Разработка композиций пищевых добавок криопротекторного действия для сохранения качества мясных полуфабрикатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат технических наук Холодов, Федор Васильевич

• Холодов, Федор Васильевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Холодов, Федор Васильевич

ВВДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Влияние замораживания на качество мяса

1.2 Понятие "Криопротектор". Классификация криопротекторов

1.3 Пищевые добавки и ингредиенты, обладающие проникающими криопротекторными свойствами

1.3.1 Сорбит

1.3.2 Глицерин

1.4 Пищевые добавки и ингридиенты, обладающие не проникающими криопротекторными свойствами

1.4.1 Трегалоза

1.4.2 Фосфаты

1.4.3 Цитраты

1.4.4 Поваренная соль

1.4.5 Плазма крови

1.4.6 Мальтодекстрин 331.4.7 Альгинаты

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка композиций пищевых добавок криопротекторного действия для сохранения качества мясных полуфабрикатов»

Современные технологии замораживания и холодильного хранения замороженного мяса располагают широким арсеналом технических средств и большими возможностями реализации различных технологических режимов. Однако, несмотря на огромные технико-технологические возможности холодильной обработки, в процессе замораживания необратимо происходит ряд нежелательных изменений, вызванных кристаллообразованием. Возникновение в межклеточном пространстве кристаллов льда в результате замораживания приводит к разрыву мышечных волокон, что впоследствии негативно влияет на технологические свойства размороженного мяса и, в первую очередь, выражается в значительных потерях мясного сока и в снижении потребительских характеристик готовых продуктов - внешнего вида, цвета, консистенции, сочности и прочих характеристик.

Наиболее принципиальное значение эти негативные изменения имеют в. первую очередь для обеспечения качества замороженного мяса, реализуемого в' нарезанном виде, то есть для кусковых мясных полуфабрикатов. В связи с этим, важнейшей технологической задачей является минимизация нежелательных изменений, происходящих в мясе в процессе замораживания, холодильного хранения и размораживания.

Исследования по нивелированию негативных последствий замораживания впервые были начаты в странах Западной Европы, США и Японии. В основу этих исследований было положено применение криопротекторов - пищевых добавок, способных препятствовать образованию кристаллов льда. Изучению свойств криопротекторов в различных биотехнологических объектах и пищевых системах посвящены труды отечественнх и зарубежных ученых -Л.А. Сарафановой, Д.Л. Хаффман, Ж. Лафон, Ж. Лебель, Малдрю, А. Суттон, Б.Е.Харрисон, П. Капела и др.

На различных группах продуктов питания было показано, что применение криопротекторов за счет создания аморфной структуры по всему объему продукта, предохраняющей его целостность при кристаллообразовании, приводит к уменьшению потерь в результате вымораживания влаги и при размораживании, улучшению потребительских характеристик, снижению интенсивности протекания многих биохимических процессов - деструктивных, в том числе денатурационных, изменений белков, обесцвечивания пигментов, окисления жиров и пр.

Сегодня в России производится свыше полутора миллионов тонн мясных полуфабрикатов в год, из них более 65% в замороженном виде. Необходимо, отметить, что сегмент мясных полуфабрикатов в последнее время демонстрирует стабильный ростна уровне 16% в год. Так, если в 2000 году было произведено всего 199,1 тыс. тонн мясных полуфабрикатов, то уже в 2008 году эта цифра увеличилась до 1388,1 тыс. тонн. По различным оценкам доля активных покупателей на рынке мясных полуфабрикатов составляла в 2006 году 42,5%, к 2011 году прогнозируется ее рост до 56,8% [91].

Уровень спроса на замороженные полуфабрикаты определяется рядом факторов, среди которых основными являются длительные сроки годности и возможность транспортирования продукции на большие расстояния. Однако сегодня взгляд потребителей на качество замороженной продукции координально меняется. Полуфабрикаты позиционируются на рынке мясопродуктов как дорогостоящие изделия. Это подтверждает и тот факт, что в стоимостном выражении сегмент полуфабрикатов растет быстрее чем в натуральном [94]. По прогнозам аналитиков предполагается годовой рост рынка полуфабрикатов 10-12%) в денежном и на 2,5-3,0%) в натуральном выражении [87]. В этих условиях потребители ожидают видеть качество замороженной продукции на уровне охлажденной продукции. Огромное значение приобретает поиск новых технологических решений позволяющих' выпускать замороженные полуфабрикаты с улучшенными потребительскими характеристиками.

