Обоснование применения комплекса протеаз гидробионтов при производстве мясной продукции

2005

Известия ТИНРО

Том 143

УДК 637.523

Т.Н.Слуцкая, Т.П.Калиниченко, Н.В.Дубова

ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА ПРОТЕАЗ ГИДРОБИОНТОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЯСНОЙ ПРОДУКЦИИ

Исследована возможность стимулирования протеолиза мясного сырья, в том числе мяса кенгуру с высоким содержанием соединительной ткани, комплексом протеолитических ферментов гидробионтов с целью улучшения качественных показателей готовой продукции. Обосновано необходимое и достаточное количество протеаз гидробионтов для биомодификации мясного сырья, использование которого позволило повысить влагоудерживающую способность, улучшить консистенцию и вкус, увеличить выход готовых вареных колбас.

Slutskaya T.N., Kalinichenko T.P., Dubova N.V. Substantiation for application a complex of hydrobiont proteases for meat processing // Izv. TINRO. — 2005. — Vol. 143. — P. 332-337.

An opportunity is investigated of proteolysis stimulation in meat raw material with high contents of connective tissue, as kangaroo meat, by a complex of hydrobiont proteolytic enzymes , for improving qualitative parameters of ready-made meat products. The quantity of the hydrobiont proteases is determined , which is necessary and sufficient for biomodification of the meat raw material and allows to increase its water-holding ability, to improve its consistence and taste, and to increase the output of ready-made cooked sausages.

В настоящее время намечается тенденция использования мяса кенгуру в производстве колбасных изделий. Проблемой, которая может влиять на качество готовой продукции при этом, является повышенное по сравнению с говядиной содержание соединительной ткани. Согласно теории адекватного питания, элементы соединительной ткани животных, как и пищевые волокна, являются физиологически необходимыми и полезными балластными веществами (Неклюдов, 2003). Соединительнотканные волокна способны связывать и удалять канцерогенные и ядовитые вещества (Ноздрина, 1995). Однако повышенное содержание соединительной ткани в мясе увеличивает жесткость готовых мясных продуктов.

В нашей стране и за рубежом проведены значительные исследования в области использования протеолитических ферментов для улучшения качества мясопродуктов, получения нового ассортимента продуктов питания.

Для ферментации используют ферментные препараты растительного (папа-ин, фицин, бромелин), животного (пепсин, трипсин) и микробиального происхождения (протоорезин, прототерризин, протомезетерин, протосубтилин) (Мицик, Не-вольниченко, 1990; Антипова, Глотова, 1999, 2000).

Применение ферментных препаратов дает возможность ускорить процесс созревания мяса, повысить нежность жесткого и низкосортного мяса, улучшить качество сублимированных изделий, получить высококачественные копчености, колбасные изделия, изготовить продукты для детского питания в виде паст пу-

тем ферментативного гидролиза мяса, печени и других субпродуктов, получить гидролизаты и деликатесные соусы, получить и очистить коллагеновые субстанции в желатиновом производстве и в производстве съедобных колбасных оболочек и пленочных покрытий (Николаенко, 1991). Известно, что ферментирова-ние сырья увеличивает влагоудерживающую способность полученных продуктов (Ноздрина, Чулкова, 2001).

Цель настоящих исследований — обоснование использования протеаз рыб для ферментирования мясного сырья с целью улучшения качественных показателей готовой продукции. Объектом воздействия протеолитических ферментов являлось мясо кенгуру и для сравнения — говядины.

Установление рациональной дозы ферментного препарата проводилось при анализе результатов модельных экспериментов с использованием препарата протеолитических ферментов "Протин", получаемого из пилорических придатков лососевых рыб (ТУ 9283-143-00472012-98). В качестве субстрата использовали мышечную ткань кенгуру, а также говядины со сроком хранения 3 мес при температуре минус 18 °С. К измельченной мышечной ткани добавляли соответствующее количество "Протина", с тем чтобы на 100 г субстрата приходилось от 2 до 20 ПЕ фермента. Протеолитическую активность ферментного комплекса определяли по методу Е.Д.Каверзневой (1971). Ферментолиз проводили в фосфатно-цитратном буферном растворе, значение рН которого соответствовало естественному значению рН мяса кенгуру и говядины (5,8). После гомогенизации реакционной смеси и термостатирования при 37 оС в течение 18 ч в пробах определяли количество образовавшихся низкомолекулярных азотсодержащих (не осаждаемых 5 %-ной трихлоруксусной кислотой) соединений. Определение как общего азота, так и азота низкомолекулярных веществ проводили на автоматическом анализаторе Kjeltec Auto Analyser 1030 (Швеция). Глубину гидролиза белков рассчитывали как отношение количества азота образовавшихся за период ферментолиза низкомолекулярных веществ к азоту белковому и выражали в процентах.

