Разработка технологии сыровяленых продуктов из мяса птицы, обогащённых пергой пчелиной тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Сухов Максим Александрович

• Сухов Максим Александрович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Сухов Максим Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ОТЕЧЕСТВЕННОЙ И ЗАРУБЕЖНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Химический состав мяса птицы: пищевая, биологическая ценность и отличительные особенности

1.2 Особенности технологии мясных сыровяленых продуктов. Мировой рынок индустрии сыровяленых деликатесов

1.3 Микробиологические факторы риска при производстве сыровяленых мясных продуктов и предупреждающие меры

1.4 Анализ химического состава, лечебно-профилактических свойств и способа извлечения перги пчелиной

1.5 Заключение по аналитическому обзору литературы

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Организация эксперимента, объекты исследования

2.2 Методы исследования

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ПРОДУКТА

3.1 Исследование состава, пищевых и биологически активных веществ, содержащихся в перге пчелиной

3.2 Исследование влияния перги пчелиной на сенсорные показатели сыровяленых продуктов из мяса птицы

3.3 Исследование физико-химических свойств продукта в процессе технологической обработки

3.4 Разработка математической модели сушки джерок «Отрадные»

3.5 Исследование химического состава, энергетической ценности и выхода разрабатываемого продукта

3.6 Исследование структурно-механических свойств

3.7 Исследование микроструктуры

3.8 Исследования продукта на наличие микробиологической и

окислительной порчи в процессе хранения

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКТА НА

ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Технологическая схема и рецептура производства сыровяленого

изделия (джерок) из мяса птицы, обогащённых пергой пчелиной

5.2 Анализ опасных факторов и выявление критических контрольных

точек

5.3 Расчёт эффективности производства сыровяленых изделий из мяса

птицы, обогащённых пергой пчелиной

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А - Патенты на изобретения

Приложение Б - Нормативная документация

Приложение В - Акты производственных испытаний

Приложение Г - Апробация работы

Приложение Д - Протокол испытаний

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии сыровяленых продуктов из мяса птицы, обогащённых пергой пчелиной»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Среди задач, определенных в стратегии повышения качества пищевой продукции РФ до 2030 года (утвержденного от 29 июня 2016 г. №1364-Р), важное место занимают научные исследования в области питания населения, в том числе профилактика наиболее распространенных неинфекционных заболеваний.

Проблема безопасного и здорового питания населения - важнейший фактор, определяющих здоровье нации. Продукты здорового питания помогают предупредить болезни и старение организма в сложившемся образе жизни и экологической ситуации.

Научная работа посвящена наиболее важному и перспективному направлению создание пищевых продуктов для здорового питания с улучшенным составом, новыми свойствами и функциями методом обогащения недостающими физиологически функциональными ингредиентами.

С целью снижения потерь при выработке продукции, содержащие биологические активные вещества (ферменты, гормоны) важно соблюдение температурных режимов. В настоящей работе предложено использовать в качестве обогатителя один из продуктов пчеловодства - пергу пчелиную. Данный продукт рекомендовано включить в рецептуру мясных изделий, термическая обработка которых, не превышает 50 °С - мясные джерки, снеки, чипсы, сыровяленые колбасы и т.д. В качестве экспериментального образца выбран продукт категории джерки.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательской работы ФГБОУ ВО Вавиловский университет.

Степень разработанности темы исследования.

Теоретические и практические основы в совершенствовании технологии мясных продуктов, повышенной пищевой ценности, устойчивых при хранении, внесли отечественные и зарубежные учёные: Лисицын А.Б., Журавская Н.К., Чернуха И.М., Антипова Л.В., Тутельян В.А., Липатов Н.Н., Ганоцкий В.А., Титов Е.И., Albright S., Masuda S., Alverez-Ordonez A., Xing Shu-jie и многие другие.

Вклад в развитие технологии производства сыровяленых деликатесных изделий продуктов с длительным сроком хранения внесли: Гинзбург А.С., Рогов И.А., Кудряшов Л.С., Жаринов А.И., Фатьянов Е.В., Хорольский В.В., Hammes W.P., Haller D., Hertel R.F., Arihara K., Ineze K. и другие.

Изучением химического состава, лечебно-профилактических свойств и способа извлечения перги пчелиной занимались учёные: Зарецкий Н.Н., Хисматулина Н.З, Красочко П.А., Бышов Д.Н., Барнов В.Г., Лудянский Э.А., Омаров Н.М., Астраускенс А.Э., Мегедь А.Г., Швирлицкас Г.С., Бурмистров А.Н., Коноплёва М.М., Тарасов Г.Ф., Иргашев И.Х., Пасиешвили Л.М., Алексеев С.А., Мараховская И.Л., Бекетов В.Н., Савилов К.В., Лудянский Э.А., Новиков В.Б., Некрашевич В.Ф., Мамонов Р.А., Торженова Т.В., Каширин Д.Е., Ali AM, Pelka K.C, Upcan A.C., Sipos, L.C., Kunigi H. и другие.

В связи с вышеизложенным исследования по разработке мясных изделий, обогащенных продуктами пчеловодства, остаются востребованными и актуальными.

Цель исследования - разработка рецептуры и технологии сыровяленого продукта из мяса птицы, обогащённого биологически активными ингредиентами из перги пчелиной, оценка его пищевой ценности и безопасности.

Задачи исследования:

1. Экспериментально обосновать выбор и дать оценку биологической эффективности перги пчелиной, используемой в технологии сыровяленых мясных изделий из мяса птицы.

2. Определить вносимую дозу перги пчелиной, не ухудшающую физико-химические и органолептические свойства разрабатываемого продукта.

3. Разработать математическую модель сушки джерок для оптимизации технологии, установления оптимальных параметров производства сыровяленого продукта из мяса птицы, обогащённого пергой пчелиной.

4. Изучить химический и витаминно-минеральный состав, энергетическую ценность, физико-химические, структурно-механические свойства, микроструктурные показатели продукта.

5. Исследовать продукт при хранении на основании динамики

окислительных процессов и микробиологических показателей.

6. Провести оценку безопасности продукта на лабораторных животных.

7. Разработать техническую и патентную документацию, план ХАССП для технологической схемы производства джерок, провести промышленную апробацию, дать экономическую оценку производства нового продукта.

Научная новизна исследования.

Впервые научно-обоснована и экспериментально подтверждена перспективность использования перги пчелиной, в качестве обогатителя, в технологии сыровяленых мясных изделий (джерок «Отрадные»).

Методом экстремального планирования эксперимента определены значимые факторы, влияющие на показатели конечной влажности продукта. Исследованиями по определению показателя активности воды и динамики массовой доли влаги определены оптимальные режимы сушки мясных джерок: температура +40 - 44 оС и продолжительность сушки в течение 5-7 часов.

Экспериментально подтверждено, что использование перги пчелиной в рецептуре джерок, повышает в готовом продукте содержание витамина А на 1 6 %, Е на 52 %, калия на 55 %, магния на 8,4 %, кальция на 40 % по сравнению с контрольным образцом.

Установлено, что добавление в рецептуру джерок перги пчелиной интенсифицирует окраску готовых изделий, при этом полное цветовое различие контрольного и опытного образцов составило ЛЕ = 13,57.

Лабораторными исследованиями на крысах достоверно показано, что применение сыровяленых джерок, обогащенных пергой пчелиной в рационах животных, не оказывает негативного воздействия на организм крыс, не вызывает осложнений и аллергических реакций. Отмечена разница общих клинических и физиологических показателей белкового и углеводного обменов в сыворотке крови интактных и контрольных групп животных.

Установлено, что кислотное число опытного образца джерок «Отрадные» составляет 2,37 мг КОН к 90 суткам хранения по сравнению с контрольным образцом в 2,57 мг КОН, это связано с антиоксидантным действием фенольных

компонентов перги пчелиной и влиянием других технологических факторов, что уменьшает степень окисления липидов в готовом продукте.

Теоретическая и практическая значимость исследования.

Теоретическая значимость состоит в изучении влияния перги пчелиной на качественные показатели сыровяленых мясных изделий категории (джерки). Получены сравнительные данные химического и витаминно-минерального состава, энергетической ценности, выхода, физико-химических, структурно-механических свойств, микроструктурных показателей контрольного и опытных образцов.

Практическая значимость заключается в разработке рецептуры и установлении технологических режимов производства сыровяленых джерок из мяса птицы, обогащённых пергой пчелиной. Техническая новизна разработанных изделий подтверждена патентами на РФ на изобретение № 2685942 от 23.04.2019 «Способ производства сыровяленого цельномышечного продукта из мяса птицы, обогащенного пергой пчелиной» и № 2793235 от 30.03.2023 «Способ производства органических закусочных продуктов из мяса диких животных» (приложение А).

Разработана техническая документация (СТО, ТИ, рецептура) на новый продукт (приложение Б). Для управления рисками в определенных критических контрольных точек производства джерок составлен план ХАССП. Рассчитана себестоимость производства джерок, обогащённых пергой пчелиной.

Проведена промышленная апробация мясных джерок, обогащённых пергой пчелиной, совместно с компанией ООО "Регионэкопродукт - Поволжье" и на базе учебно-научно-производственного комплекса «Пищевик» при ФГБОУ ВО Вавиловский университет (акты производственных испытаний и внедрения представлены в приложении В).

Методология проведения исследований. При выполнении диссертационного исследования использованы стандартные методы исследования по определению качества, а также инструкции по использованию приборов, оборудования, реактивов.

Положения, выносимые на защиту:

- обоснование выбора перги пчелиной в качестве пищевого обогатителя для производства сыровяленых продуктов из мяса птицы;

- установленные зависимости по влиянию перги пчелиной на химический состав разрабатываемого продукта, физико-химические свойства, сенсорные показатели, структурно-механические свойства, микроструктуру, показатели микробиологической и окислительной порчи;

- результаты лабораторного исследования разрабатываемого продукта на состояние здоровья лабораторных крыс;

- разработанная рецептура и установленные технологические режимы производства сыровяленых продуктов из мяса птицы с пергой пчелиной;

- концепция ХАССП (блок схема технологического процесса производства сыровяленых продуктов из мяса птицы с пергой пчелиной);

- результаты оценки себестоимости производства разработанного продукта.

Степень достоверности и апробация работы. Достоверность результатов

исследования подтверждается повторяемостью опытов, воспроизводимостью экспериментальных данных, их статистической обработкой, апробацией биотехнологического решения в лабораторных условиях, установлением безопасности и переносимости продукта на животных.

Основные положения диссертационной работы были представлены, обсуждены и одобрены на научно-практических мероприятиях различного уровня (приложение Г): Международная школа молодых учёных «Научная волна - 2018» (Саратов, 2018), Вавиловская конференция профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской, учебно-методической и воспитательской работы (Саратов, 2019, 2022), VI Международная научно-практическая конференция «Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение» (Воронеж, 2019), Всероссийский конкурс Минсельхоза РФ на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых учёных аграрных образовательных и научных организаций (Саратов, 2019, 2022; Уфа, 2019; Оренбург, 2022), Всероссийский смотр-конкурс лучших пищевых продуктов, продовольственного сырья и инновационных разработок

(Волгоград, 2019), Российская агропромышленная выставка «Золотая осень» (Москва, 2019), выставка - конкурс пищевых инноваций, ECOTROPHELIA EUROPE 2019 (Германия, Кёльн, 2019), Международная научно-практическая конференция «Инновационные подходы к развитию устойчивых агро-пищевых систем» (Волгоград, 2022).