В связи с этим, актуальной проблемой является выявление и изучение влияния пищевых добавок криопротекторного действия на качество мяса в. процессе холодильного хранения и замораживания.

Практическая ценность работы.

В качестве криопротекторов для мясных полуфабрикатов отобран ряд веществ, повышение концентрации которых в мясной системе, приводит к динамичному снижению температуры замерзания и активности воды. На их основе разработаны рецептуры комплексных пищевых добавок «Криопротект-1» и «Криопротект-2», проект технической документации по их производству и применению. Предложена и апробирована технологическая схема производства крупнокусковых мясных полуфабрикатов с использованием криопротекторных композиций, нивелирующих негативное действие замораживания и холодильного хранения, а также обеспечивающая увеличение сроков годности охлажденной продукции до 21 суток. Показана экономическая целесообразность применения криопротекторных композиций.

Апробация работы.

Основные результаты работы представлены на конференции-конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии, Москва, 2008; 3-ей конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения "Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции" Россельхозакадемии, Москва, 2009; Всероссийской научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов», Углич, 2009; 55 International Congress of Meat Science and Technology. - Copenhagen, Denmark,

2009; 8-й международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения», Москва, МГУПБ, 2010; 46 Kulmbacher Woche Мах Rubner-Institut - Kulmbach, Deutschland, 2011.

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Холодов, Федор Васильевич

выводы

1. Исследованы криопротекторные свойства глицерина, сорбита, трегалозы, сахарозы, цитрата натрия, смеси пирофосфата и трифосфата натрия. На основании изучения их влияния на физико-химические и орга-нолептические характеристики мяса (на примере Longissimus сЬта свиных полутуш) обоснован выбор компонентов для создания композиции, криопротекторного действия. Выявлена зависимость изменений температуры замерзания и активности воды от концентрации криопротекторов и установлены эффективные дозы их применения.

2. Разработаны и апробированы 5 рецептур композиций криопротекторного действия, предназначенные для введения в мясные полуфаб-рикаты в составе рассола, и изучено их влияние на изменение качества мясных полуфабрикатов в процессе замораживания, холодильного хране-ния и размораживания. Установлено, что введение композиций криопро-текторов снижает деструктивные изменения мышечной ткани при холо-дильной обработке и хранении, сокращает потери при размораживании в 4 раза, потери при кулинарной обработке на 15-20%, способствует сохранению фракционного, состава мышечных белков, стабилизации цветовых и структурно-механических характеристик.

3. Установлена возможность снижения температуры хранения до минус 5°С и увеличения срока годности до 21 суток охлажденных мясных полуфабрикатов с применением наиболее эффективных композиций криопротекторного действия.

4. На основании проведенных исследований научно обоснованы составы комплексных пищевых добавок «Криопротект-1» и «Криопро-тект-2», включающие сорбит, трегалозу и цитрат натрия.

5. Проведен расчет показателей экономической эффективности комплексных пищевых добавок «Криопротект-1» и «Криопротект-2» и разработан проект технической документации на их производство и применение. Внедрение разработанной технологии позволит получить дополнительную прибыль в размере 31 тыс рублей на 1 тонну готовой продукции (на 08.11.2010 г.)

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Холодов, Федор Васильевич, 2011 год

1. Adamczak L., Slowinski М., Skup М. 2003а Wplyw wybranych hydrokoloidow па jakosc niskotluszczowych kielbas parzonych drobno rozdrobnionych - Zywnosc, Nauka, Technologia, Jakosc 10, 3, 32-43.

2. Adamczak L., Stowinska M., Ruciriski M. 2003b Wplyw dodatku к karagenu, izolatu bialka sojowego i blonnika pszennego na jakosc technologiczna, niskotluszczowych kielbas drobno rozdrobnionych -Acta. Sci. Pol., Technologia Alimentaria 2, 2, 85-93.