Экспериментальные образцы вареных колбас изготавливались из мяса, ферментированного "Протином", который вносили в обоснованных количествах. Ферментную модификацию мяса при изготовлении колбас осуществляли при температуре 4 оС во избежание микробиологической порчи и денатурации белков.

При составлении фарша добавляли: 52,4 % полужирной свинины, 2,9 % соевого белкового изолята, 3,9 % сухого обезжиренного молока, 0,78 % яичного порошка. С учетом возможного высвобождения гидрофильных функциональных групп в результате ферментного гидролиза белков (Ноздрина, Чулкова, 2001) было внесено сверх рецептуры следующее количество воды: 5, 10, 15 % (от общего количества добавляемой воды). Контролем служили образцы колбас, приготовленные без ферментирования сырья и дополнительного внесения воды.

Водоудерживающую способность белков (ВУС) в образцах (готовых вареных колбасах) определяли по методу Грау и Хамма в модификации О.М.Мельниковой (1977), предельное напряжение сдвига (ПНС) — на полуавтоматическом пенетрометре конструкции В.Д.Косого (Россия). Органолептическая оценка образцов проводилась по специально разработанной шкале, учитывались консистенция, цвет, запах и вкус (Сафронова, 1998).

Биологическую ценность образцов определяли используя стандартные синхронизированные культуры инфузорий вида Tetrahymena pyriformis. Исследования проводили по "Методическим указаниям к проведению биологической оценки пищевых продуктов и кормов" (Игнатьев, Мягков, 1980).

Полагаем, преимущество этого метода состоит в том, что введенный в жидкую среду продукт, где обитают инфузории, воздействует на культуру клеток не только изнутри при заглатывании и переваривании, но и снаружи, так как в отличие от высших животных питание инфузорий происходит путем всасывания

через мембраны, имеющие многочисленные поры, причем тип пищеварения кислотно-щелочной. Биотестирование исследуемых образцов с помощью инфузории позволяет выявить их действие на организм в течение ряда поколений, так как Т. pyriformis за сутки дает 3-8 поколений. Результаты, получаемые на инфузориях, совпадают с результатами подобных исследований, проводимых на высших животных, использование которых требует значительно больших затрат.

Для исследования навески образцов гомогенизировали до частиц размером не более 200 мкм, пробы разводили водой до получения концентрации белка 0,2 %, пастеризовали на водяной бане 15-20 мин. В охлажденные до 22 °С пробы вносили по 0,05 мл трехсуточной культуры синхронизированных инфузорий, затем инкубировали при температуре 22 оС четверо суток при периодическом встряхивании и просмотре культур под микроскопом. Количество выросших инфузорий подсчитывали в счетной камере Гореева. На основании полученных данных рассчитывали относительную биологическую ценность, которая представляет собой процентное отношение количества выросших инфузорий на продуктах к тому же — на молоке.

Исследования искусственного протеолиза мяса кенгуру под влиянием комплексного препарата "Протин" показали, что глубина гидролиза белков кенгуру тем глубже, чем выше концентрация ферментного препарата. Анализ данных, представленных на рисунке, показывает, что при использовании "Протина" в количестве выше 8 ПЕ/100 г степень протеолиза, отнесенная к количеству использованных протеолитических единиц, заметно уменьшается. Высокие концентрации ферментного препарата несущественно увеличивают глубину гидролиза белков, обеспеченную одной протеолитической единицей. Так, применение 8 ПЕ/100 г способствует глубине гидролиза 41,8 %, при этом отношение составляет 5,2; а при воздействии 10-20 ПЕ/100 г отношение уменьшается от 4,6 до 2,9. Это явилось основанием в дальнейших экспериментах применять дозировку "Про-тина" 8 ПЕ/100 г мышечной ткани, что обеспечивает глубину протеолиза около 40 %. Этот показатель несколько выше, чем установлено ранее при исследовании протеолиза мышечной ткани хорошо созревающих рыб (Слуцкая, 1997), однако, на наш взгляд, это объясняется как существенным различием в структуре и прочности миофибрилл объектов, так и значительно более высоким содержанием белков соединительной ткани в мясном сырье (Слуцкая, 1997; Потехина и др., 2003).

