КОМПЛЕКСНАЯ ПИЩЕВАЯ БИОДОБАВКА ДЛЯ БЕЗНИТРИТНЫХ КОЛБАСНЫХ ИЗДЕЛИЙ
COMPLEX FOOD BIOADDITIVE FOR NITRITE-FREE SAUSAGE PRODUCT

Изобретение относится к пищевым биотехнологиям, а именно к пищевым добавкам, используемым при изготовлении колбасных изделий.
Комплексная пищевая биодобавка, состоящая исключительно из природных биохимических веществ (ди- / трикарбоновых кислот, антикислородных реагентов, антиоксидантов, хелаторов, протекторов, пептидов и белков, подобранных в оптимальных соотношениях), абсолютно безвредных для организма человека, предназначена для резкого улучшения качества колбасных изделий и других мясопродуктов, а также для существенного удлинения сроков их хранения, без применения каких-либо искусственных химических консервантов, в частности нитритов и нитратов. Изобретение позволяет получить долго хранящийся качественный целевой продукт, безопасный для здоровья человека.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к мясопереработке, преимущественно к изготовлению колбасных изделий, и направлено на существенное улучшение качества и удлинение сроков хранения изделий.
Пищевые добавки давно и прочно вошли в мясопереработку, особенно в изготовление колбас, сарделек, сосисок и т.п. При отсутствии добавок происходит деструкция, прогоркание и порча (Антипова Л.В. и др. Методы исследования мяса и мясных продуктов. М.: Колос, 2004). При этом утрачивается естественная красно-розовая окраска и приобретается темно-коричневый цвет (из-за перехода оксимиоглобина в метмиоглобин).
Для предотвращения деструкции и прогорклости фарша и колбасных изделий из него на мясокомбинатах широко используются охлаждение и вакуумирование. Откачка воздуха позволяет удалить кислород из воздушного пространства емкости, в которой хранится фарш или мясопродукт (и частично из межклеточного пространства). Однако она не удаляет тот кислород, который исходно содержится в цитоплазме клеток (особенно тот кислород, который связан миоглобином и гемоглобином), в клеточных мембранах и в кровеносных капиллярах.
Поэтому стала неизбежной обработка фарша нитритами, бензоатами, другими химическими консервантами и стабилизаторами, синтетическими антиоксидантами и т.д. Большое распространение получили пищевые добавки в виде смесей: нитритные смеси, белковые смеси, фосфатные смеси, смеси натуральных пряностей, смеси водорастворимых пряностей, полифункциональные смеси, ароматизаторы, ускорители созревания и др. Пищевые добавки обеспечивают стабилизацию фарша, его консервацию, придают ему приятную красно-розовую окраску, а также усиливают связывание воды (с целью увеличения веса и объема). Однако при этом экологическая чистота и безопасность добавок для здоровья потребителя обычно не ставится во главу угла.
Критерием правильности выбираемых пищевых добавок мясокомбинаты считают отсутствие заметной на глаз порчи (запаха, почернения, заплесневения) получаемого продукта, сохранение приятного цвета продукта и его хорошие вкусовые качества. Те же самые критерии используют покупатели продукции в магазинах. Поэтому производители, как правило, злоупотребляют специями, ароматизаторами, красителями и прочей химией, имитируя природный цвет и вкус.
Одним из недостатков применяемых добавок является то, что не устраняется кислород (особенно связанный гемоглобином и миоглобином) и поэтому не приостанавливаются опасные кислородзависимые свободно-радикальные реакции. Кроме того, пищевые добавки не связывают заметно ионов железа и кальция, высвободившихся при промоле мышечной ткани и активирующих опасное перекисное окисление липидов. Поэтому вся последующая процедура изготовления колбасных изделий с необходимостью включают в себя обработку фарша нитритами и прочими мощными химическими консервантами и стабилизаторами.
Образование опасных активных форм кислорода при приготовлении и переработке мяса принято подавлять с помощью нитритов, обеспечивающих при этом сохранение нужной окраски (Кудряшов Л.С., Баймишев Р.Х. // ИБ Мясные технологии, 2005, N 1, с.20). Нитриты, связываясь в фарше с гемоглобином, миоглобином, митохондриальной цитохромоксидазой и другими гем-белками, блокируют восстановление внутриклеточного кислорода до супероксида. Кроме того, нитриты обладают полезным бактерицидным действием.