3. AOAC (1980). Official Methods of Analysis, 13th edn. Association of Official-Analytical Chemists, Washington, DC.

4. Barbut, S. B. & Findlay, C. J. (1989). CRC Crit. Rev. in Poultry Bio., 2, 59.

5. Barbut, S. B. & Mittal, G. S. (1988). /. FoodProc, 12, 309.

6. Barbut, S. B. & Mittal, G. S. (1990). Poultry Sci., 69, 827.

7. Bhat SN, Sharma A, Bhat SV (2005). "Vitrification and glass transition of water: insights from spin probe ESR". Phys Rev Lett 95 (23): 235702.

8. Bhat SN, Sharma A, Bhat SV (2005). "Vitrification and glass transition of water: insights from spin probe ESR". Phys Rev Lett 95 (23): 235702

9. Carrol, R. J., Cavanaugh, J. R. & Rorer, F. P. (1981). /. Food Sci., 46, 1091. '

10. Dziomdziora M., Krala L. 2000 The effect of selected cryoprotectants on the properties of frozen pork - Pol. J. Food Nutr. Sci. 9/50, 1, 47-50.

11. Dziomdziora M., Krala L. 2003. The effect of hydrocolloids mixtures on fozen pork properties . Pol. J. Food Nutr. Sci. 12/53, 4, 55-58.

12. Dziomdziora M., Krala L. 2005 Krioprotekcja nierozdrobnionego miesa wie-przowego - Chlodnictwo 40, 8, 42-46.

13. Fahy GM, Wowk B, Pagotan R, Chang A, Phan J, Thomson B, Phan L (2009). "Physical and biological aspects of renal vitrification". Organogenesis 5 (3): 167-175

14. Findlay C. J., Stanley D.W. 1984a Differential scanning calorimetry of beef muscle: influence of postmortem conditioning - J. Food. Sci. 49, 1513-1517.

15. Findlay C. J., Stanley D.W. 1984b Differential scanning calorimetry of beef muscle : influence of sarcomere length - J.Food. Sci. 49, 1529-1534.

16. Fran3ois Tillequin. "Trehala, a meeting point between zoology, botany, chemistry, and biochemistry": Revue d'histoire de la pharmacie

17. Gallaher Group Pic Ingredients

18. Hamm, R. (1986). Tn Muscle as Food. Academic Press, New York, p. 135.

19. Hanenian, R., Mittal, G. S. & Usbome, W. R. (1989). /. Food Sci., 54, 532.

20. Harrison, S. K. and Bernhard, R. A. (1984) Time-intensity sensory characteristics of saccharin, xylitol and galactose and their effect on the sweetness of lactose. Journal of Food Science 49, 780-7S3.

21. Huffman D. L. Effect of salt and tripolyphosphate on acceptability of flaked and formed hamburger patties" //Journal of Food Science 1981 v. 46 №1

22. Influence of the cryoprotectants addition on stability of frozen pork proteins Marcin Dziomdziora, Lucjian Krala, Roczniki Instytutu Prezemyslu Miesnego T. XLIV/I 2006; p 103-111

23. J.Wolfw and G.Bryant. Cryobiology and anhydrobiology of cells. 2004.

24. Karl, M., Schaich, K. & Roy, R. (1975). J. Agric. Food Chem., 23, 159.

25. Ken Muldrew. Cryobiology — A Short Course. 1999

26. Ketelsen, S M., Keay, C. L. and Wiet, S. G. (1993) Time-intensity parameters of selected carbohydrate End high potency sweeteners. Journal of Food Science 58(6), 1418-1421.

27. Kijowski J. Mast M.G. 1988b Effect of sodium chloride and phosphates on the thermal properties of chicken meat proteins - J.Food Sci. 53, 2,367-370.

28. Kijowski J., Mast M.G. 1988a-Thermal properties of proteins in chicken broiler tissue J. Food Sci. 53, 2, 363-366.

29. Kijowski J., Richardson R.I. 1996 The effect of cryoprotectans during freezing or freeze drying upon properties of washed mechanically recovered broiler meat - J. of Food Sci. Technol. 31, 45-54.