Количество фермента, ПЕ/100 г

Зависимость глубины гидролиза белков мяса кенгуру от дозировки ферментного препарата "Протин"

Dependence of depth of proteins hydrolysis of kangaroo meat on dosage of the enzyme preparation "Protin"

Органолептическая оценка готовых вареных колбас выявила преимущества экспериментальных образцов и позволила установить, что лучшей по консистенции, вкусу, цвету и запаху была колбаса из ферментированного мяса кенгуру с добавлением 5 % воды сверх нормы, установленной соответствующей технической документацией. Кроме того, следует отметить, что по всем показателям образцы из мяса кенгуру имеют более высокие качественные оценки (табл. 1).

Таблица 1

Органолептическая оценка исследуемых образцов, балл

Table 1

Organoleptic estimation of examined samples, point

Образец Цвет Запах Консистенция Вкус Средний балл

Колбаса из неферментированного мяса

кенгуру (контроль) 4,56 4,62 4,81 4,69 4,67

Колбаса из неферментированной

говядины (контроль) 4,00 4,00 4,44 4,44 4,22

Колбаса из ферментированного мяса

кенгуру с добавлением 5 % воды 4,75 4,88 4,88 4,88 4,85

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 5 % воды 4,42 4,83 4,83 4,83 4,73

Колбаса из ферментированного мяса

кенгуру с добавлением 10 % воды 4,73 4,83 4,83 4,75 4,79

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 10 % воды 4,42 4,75 4,83 4,50 4,63

Колбаса из ферментированного мяса

кенгуру с добавлением 15 % воды 4,67 4,75 4,50 4,83 4,69

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 15 % воды 4,17 4,67 4,00 4,50 4,34

В результате исследований установлено, что наибольшей ВУС обладают образцы из ферментированного мяса с добавлением 5 % воды, при этом ВУС колбасы из мяса кенгуру выше, чем из говядины (табл. 2). ВУС образца из ферментированного мяса кенгуру с добавлением 15 % воды выше по сравнению с контролем, ВУС образца из ферментированной говядины с добавлением 15 % воды совпадает с контролем. Объективная оценка консистенции практически совпадает с субъективной (органолептической). Так, ферментирование существенно снижает показатель предельного напряжения сдвига готового изделия; достаточно явно выражена зависимость этого показателя и от количества добавляемой воды. При оценке влияния этих двух факторов на качество колбас решающим является степень связывания воды гидрофильными участками белковой молекулы (ВУС).

На основании совокупности данных установлено, что при использовании ферментированного мяса кенгуру возможно дополнительное внесение воды до 10 %, а ферментированной говядины — 5 %. Немаловажным является и то, что комплекс обоснованных технологических приемов увеличивает выход продукции в пределах 5-10 %.

Определение относительной биологической ценности сырья и готовых колбас представлено в табл. 3.

Исследования показали, что инфузории нормально развивались и размножались в присутствии данных продуктов. Угнетения подвижности, гибели или деформации клеток, как свидетельства токсичности, не наблюдалось ни в одной из проб представленных продуктов. Наибольшая активность инфузорий отмечена в образцах с мясом кенгуру. Установлено, что биологическая ценность исходного сырья — мяса кенгуру — составила 97,7 %, что несколько выше, чем говядины. Биологическая ценность колбас из ферментированного мяса кенгуру

находится в пределах 91,2-89,6 %, а из ферментированной говядины — 89,685,7 %.