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации, состоит в анализе литературных и патентных источников информации по теме исследования, в постановке задач исследования, проведении экспериментальных исследований, анализе и математической обработке полученных результатов, подготовке научных работ к публикации. Автором разработана техническая и патентная документация, проведена работа по апробации на производстве.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе две научные статьи в издании, рекомендованном ВАК при Минобрнауки РФ, одна научная статья в издании, индексируемом в международной базе цитирования Scopus, получено два патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 178 страницах, состоит из следующих глав: аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования; организации эксперимента, объектов и методов исследования; оценки качественных показателей разрабатываемого продукта; оценки безопасности разрабатываемого продукта на лабораторных животных; практической реализация результатов исследований; заключения; списка сокращений и условных обозначений; списка литературы. Список литературы включает 199 наименований, в том числе 43 зарубежных литературных источника. Диссертационная работа иллюстрирована 46 таблицами, 44 рисунками, содержит 5 приложений, подтверждающие результаты отдельных исследований и апробацию работы.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ОТЕЧЕСТВЕННОЙ И ЗАРУБЕЖНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Химический состав мяса птицы: пищевая, биологическая ценность и

отличительные особенности

Для образования и обновления структурных частей клеток и тканей, а также для поддержания и устойчивости физиологических функций организма человека важно включать в рационе питания мясо и мясопродукты.

Мясо птицы содержит: легкоусвояемые жиры, с низкой температурой плавления, высокое содержание белка (18-25 %), сбалансированным аминокислотным составом, а замечательные вкусовые качества и низкая стоимость делают данный вид сырья высокого потребительского спроса. Мясо птицы играет важную роль в удовлетворении потребности в высококачественном животном белке и обеспечении продовольственной безопасности [25].

Чтобы удовлетворить растущие потребности потребителей в высококачественном белке, птицеводство сосредоточилось на селекции быстрорастущих бройлеров, которые достигают массы тела около 2,5 кг в течение 6 недель интенсивного откорма [108, 153].

Академик Российской народной академии наук Ерастов Г.М. отмечал, что мясо птицы является легкодоступным источником аминокислот, среди которых: триптофан, лизином, аргинин и других биологически активных веществ, способствующих росту и развитию организма [61].

Мясо молодой птицы содержит меньшее количество коллагена и эластина (в среднем 1-6 %) по сравнению с мясом более крупных животных, в котором оно может достигать 20 % [52].

Быстрая усвояемость куриного мяса человеческим организмом за счёт наличия в нём жирных кислот отмечена в работах профессора Кочетковой А.А. Эти элементы являются профилактикой таких серьезных недугов, как инфаркт и

инсульт, ишемической болезни сердца, а кроме того, они важны для нормального функционирования процессов пищеварения [83].

Академиком Тутельяном В.А. и профессором Скурихиным И.М. приведена сравнительная характеристика состава мяса птицы, содержащейся на принятых в нашей стране рационах кормления (таблица 1.1) [13, 20, 24, 149].

Таблица 1.1 - Химический состав мяса птицы и убойных животных [149]

Вид мяса Содержание, %

Вода Белок Жир Зола

Баранина 1 кат. 67,3 15,6 16,3 0,8

Баранина 2 кат. 69,7 19,8 9,6 0,9

Говядина 1 кат. 64,5 18,6 9,9 0,9

Говядина 2 кат. 69,2 20,0 4,1 1,0

Свинина жирная 38,4 11,7 49,3 0,6

Свинина мясная 51,5 14,3 33,3 0,9

Бройлеры (цыплята) 1 кат. 64,3 18,7 16,1 0,9

Бройлеры (цыплята) 2 кат. 68,2 19,7 11,2 0,9

Куры 1 кат. 62,6 18,2 18,4 0,8

Куры 2 кат. 69,7 21.2 8,2 0,9

Отечественными учеными [82] установлено, что «на долю белков приходится 60-80 % сухого остатка или 18-22 % массы мышечной ткани».

Профессором Архиповым А.В. отмечено, что «липиды мяса птицы характеризуются высоким содержанием фосфолипидов, состоящих из 22 жирных кислот. Биологическая ценность птичьего жира обусловливается высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот, которых больше, чем насыщенных. В жире птицы на долю ненасыщенных жирных кислот приходится 69-73 %. Основными кислотами являются пальмитиновая (24-27 %), олеиновая (37-43 %), линолевая (18-23 %), стеариновая (4-7 %), арахидоновая (0,3 %)» (таблица 1.2). Липиды в мясе птицы в основном представляют собой смесь триацилглицеридов,

фосфолипидов и холестерин. Они характеризуются высокой доступностью, которая является результатом содержание ненасыщенных жирных кислот, включая НЖК (68 % и 23 % соответственно) [1, 7, 8, 11, 55].

Таблица 1.2 - Фракционный состав липидов в разных мышцах и коже тушек кур, % общего количества [8]

Фракции липидов Грудная мышца Бедренная мышца Кожа

Диглицериды 0,9 1,4 1,1

Моноглицериды 0,9 1,0 0,7

Триглицериды 25,5 55,0 86,8

Свободные жирные кислоты 2,4 2,6 1,4

Фосфолипиды 62,1 34,3 8,1

Холестерин 6,4 4,7 1,3

Эфиры холестерина 1,2 0,7 0,4

Мясо птицы является важным дополнительным источником витаминов группы В, особенно В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), Б3 (ниацин), В6 (пиридоксин) и В12 (кобаламин) и жирорастворимые витамины, такие как А, D, Е и каротин. Для потребителей мясо птицы являются важными источниками минеральных веществ: особенно железа и цинка, калия, фосфора, натрия, магния, кальция и меди.

По химическому составу мясо птицы не уступает качеству мяса убойных животных (таблица 1.3), однако имеют неблагоприятное соотношение солей фосфора и кальция. При этом для мяса птицы соотношение минералов несколько лучше и составляет для цыплят-бройлеров I и II категорий 11,4:1 и 14,6:1, в то время как для говядины и телятины - 20,9:1 и 17,1:1 (соответственно) [82, 149].

Таблица 1.3 - Сравнительная характеристика мяса птицы и мяса убойных животных [82, 149]

Показатель Мясо цыплят - бройлеров Мясо индейки Говядина Телятина

I категории II категории

Химический состав, %

Влага 63,8 67,7 68,0 64,0 77,3

Белок 18,7 19,7 21,3 18,6 19,7

Жир 16,1 11,2 9,5 16,0 2,0

Углеводы 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Зола 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0

Минеральные вещества, мг/100г

Калий 236,0 242,0 257,0 325,0 345,0

Натрий 70,0 88,0 100,0 65,0 108,0

Магний 19,0 22,0 25,0 22,0 24,0

Кальций 14,0 12,0 18,0 9,0 12,0

Фосфор 160,0 175,0 227,0 188,0 206,0

Железо 1,3 1,7 1,8 2,7 2,9

Витамины, мг/100г

А 0,04 0,03 0,01 следы следы

В1 0,9 0,11 0,07 0,06 0,14

В2 0,15 0,16 0,19 0,15 0,23

РР 6,10 6,40 8,00 4,70 5,80

В работах Донсковой Л.А., Зуева О.Н., Беляева Н.М. рассмотрена методология системного и комплексного подхода к организации производства мяса птицы органической направленности [54].

Учеными Чиангмайского университета (Таиланд) [190] изучалось влияние комбинации гидролитических ферментных обработок и процессов сушки (распылительная и сублимационная сушка) на физико-химические и антиоксидантные свойства гидролизата белка куриной грудки. Соответственно, алкалаза и папаин были выбраны для определения степени гидролиза при одно- и

двухферментативной обработке. Куриная грудка, подвергнутая гидролизу с использованием алкалазы, показала более высокую степень гидролиза, чем папаин. Более того, обработка алкалазой с последующим добавлением папаина более эффективно проявляла антиоксидантную активность, чем обработка одним ферментом. Условия, включающие 0,63 % алкалазы при рН 8,0 и 52,5 ° С в течение 3 ч, а затем 0,13 % папаина при рН 6,0 и 37 ° С в течение 3 ч, привели к самым высоким выходам пептидов. Высушенный распылением микрокапсулированный порошок улучшил физико-химические свойства, включая содержание влаги, измерение цвета, растворимость и морфологию частиц. Таким образом, двойное применение ферментов, включающее гидролиз алкалазы и папаина, в сочетании с процессом сушки распылением, может быть использовано для получения антиоксиданта гидролизата белка куриной грудки.

С каждым годом развиваются способы откорма птицы, обогащающие мясо белком и эссенциальными микроэлементами. Учёными [66, 75] изучен химический состав мяса и содержание аминокислот в мышечной ткани цыплят-бройлеров, получавших в основном рационе кормовую добавку «Микофикс», в сравнении с мясом бройлеров, не получавших добавку. Мясо подопытных цыплят содержало на 1,68 % больше влаги и на 10,3-10,7 % больше энергетической ценности. Общее содержание незаменимых аминокислот увеличилось на 2,7 %, а содержание заменимых аминокислот уменьшилось на 0,79 % в белом мясе бройлеров опытной группы.

За последние 50 лет растущий спрос на мясо птицы во всем мире заставил селекционеров, диетологов и производителей увеличить скорость роста птицы, эффективность кормления, размер грудных мышц и снижение брюшной упитанности. Более того, переход к продуктам дальнейшей переработки подчеркнул необходимость более высоких стандартов в отношении мяса птицы для улучшения вкусовых характеристик и функциональных свойств. Считается, что генетический прогресс усилил нагрузку на растущую птицу, и это привело к гистологическим и биохимическим изменениям мышечной ткани, ухудшив некоторые характеристики качества мяса. Наиболее актуальные проблемы с

качеством мяса птицы связаны с заболеванием глубоких грудных мышц и появлением белых полосок, которые ухудшают внешний вид продукта, и участившимися проблемами, связанными с плохой способностью мяса удерживать воду во время обработки и хранения (состояние, подобное PSE), а также с низкой прочностью и когезивностью, связанными с незрелостью внутримышечной соединительной ткани.

В исследованиях зарубежных ученых [156, 184] изучено влияние диетических морских водорослей рода A. nodosum на цвет мяса у широкогрудых бронзовых индеек, которых кормили соответствующими добавками в количестве 1% и 2 % и установили, что интенсивность покраснения была увеличена как в грудке, так и в мясе бедер в ответ на диетическое лечение. Последние также скармливались бройлерам с содержанием до 2 % без существенного влияния на окисление липидов в мясе грудки. Однако диетические обработки с 1 % и 2 % - ным содержанием значительно увеличивали содержание у-линоленовой кислоты (C18:3 n-6) по сравнению с контролем. Добавление в рацион цыплят-бройлеров полиманнуроната, альгинатного соединения, экстрагируемого из бурых макроводорослей, привело к снижению окисления липидов [179]. Это также привело к повышению уровня глутатионпероксидазы, хотя только в двух группах с наименьшим содержанием добавок (0,1 и 0,2 %), что подтверждает способность полисахаридов, экстрагированных из водорослей, действовать как антиоксиданты.