30. Knipe, C L„ Olson, D. G. & Rust, R. E. (1985). J. Food Sci., 50, 1017.

31. Krivchenia, M. & Fennema, O. (1988). /. Food Sci., 53, 999.

32. Lide, D. R., / Ed. CRC Handbook of Data on Organic Compounds, 3rd ed. // CRC Press: Boca Raton, FL, 1994; p 4386

33. MacDonaid, A. and Lanier, T. (1991) Carbohydrates as cryoprotectants for meats and surimi. Food Technology 45, 150-155.

34. Matsumoto, J. J. (1980). In Chemical Deterioration of Proteins, ed. J. R. Whitaker &M. Fujimaki. American Chemical Society, Washington, DC, p.' 205.

35. Mazur P (1970). "Cryobiology: the freezing of biological systems". Science 168 (934): 939-49

36. Mazur P (1970). "Cryobiology: the freezing of biological systems". Science 168 (934): 939-49

37. Miller, A. Ackerman, S. A. and Palumbo, S. A. (1980) Effect of frozen storage on functionality of meat tor processing. Journal of Food Science 45, 1466-1468.

38. Rejuvenation Research Tom 11, Volume 2, 2008 Gac, J. Lafon, J. Lebel // Revue Genenrale du Froid t. 57, 1966, №6, c.789-801

39. S. Barbut & G.S. Mittal Phosphates and Anitoxidants as Cryoprotectants in' Meat Batters Meat Science 0309-1740/91/$03.05 p.279-291

40. Sicheri, F.; Yang, D. S. (1995). "Ice-binding structure and mechanism of an antifreeze protein from winter flounder". Nature 375 (6530): 427-431.

41. Simpson R., Morrissey . M.T. 1995 Effect of varying sucrose concentration in pacific whiting (Merlucciusproductus) stabilized mince used for surimi production - J. of Aquatic Food Product Technology 3, 4, 23-41.

42. Suda I, Kito K, Adachi C. Viability of long term frozen cat brain in vitro.

43. Nature. 1966 Oct 15;212(5059):268-70. ^

44. Sutton, A., Harrison, B. E., Carr, T. E., and Barltrop, D. Reduction in the absorption of dietary strontium in children by an alginate derivative. Int.J.Radiat.Biol.Relat Stud.Phys.Chem.Med. 191., 79-85. 1971

45. T. Novel functions and applications of trehalose. Pure Appl. Chem. 74(7):1263-1269. 2002.

46. T.G. Uijttenboogaart, T.L. Trziszka, F.J.G. Schreurs "Cryoprotectant Effects during Short Time Frozen Storage of Chicken Myofibrillar Protein Isolates" Journal of Food Science Volume 58, Issue 2, pages 274-277, March 1993

47. Terada T.; Ashizawa K.; Maeda T.; Tsutsumi Y. Efficacy of Trehalose in Cryopreservation of Chicken Spermatozoa. Japan. J. anim. Reprod, 1989; T. 35. N 1,-p. 20-25

48. Tomaniak, A. (1995/96) Krioprotektanty w mrozonym miesie. Artykut przegladowy. Roczniki Instytutu Przemyslu Miesnego i Tlnszczowcgo, 32/33, 135-144.

49. Uijttenboogaarl, T.G., Trziszka, T.L. and Schreurs, F.J.G. (1993) Cryoprotectant effects during short-time frozen storage of chicken myofibrillar protein isolates. Journal of Food Science 58(2), 274-277.

50. Verma, M. M., Alarcon Rojo, A. D., Lendward, D. A. & Lawrie, R. A. (1985).' MeatSci., 12, 125.

51. Vutyavanich T, Piromlertamorn W, Nunta S (April 2010). "Rapid freezing versus slow programmable freezing of human spermatozoa". Fertil. Steril. 93 (6): 1921-8

52. Wagner, J. R. & Anon, M. C. (1986). J. Food Tech„ 21, 547.

53. Washing and cryoprotectant effects on frozen storage of spent hen surimi.

54. Poultry Science, Vol 79, Issue 6, 913-920 Copyright © 2000 by Poultry Science Association

55. Wiggers, H. A. L. (1832). "Untersuchung bber das Mutterkorn, Secale comutum". Annalen der Pharmacie 1 (2): 129-182. doi:10.1002/jlac. 18320010202.