Таблица 2

Влагоудерживающая способность (ВУС) и предельное напряжение сдвига готовых изделий в зависимости от воздействия "Протина" и количества добавляемой воды

Table 2

Water-holding ability (ВУС) and ultimate shearing stress of ready products depending on influence of "Protin" and quantity of added water

Исследуемый продукт ВУС, % Предельное напряжение сдвига, Па

Колбаса из неферментированного мяса кенгуру

(контроль) 31,5 2177,5

Колбаса из ферментированного мяса кенгуру

с добавлением 5 % воды 44,0 1901,4

Колбаса из ферментированного мяса кенгуру

с добавлением 10 % воды 41,7 1816,3

Колбаса из ферментированного мяса кенгуру

с добавлением 15 % воды 33,9 1227,6

Колбаса из неферментированной говядины

(контроль) 33,1 2123,7

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 5 % воды 41,5 1700,7

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 10 % воды 40,5 1197,4

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 15 % воды 33,2 1135,2

Таблица 3

Биологическая ценность исследованных продуктов, определяемая с использованием Tetrahymena piriformis

Table 3

Biological value of the investigated products determined by Tetrahymena pyriformis

Исследуемый продукт Биологическая ценность продукта, %

Мясо кенгуру 97,7

Говядина 96,5

Колбаса из ферментированного мяса кенгуру

с добавлением 5 % воды 91,2

Колбаса из ферментированного мяса кенгуру

с добавлением 10 % воды 90,9

Колбаса из ферментированного мяса кенгуру

с добавлением 15 % воды 89,6

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 5 % воды 89,6

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 10 % воды 88,3

Колбаса из ферментированной говядины

с добавлением 15 % воды 85,7

Молоко 100,0

Внесение дополнительного количества воды при производстве колбас из ферментированного сырья несколько снижает биологическую ценность продукта, однако при использовании мяса кенгуру в качестве сырья это снижение менее значительно.

Таким образом, применение протеолитического комплекса "Протин" способствует увеличению степени гидролиза белков мясного сырья, что приводит к повышению водосвязывающей способности готовых изделий и положительно

влияет на их структуру. Использование протеаз объектов морского промысла позволяет улучшить качественные показатели и увеличить выход мясной продукции.

Литература

Антипова Л.В., Глотова И.А. Получение и свойства коллагеновых субстанций из животных тканей // Биотехнология. — 1999. — № 5. — С. 47-54.

Антипова Л.В., Глотова И.А. Получение коллагеновых субстанций на основе ферментативной обработки вторичного сырья мясной промышленности // Изв. вузов. Сер. Пищевая технология. — 2000. — № 5-6. — С. 17-21.

Игнатьев А.Д., Мягков А.С. Методические указания к проведению биологической оценки кормов и пищевых продуктов. — М.: Минвуз РСФСР — Минздрав СССР, 1980. — 71 с.

Каверзнева Е.Д. Стандартный метод определения протеолитической активности для комплексных препаратов протеаз // Приклад. биохим. и микробиол. — 1971. — Т. 7, вып. 2. — С. 225-228.

Мельникова О.М. О влагоудерживающей способности мышечной ткани // Рыб. хоз-во. — 1977. — № 2. — С. 72-73.

Мицик В.Е., Невольниченко А.Ф. Увеличение сырьевых ресурсов для производства мясных продуктов. — Киев: Урожай, 1990. — 200 с.

Неклюдов А.Д. Пищевые волокна животного происхождения. Коллаген и его фракции как необходимые компоненты новых и эффективных пищевых продуктов // Приклад. биохим. и микробиол. — 2003. — Т. 39, № 3. — С. 261-272.

Николаенко А.Ф. Организация безотходного производства в мясной промышленности. — Киев: Урожай, 1991. — 305 с.

Ноздрина Т.Д. Влияние ферментов на качество говядины // Мясная пром-сть. — 1995. — № 5. — С. 11-12.

Ноздрина Т.Д., Чулкова Н.В. Направленное использование ферментных препаратов — перспективный подход к созданию новых биотехнологий // Мат-лы Четвертой междунар. науч.-техн. конф. "Пища. Экология. Человек." — М.: МГУПБ, 2001. — С. 85-86.

Потехина Н.В., Калиниченко Т.П., Леваньков С.В. Сравнительные исследования мяса кенгуру и говядины // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2003. — № 1. — С. 37-39.

Сафронова Т.М. Справочник дегустатора рыбы и рыбной продукции. — М.: ВНИРО, 1998. — 216 с.

Слуцкая Т.Н. Биохимические аспекты регулирования протеолиза. — Владивосток: ТИНРО-центр, 1997. — 148 с.

ТУ 9283-143-00472012-98 "Протин".

Поступила в редакцию 22.07.05 г.