В диссертационном исследовании Иванова И.В. (таблица 1.4) проведены сравнительные изучения белого и красного мяса птицы, исследования показали, что содержание белка в белом мясе грудки цыплят-бройлеров в среднем на 1,90 % выше, чем в мышцах бедра, а массовая доля жира в белом мясе на 2,18 % ниже, чем в красном мясе. Соотношение белок:жир в белом и красном мясе составляет 10,16 и 4,53 соответственно. Более высокое соотношение белок:жир указывает на то, что мясо грудки имеет более высокую способность удерживать воду, которая на 3,42 % выше, чем у филе бедра. В тоже время потеря массы белого мяса в результате тепловой обработки составила 19,05 %, по сравнению с 15,92 % для красного мяса. Эту зависимость следует объяснить фракционным составом белков (белки

соединительной ткани практически отсутствуют) и более низким значением рН белого мяса [69, 123].

Таблица 1.4 - Химический состав грудки цыплёнка-бройлера кросса «ИЗА» торговой марки «Кузбасский бройлер» [69]

Показатель Значение для мяса

Белого (филе грудки) Красного (филе бедра)

Массовая доля влаги, % 73,36±0,25 72,59±0,44

Массовая доля белка, % 21,24±0,57 19,34,86±0,48

Массовая доля липидов, % 2,09±0,28 4,27±0,45

рН 1,34±0,18 1,45±0,57

ВСС, % 5,94±0,03 6,14±0,04

Усилие резания, Н 64,76±0,65 61,34±0,49

Потери при тепловой обработке, % 16,65±2,51 14,58±1,97

Быстрый рост производства мяса птицы определяется целым рядом факторов таких как:

- быстрое развитие сети общественного питания;

- постоянно растущий потребительский спрос;

- широкое использование специализированного оборудования;

- интенсификация производства;

- центральная и вертикальная интеграция промышленного производства;

- высокая рентабельность выращивания птицы;

- высокий уровень механизации производства;

- возможность производства «удобной» для потребления продукции.

На сегодняшний день, в условиях санкционной политики, перед мясоперерабатывающими предприятиями стоит задача: насытить рынок отечественными птице-продуктами с учётом требований потребителей разной платёжеспособности [74, 99].

1.2 Особенности технологии мясных сыровяленых продуктов. Мировой рынок индустрии сыровяленых деликатесов

Советский учёный - теплофизик, заслуженный деятель науки и техники Гинзбург A.C. отмечал, что сушка или вяление - один из самых старых и эффективных способов сохранения мяса и других пищевых продуктов. В процессе вяления исходный животный материал обезвоживается при температуре 18-75 °С, в результате температурного воздействия изменяется химический состав вяленого мяса, появляются уникальные вкусовые, потребительские, а также полезные характеристики конечного продукта в ходе биохимических процессов и образования сложных белково - липидных комплексов [22, 80].

Технология изготовления и ассортимент сыровяленых мясных изделий очень разнообразен (рисунок 1.1). Изделия представлены сыровялеными колбасами, джерками, снеками, мясными чипсами, различными деликатесами и фаршевыми продуктами, изготовленными в виде различной геометрической формы [91].

Рисунок 1.1 - Классификация закусочных мясопродуктов [148]

Аналоги сыровяленых изделий разных стран представлены - билтонг (Южная Африка), апохтин (традиционная кипрская сушеная пища), бакква (Китай),

байоннская ветчина (Франция), шварцвальдская ветчина (Германия), борц (Монголия), брезаола, капикола (Италии), бюнднерфлейш (Швейцария), карне-де-соль (Бразилии), чечина (Испании), куивалиха (Финляндии), кулен (Хорватия и Сербия), ланди (Афганистан), Пастирма (бывшие страны Османской Империи), Тапа (Филиппины) и т.д. [152, 196, 197].

Наиболее известны билтонг и джерки, которые в настоящее время в промышленных масштабах производятся в США и Западной Европе за высокую калорийность при небольшой массе продукта.

Билтонг нарезают на полосы длиной до 400 мм и толщиной от 25 до 50 мм, а джерки - на тонкие пластины, толщиной в несколько миллиметров [73].

Технология джерок включает «сухой посол, натиранием солью и сушку с удалением более 50 % влаги из сырья, обеспечивая стабильность продукта при хранении. Для улучшения аромата сырьё подвергают маринованию, выдержки в соусах с различными специями или копчению. Сушку джерок выполняют при температуре от 40 до 93 °С в течении 12-1,5 часов соответственно. Влажность составляет от 16,18 до 27,0 %. При этом соотношение вода: белок (МРЯ) готового продукта составляет от 0,35:1 до 0,78:1, при рН от 4,2 до 6,4, активность воды 0,4 -0,87. Министерство сельского хозяйства США рекомендует предельные значения активности воды для джерок не более 0,8-0,85 и значение МРЯ не выше 1:0,75, что обеспечивает микробиологическую безопасность и срок хранения до 6 - 12 месяцев» [2, 63].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сухов Максим Александрович, 2023 год

и т.д.

1.3 Микробиологические факторы риска при производстве сыровяленых мясных продуктов и предупреждающие меры

Известно, что наряду с температурой обработкой, наличием консервантов и конкурирующей микрофлоры, наибольший вклад в безопасность мясных продуктов вносят показатели («барьеры») - активная кислотность (рН) и активность воды (А№). На рисунке 1.4 представлены диапазоны развития микрофлоры в пищевых продуктах в разрезе сочетания показателей активности воды и рН [94].

Формирование этих показателей обусловлено, прежде всего, внутренними факторами: это состав и свойства и соотношение ингредиентов, а также внешними условиями обработки - температурой окружающей среды, ее составом и скоростью перемещения [15, 143].

1.0

0.9

0.8

0.7

\ \ \ • N.. Молочнокислые ""^.^бак^йрии \ —_ ч \ Спорообразующие ^ бактерии

1 % Staphylococcus _ aureus

Дрожжи и плесени \ \ % \ Галофильные бактерии ч\

\ ч ч ч X , «

Значение рН

Рисунок 1.4 - Границы роста микроорганизмов в зависимости от показателей активности воды рН [143]

a

w

Микробиологическую чистоту и стабильность продуктов контролирует основной фактор - активность воды (Аw).

Карта стабильности пищевых продуктов в зависимости от активности воды по данным исследователя Labuza T.P. представлена на рисунке 1.5 [174].

На диаграмме выделена «Изотерма стабильности», по которой можно выявить два оптимума хранения - в диапазонах 0,25-0,35 и 0,70-0,80, а также в условном виде показан характер изменения реакций и процессов, отвечающих за недопустимое изменение качества и безопасности питания от уровня показателя «активности воды» в продуктах питания [146].

Вода является одним из наиболее важных компонентов пищевых продуктов, ее количество в растворе определяет несколько свойств пищевых продуктов, таких, например, как сенсорные свойства, текстура, стабильность при хранении из-за, например, ферментативного и неферментативного разложения. Количество воды также является важнейшим параметром при производстве и транспортировке пищевых продуктов [144].

Рисунок 1.5 - Карта стабильности пищевых продуктов [175]

На рисунке 1.6 представлены результаты исследования 12 образцов сушеного мяса [155]. Из диаграммы видно, что с позиции получения оптимальной текстуры минимальный уровень активности воды в цельномышечных снеках должен составлять выше 0,75. Следует отметить, что в целях обеспечения гарантированного уровня безопасности, Министерство сельского хозяйства США устанавливает предельные значения активности воды для джерок не более 0,85 и соотношения воды и белка не выше 1:0,75 [147].

Одним из основных вопросов в технологии сыровяленых мясных продуктов остаётся минимизация микробиологических рисков, обеспечение необходимой летальности микроорганизмов в том числе патогенных, в процессе изготовления и хранения. Микроорганизмы такие как Salmonella, Staphylococcus aureus, E. coli, Listeria monocytogenes представляют наибольшую опасность [69, 133].

Рисунок 1.6 - Зависимость органолептических показателей сушеного мяса от

уровня активности воды [155]

Бактериальная обсеменённость изделий, регламентируемая (NACMCF), США представлены в таблице 1.5.

При технологической обработке мясного сырья необходимо соблюдать строгие санитарно-гигиенические правила. Непрерывное управление холодильной цепью на всех последующих этапах переработки мяса и контроль санитарного состояния холодильных камер во время хранения мяса имеют чрезвычайное значение. Увеличение количества микробов из-за большого количества ручных операций наблюдалось во время разделки мяса, обвалки и тримминга. Последующие этапы обработки мяса, включая измельчение, вяление, добавление специй, также способствуют значительному росту микробов. На данном этапе необходим строгий контроль в отношении выявления опасных патогенов, особенно L. monocytogenes.

В целом, чтобы свести к минимуму проблемы, связанные с безопасностью мяса и мясопродуктов, необходимо своевременно принимать меры по санитарной обработке мясоперерабатывающих предприятий, включая предотвращение образования биопленки [195].

Таблица 1.5 - «Активность воды - pH» рост патогенных микроорганизмов [69, 182]

рН

Показатель < 3,9 3,9 < 4,2 4,2 -4,6 >4,6 - 5,0 >5,0 - 5,4 > 5,4

Aw

<0,88 НР-нет роста НР m m m m

0,88 - 0,90 НР НР m m S. aureus S. aureus

>0,90 -0,92 НР НР m S. aureus S. aureus L. monocytogenes S. aureus

>0,92-0,94 НР НР L.monocytogenes B. cereus Cl. B. cereus Cl. B. cereus Cl.

Salmonella botulinum L. monocytogenes Salmonella S. aureus botulinum L. monocytogenes Salmonella S. aureus botulinum L. monocytogenes Salmonella S. aureus

>0,94-0,96 НР НР L.monocytogenes B. cereus Cl. B. cereus B. cereus

Patogenic E. coli botulinum L. Cl. botulinum Cl. botulinum

Salmonella S.aureus monocytogenes Patogenic E. coli Salmonella S. aureus V. parahaemolyticus L. monocytogenes Patogenic E. coli Salmonella S. aureus V. arahaemolyticus Cl. perfringens L. monocytogenes Patogenic E. coli Salmonella S. aureus V.parahaemolyticus

>0,96 НР Salmonella Patogenic B. cereus B. cereus B. cereus

E. coli Cl. botulinum Cl. botulinum Cl. botulinum

Salmonella S. aureus L. monocytogenes Patogenic E. coli Salmonella S. aureus V. arahaemolyticus L. monocytogenes Patogenic E. coli Salmonella S. aureus V. arahaemolyticus V. vilnificus Cl. perfringens L. monocytogenes Patogenic E. coli Salmonella S. aureus V. arahaemolyticus V. vilnificus

Отмечая процесс сушки, как важного условия и способа влияния на микробиологические показатели [157], исследователями установлены изменения в популяциях инокулированной кишечной палочки O157:H7 во время сушки (62,5 °C, 10 ч) ломтиков вяленой говядины из цельных мышц, предварительно обработанных: (1) погружением в кипящую воду (94 °C, 15 с), затем маринованием (4 °C, 24 ч); (2) приправой (4 °C, 24 ч), затем погружение в рассол для маринования (78 °C, 90 с); (3) погружение в раствор уксус/вода (750/750 мл) (57,5 °C, 20 с), затем маринование (4 °C, 24 ч); далее погружение в раствор уксус/вода (750/750 мл) (57,5 °C, 20 с). Образцы были анализировали (подсчет бактерий на селективных и неселективных агаровых средах, pH и aw) после инокуляции, на каждом этапе приготовления и через 0, 4, 6, 8 и 10 ч сушки. В то время как все обработки перед сушкой приводили к значительному снижению содержания бактерий на 0,05 %, обработка 2 привела к наибольшему снижению содержания бактерий перед сушкой (3,1 - 4,1 логарифмических КОЕ/см2) и наибольшему общему снижению при 10 -часовой сушке (5,7 - 5,8 логарифмических КОЕ/см2). Общее снижение для обработок 1, 3 и 4 после 10 - часовой сушки составило 4,3 - 4,5, 4,9 - 5,2 и 4,7 - 4,8 логарифмических КОЕ/см2, соответственно. Популяция бактерий снизилась до 1,0 log КОЕ/см2 после 30 - дневного хранения и оставалась на этом уровне в течение 90 - дневного хранения. Эти результаты должны быть полезны при разработке рекомендаций при производстве вяленого мяса.