Однако нитриты, химические консерванты, синтетические антиоксиданты и стабилизаторы являются далеко не безвредными. Попадая с пищей в организм человека, они блокируют функционирование многих ферментов и гем-белков, приводя к ряду заболеваний, в том числе онкологических. Нитриты, химические консерванты и фосфаты в небольших количествах, казалось бы, не слишком токсичны, но попадая в организм, они неизбежно срабатывают как "мины замедленного действия". Это постепенно ведет к утрате здоровья и многим тяжелым заболеваниям. Нужно заметить, что разовая доза нитрита натрия всего 1 грамм для человека является смертельной. А ведь за год среднестатистический потребитель колбасных изделий получает двойную дозу!
Широкое использование фосфатов, применяемых в основном для усиления связывания воды (чтобы увеличить вес изделия), имеет тот недостаток, что избыточные фосфаты являются ингибиторами митохондриальной сукцинатдегидрогеназы (Ленинджер А. Биохимия. М., Мир, 1974 с.190) и, кроме того, напрямую катализируют реакции образования свободных радикалов, индуцируемых ионами двухвалентного железа (Рощупкин Д.И. и др. в сб: Сверхслабые свечения в биологии. М., МОИП. 1972. с.75-77). Избыточные фосфаты взаимодействуют в клетках с железо-белками и свободными ионами железа. В результате образуются полимероподобные железо-фосфатные комплексы (Кулаев И.С. Неорганические полифосфаты. М.: Наука, 1975). Они служат мощными прооксидантами, ведущими к перекисному окислению липидов, к "незримой" порче фарша и мясопродуктов. Причем особенно опасно для потребителя то, что количество липидных перекисей задолго до ощутимого прогоркания может быть столь велико, что попадая с пищей в организм, они вызывают лавину свободно-радикальных цепных реакций в клетках человека и наносят здоровью огромный вред.
Тем не менее, «нитритно-консервантно-химический» способ получения фарша для изготовления колбасных изделий, предусматривающий обработку нитритами, химическими консервантами и фосфатами, является классическим и повсеместно используется на мясокомбинатах (Рогов И.А. и др. Общая технология мяса и мясопродуктов. М.: Колос, 2000).
В отношении составов для обработки мяса известны, например, такие авторские свидетельства и патенты, которые можно считать дальними аналогами предлагаемого изобретения. "Способ хранения мяса" (Курбангалиев Я.М. и др., заявка 2000104972/13 от 29.02.2000, МКИ7 А23В 4/023); здесь для хранения мяса в качестве добавки использовалась смесь поваренной соли с лимонной кислотой и последующая заливка мяса растопленным жиром. "Состав для покрытия мяса и мясных продуктов" (Дибирасулаев М.А. и др., патент №16141675 А23В 4/10, заявка от 29.12.1988); здесь использовался консервант на основе сорбиновой кислоты вместе со смесью калиевых и натриевых солей пальмитиновой и стеариновой кислот. "Способ хранения охлажденного мяса" (Каухчешвили Э.И. и др., заявка 2548726/28-13 от 29.11.1977, А23В 4/06); здесь для удаления кислорода из мяса была использована насыщающая концентрация углекислого газа. "Способ хранения мяса" (Смольский Т.Н. и др., заявка 2081186/13 от 04.12.1974, А23В 4/14); здесь для обескислороживания мяса был использован аммиак. Для хранения мясопродуктов известен "Пленкообразующий состав для покрытия пищевых продуктов на основе сахароглицерина" (Кафиев Н.М. и др., заявка №93021008/13 от 22.04.1993; 6А23В 4/10); здесь использовался состав из сахароглицерина, хлористого кальция и моноглицеридов.
Все перечисленные способы и добавки применялись в отношении мяса и цельномышечных мясопродуктов, но не в отношении мясного фарша, предназначенного для изготовления колбасных изделий, поскольку сами по себе не обеспечивают качество и сохранность.
Известны примеры добавления к обычной посолочной смеси (содержащей нитриты и фосфаты) различных природных метаболитов, в частности таких солей ди- и трикарбоновых кислот, как аскорбинат и цитрат, что обеспечивает более быстрое и равномерное образование цвета и его сохранение в течение длительного времени (Эндел Кармас. Технология колбасных изделий. М., Лег.-пищ.пром., 1981). Кроме того, в случае вареных мясопродуктов применяют обработку консервантами типа «Аромарос-М», состоящими из пищевых кислот и их солей (Боравский В.А. Энциклопедия по переработке мяса. М: Солон-пресс, 2002, с.259-260). Используемые пищевые добавки являются в определенном смысле аналогами изобретения.
