Введение. В современной мясоперерабатывающей промышленности превалирует тенденция поиска и разработки инновационных технологических решений для производства продукции высокого уровня качества, экологичности, биологической и микробиологической безопасности, а также обогащенной дефицитными нутриентами. Поэтому перед ведущими специалистами отрасли возникает ряд важных задач, при решении которых необходимо руководствоваться принципами актуальных мировых концепций: «Clean Label», «Hurdle technology», «Functional foods development», «Organic» и т.д., главными приоритетами которых является сведение к минимуму использования в составе продукции синтетических пищевых добавок и ингредиентов при сохранении высокого уровня качества и безопасности [1-4].

Важность реализации указанных мировых направлений соответствует основным положениям Концепции государственной политики в сфере управления качеством, разработанной с учетом Указа Президента Украины «О мерах по повышению качества отечественной продукции» и согласуется с законом Украины «О качестве и безопасности пищевых продуктов» и Приказом Министерства охраны здоровья Украины «Об утверждении Норм физиологических потребностей населения Украины в основных пищевых веществах и энергии». Изложенные выше положения обусловливают необходимость комплексного подхода к решению актуальных проблем отрасли. В этом аспекте перспективным является применение биотехнологических приемов.

Цель работы. Целью этапа диссертационной работы по разработке биотехнологии вареных колбас, обогащенных йодом, являлось совершенствование традиционной технологической схемы производства, а также определение физико-химических, функционально-технологических и структурно-механических свойств модельных фаршевых систем.

Материалы и методы исследования. При выполнении экспериментальной части работы применяли общепринятые и специальные методы определения физико-химических, функционально-технологических, микробиологических, медико-биологических, органолептических показателей, а также методы математического моделирования и статистической обработки экспериментальных данных. Теоретико-аналитические исследования проводились с использованием широкого спектра отечественных и зарубежных специализированных литературных источников, а также всемирной информационной сети «Internet».

Результаты исследования и их обсуждение. Согласно результатам ряда предыдущих экспериментов, касающихся исследования активированных водных систем, биологически активных пищевых ингредиентов, бактериальных препаратов, изучения их комплексных свойств, синергетического эффекта и обоснования целесообразности применения в биотехнологии, разработана рецептура вареной колбасы «Натурєль». В качестве контроля использовали традиционную рецептуру колбасы «Докторская». В соответствии с государственным стандартом Украины, в состав рецептур вареных колбас высшего сорта запрещается внесение любых пищевых добавок или ингредиентов, кроме фосфатов, нитрита натрия, аскорбиновой кислоты или аскорбината натрия, в связи с чем опытный образец вареной колбасы следует относить к первому сорту. Усовершенствованная аппаратурно-технологическая схема производства вареных колбас, обогащенных йодом с реализацией биотехнологии представлена на рис.1.

Рис. 1. Аппаратурно-технологическая схема производства вареных колбас с реализацией биотехнологии

 Fig. 1. Instrumentally-technological scheme of production of cooked sausages with the implementation of biotechnology

Особенность аппаратурно-технологической схемы производства вареных колбас с реализацией биотехнологии: есть наличие промышленного электроактиватора 5, в который поступает водопроводная вода. После электрохимической активации анолит подается в емкость для подготовки оболочек 9 и в камеру охлаждения готовой продукции 17. Католит циркулирует в емкость для приготовления рассола 6 с мешалкой, в льдогенератор 10 и непосредственно в чашу куттер 12, как в виде чешуйчатого льда, так и в жидком состоянии. Анолитом также рекомендуется промывать оборудование и проводить санитарную обработку производственных помещений в соответствии с действующими инструкциями предприятия. Реализация технологического процесса разработанной биотехнологии максимально соответствует традиционной структуре по набору и последовательности операций без применения дорогостоящего оборудования и большого количества дополнительных операций [5-7].

Разработанная биотехнология вареных колбас основана на обобщенных экспериментальных данных, рецептурный состав может варьироваться (в зависимости от технологической задачи), в строго регламентированных пределах, по содержанию определенного микроэлемента или изменения заданных показателей, однако в полном соответствии всем требованиям нормативной документации. Активная кислотность является параметром, который влияет на формирование технологических свойств мясной системы. В традиционной технологии эмульгированных колбас регулирование величины рН осуществляется за счет введения фосфатов и их смесей, при этом рН фарша не должна превышать 6,5, так как у готового продукта появляется неприятный щелочной привкус. Кроме того существует проблема избыточного поступления фосфора в организм в т.ч. с мясными продуктами, также использование химических веществ – фосфатов негативно влияет на экологичность продукта [4]. При разработке современных биотехнологий первоочередной задачей для комплексной оценки качества готовых изделий является исследование физико-химических и функционально-технологических характеристик фарша [2,3].