Использование конкурирующей микрофлоры при производстве сыровяленой продукции имеет также решающее значение. Так, например, запатентована технология (Патент №2238009): «при использовании стартовых культур сырье смешивают с посолочными смесями и выдерживают (14 - 20) часов при температуре 10 - 14 °С, а затем подвергают сушке при (40 - 45) °С в течение 3 - 7 часов» [115].

Когда рост аэробных бактерий, вызывающих порчу, подавляется, молочнокислые бактерии могут стать доминирующим компонентом микробной флоры мяса. Это происходит с вяленым мясом и мясом, упакованным в пленки с низкой газопроницаемостью. Наличие флоры молочнокислых бактерий в свежем

охлажденном мясе в вакуумной упаковке обычно обеспечивает максимальный срок хранения. Когда эти организмы портят мясо, это, как правило, вызывает прокисание, однако имеют место и другие специфические виды порчи. Некоторые штаммы вызывают образование слизи и позеленение вяленого мяса, а другие могут выделять сероводород во время роста на говядине в вакуумной упаковке. Безопасность и стабильность ферментированных колбас зависит от ферментации, вызываемой молочнокислыми бактериями. В целом, присутствие в мясе молочнокислых бактерий более желательно, чем тех видов бактерий, которые они заменили

В работах Прянишникова В.В. представлена технология сыровяленых ферментированных мясных снеков с добавлением молочнокислых бактерий группы так называемых «стартовых культур» ПРОТЕКСТАРТ для контролируемого ускоренного процесса созревания мяса обладающих высокими органолептическими, функциональными и пищевыми свойствами. Молочнокислые бактерии являются очень хорошими антагонистами гнилостной патогенной микрофлоре Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Clostridium perfingens, Escherichia coli, благодаря своей метаболической активности способны ингибировать естественную нежелательную микрофлору, зачастую являющуюся негативной и вызывающей порчу пищевых продуктов [125].

Регуляторы кислотности и пищевые кислоты являются одним из барьеров необходимым для снижения развития микроорганизмов. Учёными [117, 177] изучено влияние температуры роста и подкисления питательной среды до рН 4,25 уксусной, лимонной, молочной и соляной кислотами на рост и последующую кислотоустойчивость при рН 3,0 Salmonella typhimurium. Минимальное значение рН, которое позволяло расти S. typhimurium в диапазоне температур 25 - 37 °C, составляло 4,5 при снижении рН с использованием лимонной и соляной кислот и 5,4 и 6,4 при использовании молочной и уксусной кислот соответственно. При высоких (45 °C) или низких (10 °C) температурах граница рН роста увеличивалась примерно на 1 единицу рН. Температура роста заметно изменяла кислотостойкость полученных клеток. Результаты, полученные в этом исследовании, показывают,

что температура роста является важным фактором, влияющим на устойчивость S. typhimurium к кислоте, и может способствовать поиску новых стратегий, основанных на разумных комбинациях препятствий, которые могли бы предотвратить развитие или выживание Salmonella в продуктах питания. Тот факт, что умеренно низкие температуры (10 °C) заметно снижают кислотоустойчивость и увеличивают границу рН роста S. typhimurium, свидетельствует о удобство контроля температуры во время обработки пищевых продуктов в качестве стратегии предотвращения роста и выживания этого патогенного микроорганизма.

Учёными [178] проводились исследования пяти штаммов E. coli O157:H7 в соевом соусе, которые инкубировали при 4, 18 или 30 ° C после инокуляции. Количество клеток E. coli O157:H7 снизилось до неопределяемого уровня (<20 КОЕ/мл) в течение 9 дней во всех образцах соевого соуса при 30 °C, но не уменьшилось в 0,1 М контрольном растворе с фосфатным буфером в физиологическом растворе (рН 7,0) при тех же условиях. Соевый соус снижает количество клеток бактерий при температуре 18 ° C в меньшей степени, чем при 30 ° C, но в большей степени, чем при 4 ° C. Такие компоненты соевого соуса, как 10 % или 16 % NaCl, 5 % этанол, молочная кислота или уксусная кислота при рН 4,5, бензоат натрия (0,6 г / кг) или n-бутиловый эфир п-гидроксибензойной кислоты (0,05 г / л), вызывали снижение E. coli O157: популяция H7 при 30 ° C и анти-E. воздействие каждого компонента на coli O157: H7 было меньшим, чем у соевого соуса.

1.4 Анализ химического состава, лечебно-профилактических свойств и

способа извлечения перги пчелиной

1.4.1 Анализ химического состава перги пчелиной

В качестве пищевого обогатителя для повышения пищевой ценности было предложено использовать один из продуктов пчеловодства - пергу пчелиную (рисунок 1.7).

А) Перга в сотах

Б) Перга в гранулах (размер гранул 5 - 6 мм)

Рисунок 1.7 - Перга пчелиная

Перга пчелиная (хлеб пчёл) представляет собой продукт, получаемой медоносной пчелой из пыльцы. Пыльцевые зёрна прикрепляется к волосяному покрову пчелы при облёте цветков растений, собирательными конечностями (щёточки) насекомое вычёсывает пыльцу и прикрепляет в корзиночки на лапках, такая ноша называется «пчелиная обножка». За один полёт пчела способна принести до 20-30 мг пыльцы. В улье пчёлы смешивают пергу с пищеварительными ферментами, мёдом и утрамбовывают в соты примерно на 2/3 ячейки. Лишённая доступа кислорода пыльца подвергается ферментативному брожению в течении 15 суток при температуре 30-35 оС, получается продукт -пчелиный хлеб. Молочнокислое брожение, которое происходило в пчелином хлебе, схожа с ферментацией при производстве йогурта, где это позволяет конечному продукту быть более усвояемым и обогащенным новыми питательными веществами. Пчёлы - кормилицы, поедая пергу вырабатывают глоточными железами маточное молочко, которым кормят молодых личинок и матку. Для откорма одной рабочей пчелы, необходимо до 120 мг перги [53, 67].

Количество белков и жиров, при ферментативном брожении уменьшается, но идёт увеличение количество углеводов и молочной кислоты, которые препятствуют развитию бактерий и плесневых грибков, пролонгируя срок хранения перги.

Вкус перги - приятный букет кислого, сладкого и горького, в зависимости с каких видов цветущих растений собрана пыльца [122, 130, 152].

Перга в процессе хранения подвержена сложным биохимическим процессам, связанным с уменьшением активности ферментов, увеличением или уменьшением концентрации основных пищевых веществ (белков, сахаров, азотистых веществ), обусловливающих снижение содержания воды и тем самым повешения сухой массы и оказывающих негативное влияние на химический состав. Также значительный вред перге могут нанести плесневые грибки, перговый клещ и восковая моль [17]. Биохимические показатели пыльцы и перги в зависимости от сроков хранения представлены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Биохимические показатели пыльцы и перги в зависимости от сроков хранения [85]

Показатели Пыльца Перга

свежая год хранения свежая год хранения

Альбумины (г/л) 8,10 3,52 17,28 34,46

Мочевина (моль/л) 0,63 0,15 3,87 3,62

Кальций (моль/л) 3,72 3,13 н/и н/и

Холестерин (моль/л) 2,80 2,48 24,54 19,57

Креатинин (мкмоль/л) 3903,20 4370,70 785,00 785,00

Глюкоза (моль/л) 246,95 587,50 111,50 189,80

Общий белок (г/л) 16,55 18,98 11,68 14,23

Триглицериды (мкмоль/л) 33,82 64,37 5,69 19,32

АЛТ (ИЕ/л) 4,96 109,50 11,81 43,51

АСТ (ИЕ/л) 8,15 28,04 53,01 64,47

Железо (ммоль/л) 82,47 52,44 н/и н/и

Мочевая кислота (мг/дл) 2,18 0,90 н/и н/и

ГГТП (ИЕ/л) 32,14 20,61 12,31 10,59

Щелочная фосфатаза (ИЕ/л) 50,90 198,30 11,60 27,40

Общий билирубин (мкмоль/л) 6,54 10,51 н/и н/и

Прямой билирубин (мкмоль/л) 32,74 20,87 н/и н/и

Фруктозамин (мкмоль/л) н/и н/и 15,54 50,51

Фосфор (моль/л) н/и н/и 11,56 22,37

*н/и - не измерялось

Органолептические и физико-химические требования, предъявляемые к перге пчелиной согласно ГОСТ 31776-2012. «Перга. Технические условия» представлены в таблице 1.7.

Важно соблюдение установленных санитарных правил, норм и гигиенических нормативов, в предельной концентрации токсичных элементов, пестицидов и радионуклидов в пчелином хлебе [37, 81, 93].

Перга имеет неоднородный химический состав, т.к. переработана из пыльцы различных цветущих растений (таблица 1.8). Содержание влаги в перге строго регламентировано ГОСТом и не должно превышать 18 %. Углеводы представлены фруктозой и глюкозой, их содержание в продукте должно составлять - 30 - 35 г.

Таблица 1.7 - Органолептические и физико-химические показатели перги по ГОСТ 31776-2012. «Перга. Технические условия» [37]

Наименование показателя Характеристика и нормы

Внешний вид Мелкие неравномерные комочки

Цвет От темно-желтого до коричневого

Поражение восковой молью Не допускается

Поражение плесенью Не допускается

Механические примеси Не допускаются

Запах Характерный медово-пыльцевой

Вкус Кисло-сладкий, слегка горьковатый

Массовая доля воды, %, не более 18,0

Окисляемость, с, не более 23,0

Концентрация водородных ионов (рН) водного раствора массовой долей 2 % 4.3

Массовая доля флавоноидных соединений (в пересчете на рутин), %, не менее* 0,5

Массовая доля сырого протеина, %, не менее* 18,0

Массовая доля воска, %, не более* 5,0

* к безводному веществу перги

«Хлеб пчёл» разнообразен по витаминно-минеральному составу (таблица 1.8). В таблице приведены данные химического состава перги пчелиной отмеченных в исследованиях доктора медицинских наук Лудянского Э.А. и заслуженного врача РФ Хисматуллиной Н.З. [70, 84, 93, 100, 112, 150, 152].

В монографии профессора Ш.М. Омарова представлено, что перга пчелиная является продуктом, содержащим широкий состав макро- и микроэлементов [112].

Ферменты перги в основном представлены диастазой, амилазой, инвертазой, пепсином, липазой, пектазой, трипсином и т.д. [152].