Недостатком всех перечисленных способов является получение довольно быстро портящегося и главное - недостаточно качественного целевого продукта, содержащего изрядное количество нитритов, химических консервантов и фосфатов, а также перекисей липидов и бактерий, представляющих в совокупности реальную опасность для здоровья потребителя.
В последнее время повысился интерес к биодобавкам. Например, в ВНИИ мясной промышленности им. Горбатова (материалы см. на сайте http:/www.vniimp.ru) были разработаны наномикроэмульсии, включающие в себя аминокислоты, витамины и полисахариды. Однако в их состав были включены также искусственные (небиологические) компоненты - альгинат натрия и гуаровая камедь. В МГУ Прикладной биотехнологии был разработан бактериальный препарат «Лактомикс», предложенный вместо искусственных антиоксидантов. В МГУ Инженерной экологии был разработан «Бизин-1000», содержащий природный полипептид низин, используемый для антибактериальной обработки. Во ВНИИ Пищевой биотехнологии были разработаны биодобавки, содержащие аминокислоты, витамины, а также биодобавки на основе молочной кислоты и комплексов метаболитов пропионовокислых бактерий (рекламные материалы). В статье «Комплексные пищевые добавки в производстве колбасных изделий» (А.Верещагин, «Мясные технологии», 2005, №7, с.22-24) приводятся примеры современных комплексных добавок: загустителей, гидроколлоидов, эмульгаторов и др. Например, пищевая добавка «Активин-1» состоит в основном из биологических фракций, полученных из животного и растительного сырья. К сожалению, все перечисленные разработки носят пока поисковый характер и, что самое главное, решают только небольшую часть проблем изготовления качественных колбасных изделий, не позволяя уйти от применения химических консервантов, в частности нитритов и нитратов.
Особенно интересна безнитритная "Композиция универсальной многофункциональной пищевой добавки для инъецирования деликатесных цельномышечных мясопродуктов и субпродуктов" (Андреенков В.А. и др., заявка №2002115072/13 от 2002.06.07; 7A23L 1/318). Композиция была применена для «консервирования» говядины, свинины и их цельномышечных продуктов. Эта пищевая добавка содержала аскорбиновую кислоту, калий лимоннокислый, лимонную кислоту, натрий уксуснокислый, эриторбат натрия и фосфаты. Хотя такая пищевая добавка не использовалась при приготовления фарша для колбасных изделий (т.к. не позволяла осуществить длительное хранение), она может быть взята за ближайший аналог. Другим ближайшим аналогом - прототипом - может являться "Способ изготовления безнитритных колбасных изделий" (Векшин Н.Л., 2007. патент РФ №2311047), в котором впервые была продемонстрирована возможность изготовления колбасных изделий с длительным сроком хранения без нитритов, фосфатов и прочей «химии». В то время (в 2005 году, когда была подана заявка) состав пищевых биодобавок еще не был оптимальным, вещества брались в высоких концентрациях и, кроме того, сами биодобавки не подлежали хранению, т.е. должны были приготовляться и использоваться в день применения. Поэтому изобретение не могло быть внедрено в масштабном промышленном производстве. За прошедшие годы удалось изготовить принципиально новую композиционную смесь - комплексную пищевую биодобавку (КПБД), которая лишена указанных существенных недостатков и может найти широкое применение.
В отличие от вышеописанных аналогов и прототипов технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что КПБД, состоящая из набора природных веществ (солей ди- и трикарбоновых кислот, анти-кислородных реагентов, антиоксидантов, хелаторов, протекторов, белков и пептидов), позволяет получить качественный и безопасный для потребителя целевой продукт, не содержащий нитритов, фосфатов и других химических агентов. По сравнению с другими комплексными добавками КПБД имеет следующие важные преимущества: а) отказ от опасных нитритов, химических консервантов и фосфатов; б) отсутствие накопления вредных перекисей; в) предотвращение микробного обсеменения; г) существенное удлинение сроков хранения; д) улучшение вкусовых качеств; е) медико-биологическая безопасность. Все вещества в КПБД являются природными; причем они в той или иной степени присущи организму человека. Большинство из этих веществ уже использовались по отдельности в пищевой промышленности или медицине.
Применение ряда веществ, входящих в состав КПБД, снижает автолиз (измерено по мутности при 540 нм), уменьшает денатурацию белков (измерено по триптофановой флуоресценции при 340 нм), уменьшает повреждение мембран (измерено по снижению митохондриальной НАДН-оксидазной активности), резко снижает содержание перекисей липидов (определено с помощью ТБК-теста по количеству малонового диальдегида - МДА). При замене фосфатного буфера на антикислородный гидрокарбонатный буфер количество перекисей липидов уменьшается на 40% (Векшин Н.Л. // Мясные технологии, 2005, №7, с-3-6).
