31 раз, у образца № 4 — в 27 раз. У контрольного образца количество молочнокислых микроорганизмов достигло 1,8×10² КОЕ/г. Так как молочнокислые микроорганизмы являются продуцентами молочной кислоты, что влечет за собой изменение реакции среды в субстрате, то их присутствие способствует снижению кислотной активности исходного сырья (рис. 4). Интенсивное увеличение числа клеток молочнокислых бактерий привело к значительному снижению величины рН.
Из рисунка 4 видно, что у контрольного образца (легкие без биотрансформации) рН составил 6,74, тогда как у образца № 1 этот показатель достиг значения 5,24, у образца № 2 — 5,22, у образца № 3 — 5,32, у образца № 4 — 4,67. В среднем показатель рН образцов был меньше в 1,5 раза контрольного образца. При исследовании санитарно-показательной микрофлоры (СанПиН 2.3.2.1078-01) изучали следующие показатели: бактерии группы кишечных палочек в 0,1 г продукта, наличие золотистого стафилококка и патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонеллы в 25 г продукта, наличие сульфитредуцирующих клостридий в 0,1 г, мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы (КМАФАнМ). По данным таблицы 2 видно, что с внесением бактериальных заквасок в исходное сырье (легкие) происходит снижение натогенной и условно-патогенной микрофлоры в течение 24 ч процесса биотрансформации. Антагонистический эффект достигался за счет молочнокислой микрофлоры, в результате жизнедеятельности которой происходит накопление молочной кислоты, В свою очередь молочная кислота способствует быстрому снижению рН субстрата, что и нриводит к снижению условно-патогенной микрофлоры. Кроме этого, штаммы лактобактерий казеи 10, Lactobacillus curvatus 1, Pediococcus acidilactici 8, Pediococcus pentosaceus 28 являются антагонистами по отношению к сальмонелле, кишечной палочке, протею. Таблица 2. Санитарно-гигиенические показатели биотрансформированного сырья
По полученным результатам можно сделать вывод, что внесение молочнокислых микроорганизмов приводит к замедлению размножения, а с течением времени к гибели условно-патогенной и патогенной микрофлоры. 3.6. Изучение аминокислотного состава биотрансформированного сырья Для обоснования использования биотрансформированного сырья в технологии пищевых продуктов в виде белкового композита, был изучен аминокислотный состав полученных образцов (табл. 3). Как видно из таблицы внесение бактериальных заквасок в измельченное вторичное сырье (легкие) выражается в изменении содержания аминокислот. Анализ результатов показал, что среди незаменимых аминокислот увеличилось количество изолейцина, треонина, фенилаланина, метионина. Также происходит увеличение аргинина, гистидина, тирозина. Тем не менее, у всех образцов наблюдается значительное уменьшение валина и лизина, лейцина, глицина, глутаминовой кислоты, пролина, цистина. Из таблицы также видно изменение содержания серосодержащих аминокислот (метионин и цистин). Так количество метионина увеличивается в среднем в 1,7 раза в опытных образцах по сравнению с контрольным. Однако обратная ситуация наблюдается в отношении цистина, количество которого уменьшается в 2,5 раза но отношению к контрольному образцу. Следует отметить, что изменение аминокислотного состава, наблюдающееся во всех образцах биотрансформированного сырья, происходит неравномерно. Например, количество аргинина у образца № 2 больше, чем у других образцов, а у образца № 1 содержание той же аминокислоты практически соответствует контролю. То же самое наблюдается у лейцина и треонина. Образец № 2 по сравнению с контрольным и опытными образцами характеризовался наибольшим содержанием незаменимых аминокислот таких как, изолейцин, метионин, треонин, фенилаланин, а также аргинином тирозином, гистидином. Таблица 3. Аминокислотный состав биотрансформированного сырья
Изменения аминокислотного состава, происходящие в процессе биотрансформации легких, объясняются развитием молочнокислых микроорганизмов в субстрате, количество которых значительно увеличивается к 24 ч. Известно, что молочнокислые микроорганизмы являются требовательными к питательным субстратам и для поддержания активного роста им требуются дополнительные источники. В связи с этим объясняется уменьшение количества пролина в биотрансформированном легком, т. к. он является одной из необходимых аминокислот в поддержании роста молочнокислых бактерий. В результате катаболизма валина и изолейнина образуются жирные кислоты с разветвленной цепью, которые служат строительным материалом для клеточной мембраны в период интенсивного роста бактерий. Кроме этого, катаболизм аминокислот, происходящий под воздействием молочнокислых микроорганизмов, играет важную роль в образовании соединений, участвующих