Таблица 1.8 - Химический состав перги пчелиной [70, 84, 93, 100, 112, 150, 152]

Наименование показателя Содержание в 100 г Наименование показателя Содержание в 100 г

Массовая доля влаги (%) 15-18 Витамин Е, альфа токоферол, (мг) 150-170

Белки (г) 20-25 Витамин Н, биотин (мг) 0,1-0,3

Жиры (г) 6,5-8,7 Витамин К, филлохинон (мг) 0,2

Углеводы (г) 30-35 Витамин Р (рутин), (мг) 60-120

Пищевые волокна (г) 1-1,5 Кальций, Са (мг) 750

Молочная кислота (г) 2,5-3,2 Магний, Mg (мг) 420

Р-каротин (мкг) 110 Натрий, № (мг) 840

Витамин А, РЭ (мкг) 50-120 Калий, К (мг) 1750

Витамин В1, тиамин (мг) 1,5-3,5 Фосфор, Ph (мг) 840

Витамин В2, рибофлавин (мг) 0,54-2 Хлор, С1 (мг) 64

Витамин В5, пантотеновая (мг) 5-8 Сера, S (мг) 70

Витамин В6, пиридоксин (мг) 1-2 Марганец, Мп (мг) 23,5

Витамин В9, фолаты (мкг) 600 Железо, Fe (мг) 105

Витамин С, аскорбиновая (мг) 175 Цинк, Zn (мг) 38

Витамин D, кальциферол (мг) 4 Медь, Си (мг) 12

Учёными [9] установлено, что в перге имеется 16 аминокислот и 13 жирных кислот (таблица 1.9), также содержится молочная кислота и пищевые волокна. Калорийность перги составляет 238 ккал.

Жироподобные вещества в перге представлены в основном биологическими фосфолипидами. Перга характеризуется высоким содержанием фитостеринов (0,61,6 %), среди которых видное место принадлежит 3-фитостерину, оказывающему противоатеросклеротическое действие и являющемуся антагонистом холестерина в организме [19].

В «Хлебе пчёл» имеются и такие соединения как нуклеиновые кислоты, гормоны, стимуляторы роста, фенольные соединения другие биологически активные вещества [93].

Таблица 1.9 - Жирнокислотный и аминокислотный состав перги пчелиной [9]

Наименование жирной кислоты Содержание, мг/100 г Наименование аминокислоты Содержание, %

Арахидоновая 408 Аланин 1,84

Гадолеиновая 47 Аргинин 0,89

Клавулановая 317 Аспарагиновая кислота 2,10

Лауриновая 27 Валин 1,10

Линолевая 811 Гистидин 0,93

Линоленовая 2896 Глицин 0,84

Миристиновая 41 Глутаминовая кислота 2,24

Миристолеиновая 1510 Изолейцин 0,92

Олеиновая 514 Лейцин 1,50

Пальмитиновая 3592 Лизин 1,00

Пальмитолеиновая 1436 Метионин 0,62

Стеариновая 93 Пролин 2,05

Эруковая 197 Серин 1,05

Тирозин 0,65

Треонин 0,97

Фенилаланин 0,88

Цистин 2,44

Сумма аминокислот, % 22,02

Учёными [187] охарактеризованы продукты пчеловодства (перга, пчелиная пыльца, пчелиный воск и многоцветковый мед) профилем фенольных соединений, общим содержанием фенолов и флавоноидов, а также антиоксидантными и микробиологическими свойствами. По содержанию фенолов и флавоноидов можно упорядочить следующим образом: пчелиная пыльца > перга> пчелиный воск > мед. Анализ сверхэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектроскопией позволил идентифицировать 20 полифенолов. Стеариновая кислота преобладала в пчелиной пыльце, галловая кислота - в перге и меде, в то время как пинобаксин был основным соединением пчелиного воска. Данные

показали, что пчелиная пыльца и перга обладают более сильным антиоксидантным потенциалом, чем мед и пчелиный воск. Кроме того, антибактериальная активность продуктов пчеловодства была изучена с использованием 14 бактериальных штаммов. Антимикробная активность перги и пыльцы была выше по отношению к грамотрицательным штаммам. Для сравнения, мед был более эффективен в подавлении грамположительных бактерий.

Микроструктура перги пчелиной представляет собой разнообразием пыльцевых зёрен (рисунок 1.8), развивающихся в пыльниках цветков на концах тычинок. Созревший пыльник раскрывается, пыльцевые зерна высыпаются наружу и разносятся ветром (ветроопыляемые растения) или переносятся насекомыми (энтомофильные растения). Пыльца - это скопление зёрен мужских гаметофитов семенных растений, необходимых для опыления женских цветков.

гз гь

1 - белая акация; 2 - боярышник; 3 - василёк голубой; 4 - валериана; 5 - вереск; 6 - вишня; 7 -вика мохнатая; 8 - гречиха; 9 - горчица; 10 - дуб; 11 - ива; 12 - иссоп; 13 - капуста; 14 - клевер белый; 15 - клевер шведский; 16 - клевер красный; 17 - каштан конский; 18 - кукуруза; 19 -лиственница; 20 - липа; 21 - люцерна; 22 - малина; 23 - мордовник; 24- мак; 25 - огурец; 26 -огуречная трава; 27 - одуванчик; 28 - подсолнечник; 29 - рапс.

Рисунок 1.8 - Форма и относительная величина пыльцевых зёрен с цветков разных

растений [141]

Размер пыльцевого зёрна колеблются от 2 до 250 мкм. Окрас зерна различный: жёлтый, серый, бурый, зеленоватый, синий и т.д. Пыльцевые зерна многих видов растений имеют на поверхности видимые под микроскопом различные утолщения, шипики, иголочки, гребешки [16, 84, 110].

Учёными [162] проводились исследования бактериального обсеменение пыльцы и пчелиного хлеба и отмечено содержание бактерий рода: Firmicutes, Bacillaceae, Clostridiaceae, Enterococcaceae и Enterobacteriaceae, Bacillus, Clostridium sensu stricto, Enterococcus, Clostridium perfringens, Escherichia vulneris, Enterococcus faecalis, Bacillus cereus, Enterococcus casseliflavus, Cronobacter malonaticus, E. faecalis, Clostridium bifermentans и Pantoea calida и т.д.

1.4.2 Лечебно-профилактические свойства перги пчелиной

Перга пчелиная благотворно влияет на деятельность желудочно-кишечного тракта, помогает при сильном истощении, восстанавливает аппетит, успешно применяется при нервной депрессии и нервозам, неврастении, диабете, заболевания предстательной железы, импотенции. Показания к применению также входят: хронические заболевания желудочно-кишечного тракта, язвенная болезнь, болезни желчного пузыря и печени, в комплексном лечении сердечно-сосудистых заболеваний, атеросклероз сосудов, ишемическая болезнь сердца, переутомление, гипертоническая болезнь, анорексия, обладает общеукрепляющим действием, необходима для беременных и кормящих грудью женщинам для поддержания общего тонуса организма и т.д. [57, 114, 150].

В исследованиях учёных [62, 78, 98, 150] отмечено, что «перга пчелиная способствует улучшению периферийного, коронарного и мозгового кровообращение, улучшению кроветворной функции, способствует снижению содержания в крови холестерина и повышению уровня гемоглобина, улучшения реологических свойства крови, благотворное влияние на функциональное состояние сердечной мышцы и кровеносной системы».

Профилактикой и лечением гематологических заболеваний с использованием перги пчелиной «отмечено утилизация железа из пищеварительного тракта больного человека с помощью биологически активных веществ, содержащихся в пыльце и перге» [12].

К противопоказаниям применения перги относятся тяжелые поражения почечной паренхимы и аллергия [71].

Подтверждена эффективность перги и в лечении анемии. Перга повышает уровень эритроцитов и гемоглобина при гипохромной анемии [3, 12]. Действие «хлеба пчёл» на модели свинцовой анемии изучали в Рязанском медицинском университете. В работах [12, 137] отмечено, что противоанемическое действие перги не уступает эффективности витамина В12, фолиевой кислоты и лактата железа.

Учёными [57] использовалась перга в лечении заболеваний печени и производилась оценка эффективности и переносимости перги больными с холестерозом желчного пузыря. Перга применялась в качестве лекарственной субстанции таблетированного препарата «Винибис», «Семруг». Прием препарата в течении 30 дней вызвал объективное улучшение состояния у 63,1 % больных, у которых было отмечено исчезновение взвеси и неоднородности желчи. У 57,9 % улучшилась сократимость желчного пузыря до 50 % и более. Ухудшения состояния больных не наблюдалось. Полученные данные позволяют предположить, что перга обладает определенным положительным влиянием на сократительную функцию желчного пузыря и качество желчи».

Как и большинство апипродуктов, перга пчелиная способна повысить адаптационные возможности человеческого организма, а также содержит вещества, обладающие бактерицидными (органические кислоты, такие как молочная кислота) и противовирусными (аминокислота лизин и цинк) свойствами» [64].

Академик Ш.М. Омаров применял спиртовой раствор перги при лечении гнойных ран [112]. Учёными [93] изучалось влияние перги на регенерацию кожи.

При лечении преждевременного одряхления (гериатрии) пожилых людей рекомендуется прием перги в дозировке 15 г., работающей как биостимулятор.

Было отмечено [134] «применение перги в качестве пищевой добавки в продукте питания спортсменов использоваться для ускорения восстановительных процессов после выполнения спортсменами значительных по объему и интенсивности тренировочных нагрузок».

Самый главный положительный эффект от применения перги пчелиной -повышение тонуса организма, укреплению иммунитета и накоплению физической силы, являясь сильным адаптогенам, источником питательных веществ, витаминов и микроэлементов [93].

Исследователями [151] в экспериментальных условиях на крысах самцах изучалось влияние пыльцы-обножки на состояние углеводного обмена при гипертиреозе. Пыльцу вводили в желудок через зонд в дозе 500 мг/кг/сут в виде свежеприготовленной водной суспензии ежедневно в течение 10 дней наряду с тироксином. Введение L-тироксина приводило к возрастанию уровня йодтиронинов (тироксина в 3 раза, трийодтиронина в 1,5 раза). Экспериментальный гипертиреоз вызывал значительные изменения в углеводном обмене. Наблюдается достоверное снижение уровня гликогена в печени на 60 %.

Согласно данным литературных источников [14, 150, 152]: «доза употребления перги пчелиной для взрослого человека составляет 15 г/сутки, а поддерживающая - 10 г в сутки. Суточную дозу лучше разделить на три приема. Курс лечения обычно 1 - 1,5 месяца, делая после каждого курса небольшой перерыв на 7 - 10 дней. Дозировать пергу удобно ложками: 1 чайная ложка содержит 6 грамм перги. При приеме перги можно запивать водой, подслащенной медом, сахаром, вареньем. В отношении детей: - от одного года до 6-ти лет - не более 3,5 г/сутки; от 6-ти до 9-ти лет - не более 5 г/сутки; от 9-ти до 12-ти лет - не более 7,5 г/сутки; детям старше 12-ти лет и взрослым - не более 15 г/сутки».

Изучением химического состава и лечебно-профилактических свойств перги пчелиной отмечено в работах и зарубежных учёных. Основными химическими соединениями, обнаруженными в образцах перги пчелиной, были полифенолы (в

основном флавоноиды и фенольные кислоты), водорастворимые витамины (В2, В3, В6 и В9), аминокислоты и пигменты. Кроме того, была исследована антиоксидантная активность, пыльцы калины привела к самому высокому содержанию полифенолов и флавоноидов (20,15 ± 0,15 мг GAE/г fw и 23,46 ± 0,08 мг CE/г fw, соответственно). Однако семейства Prunus и Eucalyptus показали самую высокую антиоксидантную способность in vitro (190,27 ± 8,30 мкмоль Fe 2+ /г) и ex vivo (54,61 ± 8,51 САА) соответственно. Эти результаты показали, что тосканская перга в зависимости от ботанического семейства, богата необходимыми питательными веществами и потенциальным нутрицевтическим продуктом [164].