КПБД используется в ходе приготовления мясного фарша и позволяет осуществить полное удаления внеклеточного и внутриклеточного кислорода, устранить высвободившиеся из ткани ионы кальция и железа, подавить перекисное окисление липидов, а также предотвратить проникновение бактерий. Причем КПБД позволяет фаршу иметь стабильную приятную красно-розовую окраску. В отличие от обычно применяющихся пищевых добавок, содержащих ряд химических консервантов, не безопасных для здоровья человека, КПБД состоит исключительно из природных биохимических веществ, безвредных для организма. Причем они используются в очень низких концентрациях, что позволяет говорить об их абсолютной безопасности. Например, в КПБД использованы небольшие количества солей ди- и трикарбоновых кислот: кетоглутарат, цитрат, изоцитрат, пируват, сукцинат и др., которые максимально стимулируют в фарше митохондриальное потребление кислорода, активируют цикл Кребса, подавляют перекисное окисление липидов, а также хелатируют свободные ионы кальция и железа.
Разработка была поддержана грантами РФФИ-офи и СТАРТ, а также стала победителем Конкурса Русских Инноваций в 2007 году.
Она была удостоенная десяти медалей на выставках в Москве.
В 2009 году были получены медаль и свидетельство конкурса «Экологически безопасная продукция».
В настоящее время КПБД представляет собой композиционную смесь следующего состава (доля компонентов может варьировать в зависимости от используемого мясного сырья, вида колбасного изделия и т.д.):
Пируват - 5 г,
Кетоглутарат - 5 г,
Малат - 120 г,
Цитрат - 45 г,
Изоцитрат - 5 г,
Сукцинат - 120 г,
Аскорбат - 70 г,
Глутамат - 30 г,
Лактат - 60 г,
Фумарат - 5 г,
Гидрокарбонат - 100 г,
Кверцетин - 7 г,
Дигидрокверцетин - 7 г,
Кофеин - 3 г,
Бизин - 13 г,
Кармин - 90 г,
Желатин - 140 г,
Миоглобин - 5 г,
Гемоглобин - 5 г,
Убихинон - 5 г,
Имидазол - 10 г,
Целлюлоза - 90 г,
Коллаген - 100 г,
Кальций хлористый - 13 г,
Поваренная соль - 140 г.
КПБД была апробирована на нескольких производствах. Были получены положительные результаты. Имеются протоколы испытаний.
Например, на Микояновском мясокомбинате (Москва) пробная КПБД была испытана на сардельках. Опытные образцы по микробиологическим показателям были в норме. По органолептическим показателям опытные и контрольные образцы полностью соответствовали данному виду продукта пять дней. По цвету, вкусу и запаху изменений до 14 дня хранения ни в опыте, ни в контроле не было. На 15-день в опытных пробах сарделек количество бактерий КоЕ/г в опытных образцах осталось низким, а в контроле выросло в 1000 раз.
Это означает, что опытные образцы, в отличие от контрольных, могут долго храниться.
Если полученные сардельки сварить и положить в холодильник при 6°С, то через 6 дней сардельки с КПБД по консистенции, запаху и поверхности неотличимы от контрольных. По цвету контрольные светлей (бледно-роз.), а опытные ярче (роз.). Причем по вкусу опытные гораздо вкусней: у контрольных - "вкус бумаги", у а опытных (с КПБД) - "мясной".
Оказалось также, что до варки объем (и вес) у опытных сарделек на 10-15% больше, чем у контрольных, а после варки - еще больше: на 20-25%. Это связано с тем, что сардельки с КПБД гораздо лучше удерживают воду, чем контрольные, т.е. весовой "выход" сарделек заметно повышается. Для производства это должно быть экономически очень выгодно.
Один из вариантов КПБД был испытан на фарше из семги и форели (на ОАО «РОК-1» в Санкт-Петербурге). Срок хранения фарша возрос до 42 дней.
Недавно четыре варианта КПБД были испытаны в цехе ООО «Второе дыхание» (Санкт-Петербург) на говяжьих сардельках. Несмотря на некоторые технические недочеты проведения испытаний (КПБД была применена неполностью, куттер не давал вакуумирования, температура в цехе была 17 градусов), тем не менее были получены положительные результаты.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет улучшить потребительские качества целевых продуктов и существенно удлиняет сроки хранения при полном отказе от добавления нитритов, химических консервантов и фосфатов. Продукция мясокомбинатов может теперь стать экологически чистой.