в образовании специфического аромата. Так, аминокислоты с разветвленной цепью (лейцин, валин) являются предшественниками изовалерианового и изомасляного эфиров, метилбутанола, α-кетоизкапроата. Катаболизм глутаминовой кислоты происходит одновременно с образованием глутамина. Это объясняет органолептические характеристики опытных образцов биотрансформированных легких, у которых отсутствует специфический запах, присущий контрольному образцу (небиотрансформированные легкие). Также под действием молочнокислых микроорганизмов в мясном сырье происходит расщепление белков, что приводит к образованию пептидов и свободных аминокислот. Первоначальный протеолиз белков происходит под действием внеклеточных протеаз, в результате чего образуются олигопептиды и пептиды, которые в дальнейшем гидролизуются внутриклеточными пептидазами до свободных аминокислот. Это объясняет увеличение содержания фенилаланина, метионина, изолейцина, аргинина, гистидина в субстрате. Уменьшение содержания пролина, валина, изолейцина объясняется тем, что они необходимы для оптимального роста бактерий. Кроме этого, свободные аминокислоты участвуют в образовании специфического аромата, являясь предшественниками некоторых летучих соединений. Таким образом, под воздействием протеолитической системы молочнокислых микроорганизмов, входящих в бактериальные закваски, происходят желаемые изменения исходного сырья, а именно, деструкция белков, в том числе коллагеновых, накопление продуктов метаболизма бактерий, обуславливающих аромат биотрансформированного сырья, о чем свидетельствуют полученные органолептические характеристики. Таким образом, на основе проведенных микробиологических, органолептических исследований и изучения аминокислотного состава белкового композита наиболее оптимальным вариантом был признан образец № 2 (измельченные легкие биотрансформированные штаммами лактобактерий казеи 10, Lactobacillus curvatus 1, Pediococcus acidilactici 8, Pediococcus pentosaceus 28 в соотношении 4:4:1:1) с концентрацией 10⁹ КОЕ/г. Дальнейшие исследования были направлены на изучение целесообразности использования полученного белкового композита в производстве вареной колбасы. 3.7. Органолептические характеристики вареных колбас Исследуемые органолептические показатели: внешний вид, цвет, аромат, консистенция, сочность оценивались дегустационной комиссией по 5-тибалльной шкале (табл. 4). Дегустация показала, что органолептические характеристики представленных колбасных изделий соответствовали всем предъявляемым требованиям. Внешний вид батонов экспериментальных вареных колбас имеет чистую, сухую поверхность, без повреждений оболочки, наплывов фарша и бульонно-жировых отеков. Оболочка плотно прилегает к фаршу. Было отмечено, что все опытные образцы, приготовленные с белковым композитом, обладали более нежной консистенцией и большей сочностью по сравнению с контрольным образцом. Цвет этих образцов на разрезе был более насыщенным по сравнению с контролем. Все образцы обладали достаточно плотной консистенцией, характерной для данного вида изделий. Таблица 4. Органолептические показатели вареных колбас
Контрольный образец имел слабо выраженную окраску и аромат, отличался наименьшей сочностью от остальных образцов. Образец № 1 практически не отличался от контрольного образца. Однако для него была характерна более выраженная окраска на разрезе и сочность. Образец № 2 получил наибольшее количество положительных оценок. Образец отличался хорошим внешним видом, имел хорошо выраженный аромат пряностей, розовый цвет на разрезе, упругую и нежную консистенцию, обладал достаточной сочностью. Опытный образец № 3 имел специфический запах и привкус субпродуктов, а также неестественный ярко выраженный цвет. Результаты органолептической оценки образцов, показали, что образец № 2 (замена основного сырья 20 %) получил наиболее высокую оценку. 3.8. Исследование химического состава и энергетической ценности вареных колбас В данном разделе приводятся результаты по содержанию влаги, белка, жира, золы, углеводов в зависимости от уровня замены основного сырья на белковый композит. Полученные данные (табл. 5) свидетельствуют о том, что по химическому составу опытные образцы вареных колбас незначительно отличались друг от друга по содержанию основных показателей с введением в их рецептуру биотрансформированных легких. Таблица 5. Химический состав и энергетическая ценность вареных колбас
Из таблицы видно, что содержание общей влаги в опытных образцах выше по сравнению с контрольным образцом на 0,45–2,8 %, и повышается с увеличением уровня замены мяса белковым композитом. Одновременно увеличивается содержание углеводов в среднем в 1,5 раза.
|
, где (2.2.13)