Исследователи [158, 161] изучали свойства перги пчелиной при возрастной дисфункции скелетных мышц (саркопения). В совокупности данные рассмотренных исследований указывают на различные уровни положительного влияния продуктов пчеловодства на мышечную массу, силу и функцию. Вероятные основные механизмы включают уменьшение воспаления и окислительных повреждений, стимулирование метаболической регуляции, повышение отзывчивости сателлитных стволовых клеток, улучшение мышечного кровоснабжения, ингибирование катаболических генов и стимулирование регенерации периферических нейронов

Польские учёные [185] исследовали антимикробный потенциал этанольных экстрактов пчелиного хлеба (BB) и пчелиной пыльцы (BP) и суспензий этих продуктов в MHB (бульон Мюллера Хинтона). Было рассмотрели 30 образцов пыльцы и 19 образцов перги, собранных на польских пасеках. Наиболее активные экстракты перги ингибировали рост клинических изолятов S. aureus (n = 9), включая штаммы MRSA (метициллинрезистентный золотистый стафилококк) (n = 3) в концентрациях от 2,5 до 5,0 % (v/v). До концентрации 20 % (v/v) три из семи экстрактов BP не были способны ингибировать рост S. aureus ATCC 29213 и S. aureus ATCC 25923 соответственно. Рост стафилококков также значительно ингибировался в суспензиях продуктов в MHB. Никакой корреляции между содержанием фенола и антимикробной активностью не наблюдалось.

Изучались потенциальные возможности перги как пищевой добавки и источника нутрицевтиков. Микроструктура перги представлена рисунке 1.9. На фотографиях отмечены названия важных семейств и/или видов пыльцевых зёрен. В работах также изучалась ботаническое происхождение перги, питательная композиция и антиоксидантная активность. Полученные результаты показывают, что перга поставляется с высоким содержанием белков со значениями в диапазоне от 18,96 до 23,11 г/100 г, липидов в диапазоне от 4,89 до 14,74 г/100 г и свободных сахаров, фруктоза присутствует в наибольшем количестве (17,27 г/100 г). Анализируемые образцы содержат все незаменимые аминокислоты, метионин является наиболее распространенным, 86,93 - 12,38 мг/100 г, моно-и полиненасыщенные жирные кислоты, соотношение ю - 6/ю-3 варьируется в пределах 0,02-1.07. Образцы перги также содержат большое количество природных антиоксидантов из класса полифенолов и производных флавонолгликозидов. Эти результаты показывают, что хлеб пчёл может быть использован в качестве источника потенциальных питательных веществ с добавленной стоимостью и биоактивных соединений [194].

Оценкой биоактивных соединений при моделировании желудочно-кишечного переваривания пчелиной пыльцы и пчелиного хлеба: биологическая доступность и антиоксидантная активность занимались учёные [163]. Результаты исследований показали, что средний уровень биологической доступности общего фенольного и общего содержания флавоноидов для пчелиной пыльцы составлял 31% и 25 % соответственно, в то время как для пчелиного хлеба он составлял 38 % и 35 %. Это отражалось в снижении их антиоксидантной способности в конце желудочно-кишечного переваривания in vitro, как в способности поглощать свободные радикалы, так и в снижении мощности. Кроме того, из 35 идентифицированных фитохимикатов наиболее подверженными желудочно-кишечному перевариванию были фениламиды с полной усвояемостью в конце кишечной фазы.

Рисунок 1.9 - Микроскопические изображения проанализированных образцов перги пчелиной [194]

В целом, результаты подчеркивают, что биоактивные соединения в обоих сырых продуктах не отражают реального количества, поглощенного в кишечнике, поскольку пчелиный хлеб более доступен по биологически активному содержанию, чем пчелиная пыльца.

Учеными изучался процесс ферментации пыльцы под действием ферментов пчел и молочнокислых бактерий, описано их влияние на здоровье человека, причем особое внимание следует уделить поиску использования пробиотиков в этих ферментированных продуктах в качестве оздоровительных эффектов [180].

Исследователями [186] разработан новый метод определения суммарных концентраций Са, Си, Бе, М^, Мп и в собранной пчелами пыльце и перге методом линейной источник-пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии (ЬЗ-РААБ) в сочетании с ультразвуковой экстракцией растворителем (иАЕ) на этапе пробоподготовки. Для установления оптимальных условий процедуры ОАЭ был применен дизайн поверхности отклика Бокса-Бенкена, а также индивидуальные и составные функции желательности. В оптимальных условиях, т. е. при обработке образцов ультразвуком раствором 1,1 моль л-1 НЫО3 при 40 ° С и в течение 15 мин (для Са, Си, М§, Мп и 7п) или 0,9 моль л-1 НЫО3 при 65 ° С и в течение 15 мин (для Бе), метод был проверен на точность (соответствующие стандартные отклонения в пределах 2-4 %) и истинность (относительные погрешности от -5 % до +4 %). Пределы обнаружения (ЬОЭ) исследуемых металлов находились в диапазоне мкг Разработанный метод был использован для очень быстрого и простого анализа перги пчелиной.

Ожирение и гиперлипидемия являются основными факторами риска развития сосудистых заболеваний. Отмечено, что пчелиный хлеб проявляет некоторые биологические действия, в том числе против ожирения и гиперлипидемии. Исследование учёных [183] заключалось в использование перги пчелиной в качестве добавки в рацион крыс, страдающих ожирением и отмечено значительные улучшения липидного профиля, маркеров воспаления аорты и нарушенной вазорелаксационной активности за счет значительного усиления выделения оксида азота, стимуляции эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS)

и иммуноэкспрессии циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ). Эти данные свидетельствуют о том, что введение пчелиного хлеба улучшает нарушенную реакцию вазорелаксации на АОД путем улучшения eNOS / N0 / еОМР-сигнального пути у крыс с ожирением, что указывает на его сосудистую терапевтическую роль.

1.4.3 Способы извлечения перги пчелиной

В настоящее время достаточно хорошо изучены и разработаны способы извлечения перги пчелиной из сот. ГНУ НИИ пчеловодства Россельхозакадемии и другие организации имеют ряд научных рекомендаций, посвящённых различным технологиям получения перги. Изучением данного вопроса занимались многие учёные: Лебедев В.И., Мамонов Р.А., Некрашевич В.Ф., Торженова Т.В., Буренин Е.И., Ларин А.В., Каширин Д.Е., Стройков С.А., Дудов И.А., Бышов Н.В., Винокуров С.В., Костенко М.Ю. и другие.

По результатам анализа способов заготовки перги предложена их классификация (рисунок 1.10).

С ПО СО О Ы ЧДГИТЧВк']! ПСрПТ

Рисунок 1.10 - Схема классификации способов заготовки перги [105]

Изготовление перги (рисунок 1.11) включает: «сбор пчелиных сот, с обсушиванием их от остатков меда пчелами, центробежная скарификация пчелиных сотов, сушка гранул перги в сотах, центробежное выделение воскоперговой массы из сотов, охлаждение воскоперговой массы, измельчение охлажденной воскоперговой массы и разделение измельченной воскоперговой массы на восковое сырье и пергу через разделительные решётки, сушка гранул перги» [23, 90].

1 - пчелиный сот; 2 - центробежный скарификатор пчелиных сотов; 3 - сушилка перги в сотах; 4 - центробежный выделитель воскоперговой массы из сотов; 5 - холодильное оборудование; 6 - агрегат для извлечения гранул перги; 7 - установка для досушивания гранул перги

Рисунок 1.11 - Технологическая схема получения перги из пчелиных сотов

[97,106]

На рисунке 1.12 представлена конструктивно-технологическая схема функционирования агрегата для извлечения перги предложенная сотрудниками Рязанского СХИ - В.Ф. Некрашевичем, В.И. Бронниковым и НИИ пчеловодства -С.А. Стройковым, Р.А. Мамоновым.

1 - рабочая камера, 2 - загрузочный бункер , 3 - заслонка, 4 - грузопротивовес, 5 - вал, 6 - штифт, 7 - съемная решётка, 8 - циклон, 9 - аспирационный канал, 10 -вентилятор, 11 - отводной патрубок, 12 - фильтр-мешок, 13 - бункер, 14 - дозирующая заслонка, 15 - муфта, 16 - винт, 17 - заслонка, 18 - емкость, 19 - решётка, 20 -электродвигатель.

Рисунок 1.12 - Конструктивно-технологическая схема функционирования

агрегата для извлечения перги [96, 97] В научных работах [76,77] предложено: «совершенствование технологического процесса отделения перги от восковых частиц путём замены

разделительной решётки с круглыми отверстиями на продолговатые. Для определения рационального размера отверстий решета вибролотка исследовали гранулометрический состав измельченной массы сотов. Опыты проводили на классификаторах, сформированных из сит, снабженных круглыми пробивными отверстиями диаметром 1; 2; 3; 5; 7; 9 мм, и сит, снабженных продолговатыми отверстиями размером 6x20, 4x20, 3x20, 2x20, 1,5x20 мм» (рисунок 1.13). Установленные зависимости показывают, что получать пергу в количестве 82-85 % от общего ее содержания в соте возможно путем просеивания измельченной воскоперговой массы на решетах с размером отверстий 4x20 мм, при этом засоренность продукта восковыми частицами не превышает 2 %. Схема установки, предложенная автором представлена на рисунке 1.14.

30 70 60 50 40 30 20 10 О

■—

□ Воск "Перга

— —riL

%

80 70 60 50 40 30 20 10 0

П п П^пгя

--

1_= *-1-

0,5 1.5 15 4

6

В

0,75 1,75 2.25 2.75 3,5 5 6

Крупность частиц, мм Крупность част ни, мм

Рисунок 1.13 - Гистограммы распределения частиц воска и перги по крупности, полученные после просеивания измельченной массы перговых сотов [113] Примечание: а- на решетах с круглыми отверстиями; б- на решетах с продолговатыми

отверстиями

В научном исследовании [18, 113, 120] предложено выдерживание перги при температуре 0 - минус 3 °С с последующим измельчением на электромельнице и разделением с помощью ситового классификатора было получено три фракции

(рисунке 1.15) со средним гранулометрическим составом 1,75 мм, 3,75 мм и 5,75 мм.

г

1 - рама; 2 - рабочая камера; 3 - загрузочная горловина; 4 - вал; 5 - ряд неподвижных зубьев; 6 - решето; 7 - пружинный подвес решета; 8 - вибровозбудитель; 9 - выгрузной лоток; 10 - клиноременная передача; 11 - электродвигатель; 12 - приемный бункер; 13 - подшипниковые опоры; 14 - решето рабочей камеры; 15 - пазы рамы; 16 - штифты; 17 - рамка сепаратора; 18 - боковые стенки решета сепаратора

Рисунок 1.14 - Общий вид и схема установки для извлечения перги из перговых

сотов [77, 120]

1.||||,»|||>1^.1.|1ч|1шд1||..Ы|||и«.l.ini • *

а в

Рисунок 1.15 - Три фракции перги различного среднего гранулометрического

состава [119]

Примечание: а - целые гранулы (5,75 мм); б - фракция 3,75 мм; в - фракция 1,75 мм В зарубежной практике также изучается экономическая целесообразность извлечение перги из сот. Учёными [189] проведён эксперимент: 28 семей

медоносных пчел были разделены на четыре группы, в каждой группе проверяли различную конфигурацию выводковых гнезд или расположение рамок напротив входа в улей на количество собранного пчелиного хлеба. Все затраты, включая трудоемкость, были связаны с процессом производства пчелиного хлеба. В зависимости от группы, с одной колонии можно было собрать от 0,51 до 1,23 кг перги. Среднее производство составило 0,7 кг, а вся пасека давала 20 кг пчелиного хлеба ежегодно. Таким образом, прибыль составила 21,5 евро за 1 кг собранного пчелиного хлеба.