56. Yang S.Y., Kim Y. H., Lee M.H. 1990 The effect of cryoprotectants on the quality changes of chicken meat during frozen storage - Korean Journal of Food Science and Technology 33, 2, 163-169.

57. Yoon K.S, Lee CM. 1990 Cryoprotectant effect in surimi /mince-based extrude products-J.Food.Sci. 55, 5, 1210-1221.

58. Аверин Г. Д., Журавская Н. К., Каухчешвили Э.И. и др. Физико-технические основы холодильной обработки пищевых продуктов. — М.: Агропромиздат, 1985. 255 с.

59. Белоус А. М., Грищенко В. И. / Криобиология. — Киев, «Наукова думка», 1994, — 432 с.

60. Большая Советская Энциклопедия М., «Сов. энциклопедия», 1969-78.

61. Булдаков А. Пищевые добавки // Справочник. Санкт Петербург, 1996

62. Горбатов В.М., Маненбергер А.А. Применение холода в мясной промышленности.- М.: Пищепромиздат, 1963. 287 с.

63. ГОСТ Р 52427-2005 Промышленность мясная. Продукты пищевые. Термины и определения

64. Кармас Э. Технология колбасных изделий. Под редакцией Горбатова В.М. Перевод с английского. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981

65. Кудряшов JI. С. Физико-химические и биохимические основы' производства мяса и мясных продуктов. — М.: ДеЛи принт, 2008. 160 с.

66. Лаврова Л.П., Крылова В.В.Технология колбасных изделий, издательство «Пищевая промышленность», 1975

67. Маненбергер Л.А., Миркин Е.Ю. Технология мяса и мясопродуктов

68. Мюллер В.Д. Посол и копчение //Мясо и колбаса. Значение в питании человека: Труды федерального центра по исследованию мяса. Кульмбах. Германия. 1989.

69. Павловский П.Е., Пальмин В.В. Биохимия мяса. М.: Пищевая промышленность, 1975 г., 343 с.

70. Перкель Т. П. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов: Учебное пособие / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово, 2004. -100 с.

71. По материалам сайта http://diabetic.narod.ru/saharozameniteli/saharozarnenitelil.html

72. По материалам сайта http.V/moikompas.m/compas/cryobiology

73. По материалам сайта http://ru.wikipedia.org/wiki/KpHonpoTeKTop

74. По материалам сайта http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00038/99700.htm

75. По материалам сайта http://www.arizonaltd.ru/production/tregaloza/

76. По материалам сайта http://www.inauka.ru/analysis/article78061/print.html

77. По материалам сайта http://www.monblangroup.ru/index2.php/news/68

78. По материалам сайта http://www.readymealstoday.ru/news/prognoz-razvitij a-rynka-zamorozhj ennykh-polufabrikatov-produkty-p itanij а-/

79. По материалам сайта http://www.reanta.ru/docs/tpl/docprint.asp?id=14

80. По материалам сайта http://www.ud-chemie.ru/rus/deliveryprogram/sorbitol.htm

81. По материалам сайта http://www.xiron.ru/content/view/30151/97/

82. Прогноз развития рынка замороженных полуфабрикатов // Империя холода. 2009 .- № 1

83. Протеин Технолоджиз Интернэшнл Основы современных технологий переработки мяса. Часть II. Цельномышечные и реструктурированныемясопродукты. Москва, 1997

84. Рогов И. А., Забашта А. Г., Казюлин Г. П. Технология мяса и мясных продуктов. Книга 1. Общая технология мяса. М.: Колосс, 2009. - 565 с.

85. Российский рынок мясных полуфабрикатов в условиях кризиса // Мясная индустрия. — 2009. №595.СанПиН 2.3.2.1078

86. Сарафанова JI.A. Применение пищевых добавок в переработке мяса и рыбы. М, 2007

87. Соколов А. А. Физико-химические и биохимические основы технологии мясопродуктов. — М.: Пищевая промышленность, 1966. — 490 с.

88. Соколов A.A., Большаков A.C. Технология мяса и мясопродуктов.— М.: пищевая промышленность. 1970.

89. Тутельян В. А., Доклад на научной конференции посвященной 10й. годовщине союза производителей пищевых ингредиентов