Поэтому одной из задач диссертационной работы было исключение фосфатов из рецептуры вареных колбас, путем использования щелочной фракции электроактивированной воды. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Таблица1

Физико-химические, функционально-технологические и структурно-механические показатели контрольных и опытных образцов модельных фаршевых систем

Physico-chemical, functional, technological, structural and mechanical properties of control and test samples of model forcemeat systems (n = 3, p≥0,95)

Анализ экспериментальных данных (табл. 1) свидетельствует о том, что рН исследуемых фаршевых систем характеризует их как доброкачественные (оптимальное значение рН фарша вареных колбасных изделий составляет 5,8-6,4.). Незначительная разница значений рН (в 0,04) объясняется активностью внесенных бактериальных препаратов в рецептуру опытного образца. Замена фосфатов католитом не влияет негативно на уровень рН фарша опытных образцов, а наоборот, испытуемая фаршевая система характеризуется выраженными антиоксидантными свойствами, так как ее окислительно-восстановительный потенциал отрицательный и составляет -34 мВ, против +150мВ в контроле, что свидетельствует о возможных окислительных изменениях. Содержание влаги в исследуемых образцах находится на одинаковом уровне, разница не превышает 3%, что находится в пределах погрешности, так как количество водного компонента рецептур не отличалась. Водосвязывающая способность опытных образцов выше контрольных, и составляет 84,3% против 78,7% соответственно. Данная тенденция согласуется с результатами определения аналогичного показателя во время посола, и вероятно связана с комплексным воздействием католита и протеолитической активностью бактериальных препаратов, что увеличивает количество адсорбционно-связанной системой влаги.

Эмульгирующая способность и стабильность эмульсии фарша характеризуют взаимодействие жира, белка и воды. Система состоит из дисперсной фазы – гидратированных белковых мицелл, жировых гранул и из дисперсионной среды – водного раствора белков и низкомолекулярных веществ. Для создания устойчивой мясной эмульсии регулируют свойства белковой составляющей, традиционно применяя поверхностно активные вещества (фосфатные смеси). Они способны регулировать количество полярных и неполярных групп («раскрывать белок»), действующих на грани молекул. Как, видно из данных таблицы 1, опытная фаршевая система имеет повышенную по сравнению с контрольной способность к образованию устойчивой эмульсии, которую количественно характеризуют показатели ЭС (55,3% в опыте против 51,4% в контроле) и СЭ (85,6% в опыте против 79,5% в контроле). Эта закономерность объясняется тем, что для католита характерна повышенная растворяющая, экстрагирующая, проникающая и эмульгирующая способности вследствие пониженного поверхностного натяжения, связанного с образованием электрических потенциалов на его поверхности. Таким образом, дисперсионная среда опытной мясной эмульсии становится активированной, что обусловливает высокую реакционную способность, надежное связывание водной составляющей, и обеспечивает формирование стабильной поликомпонентной системы. Дополнительное благоприятное влияние на ЭС и СЭ может оказать действие бактериальных препаратов, которые в процессе жизнедеятельности воздействуют на белковую составляющую мясной системы.

Фарш вареных колбас относится к пластичновязким телам, поэтому его структуру и реологические свойства лучше всего характеризует значение предельного напряжения сдвига и пластичности. Данные таблицы 1 свидетельствуют об уплотнении фарша и повышении пластичности опытного образца по сравнению с контрольным. Так, предельное напряжение сдвига опытных образцов составляет 791 Па, пластичность 23,7 см²/г, а контрольных –605 Па и 20,5 см²/г соответственно. Вероятно, данные тенденции связаны с тем, что в состав опытных образцов входит вода в активированном состоянии, при этом формирование мясной системы происходит на более высоком энергетическом уровне за счет наличия дополнительной энергии связи, что способствует формированию более «уплотненного» каркаса. Образованная таким образом пространственная структура, обладающая повышенной пластичностью, вследствие высокой силы сцепления частиц, оказывает большее сопротивление внешнему воздействию конуса индентора. Дополнительное влияние могут оказывать продукты жизнедеятельности внесенных микроорганизмов.

Заключение. Разработана и представлена аппаратурно-технологическая схема производства вареных колбас, обогащенных йодом, с реализацией биотехнологии. Реализация технологического процесса разработанной биотехнологии максимально соответствует традиционной структуре по набору и последовательности операций без применения дорогостоящего оборудования и большого количества дополнительных операций. Результаты определения физико-химических, функционально-технологических и структурно-механических свойств модельных фаршей свидетельствуют о позитивном влиянии на указанные характеристики пластичновязких систем биотехнологических приемов.