1.5 Заключение по аналитическому обзору литературы

1. Представленные в аналитическом обзоре данные свидетельствуют о преимуществе мяса птицы перед другими видами мяса по следующим критериям:

- высокий потребительский спрос;

- низкая стоимость сырья относительно других видов мяса;

- высокое содержание белка мяса и легкоусвояемые жиры с низкой температурой плавления;

- превосходные вкусовые качества.

2. Разнообразие сыровяленых мясных продуктов и технология их производства даёт возможность сохранения макро- и микронутриентов в процессе их производства при добавлении биологически активных веществ.

3. В обзоре литературы также представлены данные о химическом составе и лечебно-профилактических свойствах перги пчелиной, что в свою очередь даёт перспективу её использования.

Описаны различные способы извлечения перги пчелиной, применяемые в промышленном производстве.

Представленная в аналитическом обзоре литературы научная информация о лечебно-профилактических свойствах перги пчелиной явилась основой для выбора перги как основного объекта исследования и пищевого обогатителя для производства сыровяленых продуктов из мяса птицы.

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Организация эксперимента, объекты исследования

Весь цикл выполнения диссертационной работы состоял из восьми взаимосвязанных этапов. Исследования выполнялись в соответствии со схемой, представленной на рисунке 2.1.

На первом этапе для формулировки цели и задач исследований проводили анализ отечественной и зарубежной литературы, патентной документации, интернет-ресурсов. Объектами изучения стали: полифлерная перга пчелиная, собранная с пасек индивидуальных пчеловодов предпринимателей, правобережья Саратовской области поймы реки Хопёр, сыровяленые мясные изделия категории (джерки), особенности рецептуры и технологии производства.

На втором этапе были подобраны методики для определения показателей качества разрабатываемого продукта.

На третьем этапе был изучен химический состав перги пчелиной и обоснована оптимальная доза внесения перги пчелиной на основе литературных данных, исходя из максимальной суточной дозы употребления перги [150], также проведена предварительная выработка для проведения органолептических показателей продукта с различной дозировкой.

Органолептические показатели качества - это, в первую очередь, потребительская оценка продукта, было решено использовать данный показатель как основополагающий в выборе дозировки внесения пищевого обогатителя. По результатам дегустации выбран продукт, получивший наивысшую оценку.

На основании литературных данных о максимальной норме употребления перги, добавляли пергу в дозировке 1, 2 и 3 % к массе основного сырья.

1. Органолептические показатели качества (внешний вид, вкус, аромат, консистенция)

2. Массовая доля влаги, %;

3. Массовая доля белка, %;

4. Массовая доля жира, %;

5. Массовая доля золы, %;

6. Энергетическая ценность, кДж; Калорийность, ккал;

7. Выход готового продукта, %;

8. Определение содержания основных витаминов, мг/100г;

9. Определение содержания основных макро-и микроэлементов, мг/100 г;

10. Аминокислотный состав;

11. Активная кислотность pH;

12. Активность воды aw;

13. ВСС (влагосвязы-вающая способность), %;

14. Температура в сушильной камере, °С;

15. Температура продукта, °С;

16. Цветовые характеристики в системе Lab;

17. Текстурные свойства (реология);

18. Микроструктура;

19. Перекисное число;

20. Кислотное число;

21. Микробиологические исследования;

22. Оценка безопасности продукта на лабораторных животных.

Рисунок 2.1 - Схема экспериментальных исследований

Экспериментальный стенд технологического производства джерок представлен на рисунке 2.2. Традиционная технология джерок [2, 63, 147] заключается в подготовке мясного сырья - предварительном подмораживании филе грудной части и нарезание с помощью слайсера Kenwood SL-250 на пластинки толщиной 2 ± 1 мм, в качестве вспомогательного сырья используют: соль пищевую (ГОСТ Р 51574-2018), соль нитритную (0,6 %) (ГОСТ 32781-2014), сахар белый (ГОСТ 33222-2015), перец чёрный молотый (ГОСТ 29050), перец красный молотый (ГОСТ 229053), соус соевый (ГОСТ Р 58434-20190). Далее осуществляют перемешивание мясного сырья с специями, солью, сахаром. В настоящем исследовании на стадии перемешивания добавляют пергу, отвечающую требованиям ГОСТ 31776-2012 «Перга. Технические условия», измельчённой до консистенции порошка (размер фракции 0,1 до 1 мм). Контролировался процесс маринования в вакуумном маринаторе VES VMR-10, внешний вид маринованных джерок представлен на рисунке 2.3. Конвективную сушку джерок выполняли на сушильном оборудовании модели SUPRA «DFS-321», мощность 350 Вт при температуре +40-44 °С. При обосновании температуры и продолжительности сушки руководствовались литературными данными максимального нагрева перги, не превышающего 50 оС, с целью сохранения активации биологических веществ.

Слайсер

Вакуумный маринатор VES VMR-10

Сушилка SUPRA «DFS-321»

Рисунок 2.2 - Экспериментальный стенд для производства джерок

А) Б)

Рисунок 2.3 - Внешний вид маринованных джерок Примечание: А) по традиционной технологии, Б) с добавлением перги пчелиной

Вырабатывались следующие продукты: К - Контроль (джерки из мяса птицы по традиционной рецептуре) и опытные образцы I (1 % перги), II (2 % перги), III (3% перги).

Четвёртый этап - повторная выработка продукта. Дальнейшие исследования проводили с контрольным образцом и продуктом с добавлением перги пчелиной в дозировке 2 %. Определены следующие параметры: оптимальное время маринования, ВСС, рН, активность воды, влажность.

На этом же этапе выполнены исследования по обоснованию режимов конвективной сушки продукта, контролировались следующие параметры: температура внутри камеры, время сушки. Измерялись следующие показатели: влажность продукта, рН, активность воды, убыль массы образцов в процессе сушки, выход продукта.

На данном этапе, на основе экспериментальных исследований, получена математическая модель технологического процесса сушки мясных джерок на конвективной сушилке, обогащённых пергой пчелиной, с помощью программного комплекса 31а1!81:1са 10.0. Выявлены значимые факторы при технологической операции - сушка продукта, а также построены трёхмерные поверхности отклика данного процесса.

На пятом этапе для контрольного и опытного образцов определялся химический состав (массовая доля влаги, белка, жира, золы), биологическая ценность (содержание витаминов, минеральных веществ, аминокислот) с целью доказательства обогащения конечного продукта витаминно-минеральным комплексом перги пчелиной, рассчитывалась энергетическая ценность продукта, выход продукта, определены текстурные свойства, микроструктура, цвет продукта.

На шестом этапе производили выбор упаковочного материала, устанавливали способ упаковки (в условиях вакуума), а также обосновывались сроки годности джерок, для этого продукт упаковывали под вакуумом и хранили при температуре не выше 20 оС в течение 90 суток, руководствуясь нормами сроков хранения для данной продукции согласно ТР ТС 021/2011.

Хранимоспособность изделий оценивали по микробиологическим показателям (БГКП, патогенные микроорганизмы (Salmonella), сульфитредуцирующие бактерии рода Clostridium, Staphylococcus aureus) и показатели окислительной порчи (кислотное и перекисное числа).

На седьмом этапе проводилась оценка безопасности продукта на лабораторных животных.

На восьмом этапе спроектирована технологическая схема производства джерок из мяса птицы с добавлением перги пчелиной, рецептура продукта, разработана техническая документация (СТО, ТИ, рецептура) на новый продукт, план ХАССП, запатентована разрабатываемая технология, произведён расчёт себестоимости производства нового продукта и проведена промышленная апробация.

2.2 Методы исследования

Исследования проводились в период с 2018 по 2023 гг. (рисунок 2.1) на кафедре «Технология производства и переработки продукции животноводства» (17, 11-16), в учебно-научно-производственном комплексе «Пищевик» (19-20), в аккредитованной учебно-научно-испытательной лаборатории по определению

качества пищевой и сельскохозяйственной продукции (17, 19-21) (аттестат аккредитации № RA.RU.2in496), совместно с кафедрой «Болезни животных и ветеринарно-санитарная экспертиза» (22), кафедрой «Морфология, патология животных и биология» (18, 22) и в виварии (22) при ФГБОУ ВО Вавиловский университет; ФГБНУ «Федеральный научный центр им. В.М. Горбатова» (8-10). Промышленная апробация осуществлялась на предприятии ООО «Регионэкопродукт-Поволжье» (Фамильные колбасы) и учебно-научно-производственном комплексе «Пищевик».

В ходе проведения экспериментов были применены стандартные и оригинальные методы исследования:

1. Органолептические показатели качества осуществлены по ГОСТ 99592015 [43].

2. Массовая доля влаги определяли термогравиметрическим методом на анализаторе MX-50 (A&D, Япония).

3. Массовая доля белка по Кьельдалю, в соответствии с ГОСТ 25011- 2017, на автоматическом анализаторе Kjeltec 2300 (Foss Analytical AB, Швеция) [27].

4. Массовая доля жира проведена в соответствии ГОСТ 23042-2015 по методу Сокслета [26].

5. Массовая доля минеральных веществ исследована в соответствии ГОСТ 31727-2012 [35].

6. Энергетическая ценность - расчетным путем [149] по формуле:

Э = (Б * 16,7 (4)) + (Ж * 37,7 (9)) + (У * 15,7 (3,75)), (2.1)

где Б-содержания белка г/100 г,

Ж - содержания жира, г/100 г,

У - содержания углеводов г/100 г.

7. Выход разработанного изделия установлен путем взвешивания до и после сушки, расчет определялся по формуле:

Х = М1 / М2 * 100 %,

(2.2)

где М1- масса продукта после сушки, г;

М2 - масса продукта перед сушкой, г.

8. Определение содержания витаминов (в 100 г продукта). Содержание водорастворимых витаминов В1, В2, В3, В5, В6, В9 определялось в соответствии с ГОСТ 55482-2013. «Мясо и мясные продукты. Метод определения содержания водорастворимых витаминов» [42].

Витамин В12 определяли методом обращённо-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) ГОСТ ISO 20634-2018 [44].

Метод определения витамина А проведен методом ВЭЖХ по ГОСТ Р 546352011 [47].

Метод определения витамина Е осуществлялся нормально-фазной (далее -НФ) ВЭЖХ с последующим фотометрическим или флуориметрическим детектированием с использованием методик ГОСТ 54634-2011 [46].

9. Определение содержания макро- и микроэлементов, мг/100 г. Натрий, калий, магний, определяли методом пламенной атомной абсорбции по ГОСТ Р 55484-2013 [49].

Цинк определяли по ГОСТ 26934-86 [29].

Кальций определяли атомно-абсорбционным методом по ГОСТ Р 55573-2013

[51].

Содержания железа определяли по ГОСТ 26928-86 [28].

10. Определение аминокислотного состава осуществлялось по существующей методике ВНИИМП МВИ-02-2002. Измерения выполнены методом ВЭЖХ на колонке с обращенной фазой и с УФ-детектированием фенилтиокарбамаильных производных аминокислот (ФТК-АК) на длинах волн 246 нм и 260 нм.

11. Активную кислотность (рН) определяли методом потенциометрии в водной вытяжке, с помощью универсального иономера рН - метра MW102

(Milwaukee США). При определении этого показателя и отборе проб руководствовались ГОСТ 51478-99 [41].

12. Активность воды (а№) определяли криоскопическим методом на запатентованном анализаторе АВК (СГАУ) по ГОСТ Р ИСО 21807-2012 [145, 121].

13. Влагосвязывающую способность модельных пищевых систем (ВСС) определяли по методу Грау и Хамму в модификации Воловинский-Кельман [65].

Количество связанной влаги вычисляли по формуле:

где Xi - содержание связанной влаги, % к мясу;

А - общее содержание влаги, мг;

В - площадь влажного пятна, см2;

Мо - масса навески мяса.

14. Температура в сушильной камере, оС, измерение с использованием термометра цифрового ТЦ-1200.

15. Температура продукта, оС с использованием пирометра инфракрасного (марка Raytek MT 4U).

16. Цветовые характеристики изделий в системе Lab определяли с помощью калориметрического прибора марки NR20XE (производитель Китай) настройку прибора и методические рекомендации использовались согласно инструкции по применению данного прибора. Руководствовались методикой ГОСТ 33479-2015 [39, 170].

Полные цветовые различия AE используя координаты (L1*a1*b1*) и (L2*a2*b2*) в системе L*a*b* определялись по формуле:

Xi = (А - 8,4 * В) * 100 / Мо,

(2.3)

AEab*=V(L2 - L\)2 + (а*2 - - ВД2

(2.4)

17. Текстурные свойства джерок определяли на анализаторе текстуры Brookfield СТ3 Texture Pro CT3 (США). При определении использовалась

инструкция по использованию и управлению текстурным анализатором Brookfield СТ3 Texture Pro CT3 (ИРси 28-02-05-104). На рисунке 2.4 представлен процесс разлома продукта на анализаторе текстуры Brookfield СТ3. Для осуществления процесса разлома использовался цилиндрический стержневой зонд из нержавеющей стали диаметром 3 мм.

Рисунок 2.4 - Процесс разлома продукта на анализаторе текстуры

Bшokfield СТ3

На рисунке 2.5 представлен график одноциклового испытания разлома продукта на анализаторе текстуры ВшокйеШ СТ3.

а к

з у

р аН

Время, с

Рисунок 2.5 - График одноциклового испытания разлома продукта на анализаторе текстуры ВшокйеШ СТ3

Согласно графику, полученному в результате анализа текстуры, можно определить следующие параметры пищевой системы: твердость, г; упругость, г*см; хрупкость, г, количество разрушений.

18. Гистологические исследования (микроструктура) проводились с использованием методики ГОСТ 31479-2012. По методики Меркулова Г.А. [33, 102, 126].

19. Перекисное число (ПЧ) определялось по методике ГОСТ 34118-2017 [40].

20. Кислотное число (КЧ) определялось по ГОСТ Р 55480-2013 [48].

21. Микробиологические показатели продукции определяли по ГОСТ методикам: БГКП (ГОСТ 31747- 2012. Продукты пищевые Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий), бактерий вида Escherichia coli (ГОСТ 30726-2001 продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий вида Escherichia coli), патогенные микроорганизмы Salmonella (ГОСТ 31659-2012 (ИСО 6579:2002). Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella), сульфитредуцирующих бактерий рода Clostridium (ГОСТ 29185-2014 (ISO 15213:2003) Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Методы выявления и подсчета сульфитредуцирующих бактерий, растущих в анаэробных условиях), бактерий Staphylococcus aureus (ГОСТ 31746 - 2012 ISO 6888-3:2003 Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества коагулазоположительных стафилококков и Staphylococcus aureus) [30, 31, 32, 34, 36].

22. Оценка продукта на экспериментальных животных осуществлялась в виварии Вавиловского университета. Исследования проводились в соответствии с Правилами лабораторной практики в Российской Федерации» (Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации от 18 мая 2021 года № 464 н.) и методическим указанием «Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая» (2012) [111, 129]. При проведении эксперимента руководствовались правилами, принятыми Европейской Конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для

экспериментальных и иных научных целей [169]. Формирование групп подопытных животных осуществляли методом «Случайных чисел», руководствуясь массой тела. Индивидуальные значения массы тела не отклонялись от среднего значения в группе более чем на 10 %. Животных взвешивали на весах РА2102С (ОНАШ). Дизайн исследований представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Дизайн исследований

Время Группа 1 (п=5)-Контроль(К) Опытная группа (п=15)

День 0 Определение массы животных Определение массы животных. Инъекция тетрахлорметана в оливковом масле в соотношении 50:50, в объёме 2 мл /кг

День 2 Доклинические исследования животных. Взвешивание. Аспирация крови для гематологических и биохимических исследований.

Формирование опытных групп животных

Группа 1 (п=5)-Контроль(К) Группа 2 (п=5)-Опытная (I) Группа 3 (п=5)-Опытная (II) Группа 4 (п=5) -Положительный контроль(Кп)

Взвешивание животных. Общий рацион (ОР) Взвешивание животных. ОР + джерки из мяса птицы по стандартной рецептуре (30 г/ 2 раза в сутки) Взвешивание животных. ОР + джерки, обогащённые пергой пчелиной (2 %), (30 г/ 2 раза в сутки) Взвешивание животных. ОР

День 7 Доклинические исследования животных. Взвешивание. Аспирация крови для гематологических и биохимических исследований

День 14 Доклинические исследования животных. Взвешивание. Аспирация крови для гематологических и биохимических исследований. Эвтаназия крыс, извлечение печени для гистологических исследований

Для изучения антиокислительного стресса использовался тетрахлорметан (СС14). СС14 остаётся одним из распространенных токсинов для изучения окислительного стресса в экспериментальных моделях.

Токсичность СС14 в основном обусловлена способствующим окислению действием свободных радикалов (трихлорметил СС13 и высокореактивный трихлорметилпероксил СС1300), образующихся в процессе его метаболизма. В результате взаимодействия радикалов СС14 с ПНЖК (полиненасыщенными

жирными кислотами) в мембранных фосфолипидах начинается перекисное окисление липидов (ПОЛ), за которым следует цепная реакция свободнорадикального окисления, приводящая к тяжелой мембранной дисфункции с ингибированием мембраносвязанных ферментов, выбросом цитозольных ферментов в кровь и даже апоптозу и некрозу гепатоцитов.

Вызванный CCl4 окислительный стресс усиливается подавлением активности антиоксидантных ферментов, увеличением потребления и снижением внутриклеточного содержания преимущественных антиоксидантов, таких как а-токоферол и восстановленный убихинон.

CCU-индуцированный окислительный стресс используется для оценки in vivo антиоксидантных свойств различных биологически активных соединений, обычно используемых в качестве ингредиентов биологически активных добавок и функциональных продуктов питания.

В течение всего опыта анализировалось клиническое состояние крыс, количество потребляемого корма и воды, физическая активность. В качестве ингаляционного наркоза применяли изофлуран.

У пяти животных из каждой группы производили забор крови с целью анализа гематологических и биохимических данных.

Аспирация крови для биохимических тестов проводилась в вакуумной пробирке Improvacuter in vitro diagnostic (Guangzhou Improve Medical Instruments Co. Ltd, Китай) с использованием 2 мл тромбина в качестве активатора сгустка. Для гематологических тестов 0,1-0,2 мл в микропробирках с антикоагулянтом K2 EDTA для капиллярной крови по 200 мкл «ЮНИВЕТ» в модификации «ЮНИВЕТ-Пм» по ТУ 9398-033-59879815-2012 [174].

Забор крови осуществляли из хвостовой вены, с предварительным обеззараживанием 95%-ным раствором этанола.

Исследование крови и сыворотки проводили на 2-е, 7-е и 14-е сутки эксперимента.

При анализе морфологического состава периферической крови учитывали количество эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, уровень гемоглобина.

С целью анализа системных эффектов оценивались основные метаболические параметры в сыворотке крови животных: общий белок, альбумин, креатинин и мочевина, глюкоза, билирубин, активность основных ферментов, имеющих диагностическое значение при нарушении функциональной активности основного органа метаболизма - печени: аспарат - и аланинаминотрансферраз, щелочной фосфатазы.

Биохимические исследования проводили на анализаторе «StatFax 3300» с использованием диагностических систем фирмы «Диакон ДС». Для проверки правильности и точности определения биохимических показателей в сыворотке крови, использовали контрольную сыворотку для биохимических исследований по ТУ 9398-022-09807247-2009, ООО «HOSPITEX DIAGNOSTICS» [86].

Гистологические исследования проводили согласно методики Меркулова Г.А. [102].

Для статистической обработки экспериментальных данных и построения графических зависимостей использовали стандартную программу Microsoft Office Excel 2020.

Построение математической модели проводили по методике Радченко Г.Е., а также с помощью программного комплекса Statistica 10 [5, 6, 127]. Повторность анализов при выполнении экспериментальных исследований 5-ти кратная.

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ПРОДУКТА

3.1 Исследование состава, пищевых и биологически активных веществ, содержащихся в перге пчелиной

В качестве пищевого обогатителя для применения в производстве мясных джерок был использован порошок, полученный из перги пчелиной, извлечённой из сот, по технологии, включающей предварительную очистку от восковых примесей, подсушивание и измельчение до структуры порошка (фракция 0,1-1 мм).

На рисунке 3.1 приведена структурная схема производства порошка из перги пчелиной, а на рисунке 3.2 - фотоизображение полученного пищевого обогатителя, порошка из перги пчелиной.

Рисунок 3.1 - Структурная схема производства порошка из перги пчелиной

Рисунок 3.2 - Порошок из перги пчелиной (фракция 0,1 - 1 мм)

В таблице 3.1 представлены физико-химические показатели порошка, полученного из перги пчелиной в сравнении с показателями перги пчелиной согласно требованиям ГОСТ 31776-2012.

Таблица 3.1 - Физико-химические показатели порошка и перги пчелиной

Наименование показателя Значение показателя

Порошок из перги пчелиной, используемый в исследовании Перга пчелиная согласно требованиям ГОСТ 317762012

Массовая доля влаги, % 15,00±0,31 Не более 18

Массовая доля белка, % 22,34±0,28 Не менее 18,0

Активная кислотность 3,82±0,03 В среднем 4,3

Активность воды 0,567±0,004 -

Как видно из данных таблицы содержание влаги, белка и активной кислотности в порошке из перги пчелиной, отвечает требованиям ГОСТ 317762012, при этом исследуемый в работе показатель активности воды не нормируется и составляет 0,567±0,004, что позволяет обеспечить более длительную хранимоспособность полученного порошка [146].

В таблице 3.2 представлены органолептические показатели порошка из перги пчелиной.

Таблица 3.2 - Органолептические показатели порошка из перги пчелиной

Наименование показателя Характеристика показателя

Порошок из перги пчелиной, Перга пчелиная согласно