Влияние ферментно модифицированных картофельных крахмалов на биобезопасность мясных рубленых изделий пониженной жирности

УДК 664

Л. З. Габдукаева, Е. В. Никитина, О. А. Решетник

ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТНО МОДИФИЦИРОВАННЫХ КАРТОФЕЛЬНЫХ КРАХМАЛОВ

НА БИОБЕЗОПАСНОСТЬ МЯСНЫХ РУБЛЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОНИЖЕННОЙ ЖИРНОСТИ

Ключевые слова: мясные кулинарные изделия, ферментированные картофельные крахмалы, индекс биологической активности, безвредность.

Используя способ биологического мониторинга экологических объектов, была исследована биобезопасность мясных кулинарных изделий, изготовленных с добавлением ферментированных картофельных крахмалов. Целью работы было изучение биологической активности ферментированных крахмалов в многокомпонентной системе фарша после тепловой обработки для исключения возможности образования токсичных веществ. Установлено, что ферментированные картофельные крахмалы обладают положительной биологической активностью, а мясные кулинарные изделия, изготовленные с их добавлением - биологически безвредны.

Keywords: meatfood products, fermented potato starches, index of biological activity, safety.

Using the method of biological monitoring of environmental objects was studied bio-safety of meat food products made with the addition of fermented potato starches. The aim of the work was to study the biological activity of fermented starch in a multicomponent system of meat after cooking to prevent the formation of toxic substances. It is established that the fermented potato starches have positive biological activity, and the meat culinary products made with adding them to biologically harmless.

Введение

В настоящее время активно разрабатывается область пищевой науки в плане получения продуктов пониженной жирности [1, 2, 3].

В связи с существующей необходимостью коррекции пищевого рациона людей, уменьшения жира с сохранением белковой компоненты, нами были проведены исследования по выявлению эффективности частичной замены животного жира в мясных рубленых полуфабрикатах на ферментно модифицированные картофельные крахмалы, при этом варьировали количество вносимого крахмала.

В предыдущих работах было исследовано влияние ферментированных крахмалов, добавляемых в качестве жира-заменителя, на потребительские характеристики мясных рубленых кулинарных изделий. Анализируя полученные результаты, выявили улучшения функционально-технологических и физико-химических свойств мясных рубленых полуфабрикатов, и органолептических показателей кулинарных изделий на их основе с пониженным содержанием жира [4, 5].

Производство мясных изделий - процесс многостадийный, при котором продукт подвергается жестким режимам термообработки (варка, жарка, запекание и т.п.). При термической обработке происходит усиленное взаимодействие всех компонентов фарша под действием высоких температур. В результате физико-химических превращений белков, жиров, углеводов при тепловой кулинарной обработке улучшаются органолептические показатели готовых изделий, но также могут образовываться токсические и генотоксические соединения [8, 9, 10].

В литературе имеются данные о возможном отрицательном действии продуктов, содержащих химически модифицированные крахмалы, на организм человека, если их содержание в пище превышает 10 % [6]. Однако отсутствуют данные о биологической активности ферментированных

крахмалов и биобезопасности кулинарных изделий, содержащих такие крахмалы.

Целью данной работы является исследование биологической активности ферментированных крахмалов и изучение безвредности мясных рубленых кулинарных изделий (из котлетной массы), изготовленных с их добавлением в качестве жира-заменителя.

Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования выступали картофельные крахмалы: нативный (ГОСТ P 52791-2007) и ферментированные. Ферментированные крахмалы, полученные под действием альфа-амилазы, были названы а-амилазный-8 и а-амилазный-12 (время ферментации 8 и 12 ч), бета-амилазой, названы ß-амилазный-8 и ß-амилазный-12 (время ферментации 8 и 12 ч).

Ферментированные крахмалы получали с применением ферментов коммерческого производства а-амилазу (type II-A: из Bacillus sp) и ß-амилазу (получена из ячменя), ферменты кристализованны и лиофильно высушены. Механизм действия а-амилазы: гидролизует внутренние а-1,4-гликозидные связи крахмала, в среде накапливается глюкоза, в меньшей степени мальтоза и декстрины. Механизм действия ß-амилазы: гидролизует внешние 1,4-гликозидные связи крахмала, в среде накапливается мальтоза, в меньшей степени глюкоза и декстрины.

Модификацию осуществляли в дистиллированной воде при рН=7,5 в течение 8 или 12 часов. Концентрация крахмала в реакционной смеси 30 г/100 мл, концентрация ферментов коммерческих а-и ß- амилаз 0,02 мг%/г крахмала.

Реакцию гидролиза останавливали путем добавления концентрированной серной кислоты до рН=2. Затем крахмал отделяли от жидкости фильтрованием и высушивали при 40 0С. Полученные крахмалы применяли для исследований.

В качестве объекта исследования выступали - модельные образцы мясных кулинарных изделий - паровые котлеты, выработанные из говяжьего котлетного мяса (ГОСТ 779-55), говяжьего жира-сырца (ОСТ 4938), хлеба из пшеничной муки, лука репчатого, перца черного молотого, соли поваренной с добавлением исследуемых ферментированных картофельных крахмалов: а-амилазный-8 крахмал, в-амилазный-8 крахмал, а-амилазный-12 крахмал, в-амилазный-12 крахмал. Концентрация крахмалов, добавляемых в качестве жира-заменителя - 2 и 4 % от общей массы сырья. Также были исследованы образцы мясных изделий с внесением нативного картофельного крахмала (ГОСТ P 52791-2007) и контрольный образец без добавления крахмала (мясные полуфабрикаты, выработанные по ТУ 10.02.01.127-90).

Оценку безвредности и индекса биологической активности (ИБА) готовых изделий, выработанных с внесением ферментированных крахмалов, проводили на тест-культуре Paramecium caudatum в следующей модификации: 1 г готового изделия смешивали с 99 мл 0,016 М Na-K- фосфатным буфером и подвергали экстракции, кислотность вытяжки должна быть около рН=7, продолжительность экстракции 1 ч при температуре 5-6 0С. После чего вытяжку отфильтровывали и использовали для анализа. Для постановки эксперимента исходную вытяжку разбавляли еще в 10 и 100 раз, таким образом получали соотношение продукт: водная фаза - 1:100, 1:1000, 1:10000. Под бинокуляром вносили парамеции в микроаквариумы по 10-20 особей, после чего добавляли 2 мл исследуемого экстракта, культивировали на 24 ч при комнатной температуре, после чего осуществляли подсчет особей и рассчитывали индекс биологической активности. Вещество объекта считается безвредным, если индекс биологической активности 1,00; вещество имеет биологическую активность, если ИБА больше 1,00 [7].

Результаты исследований и их обсуждение

Пищевые модифицированные крахмалы - относительно безопасные добавки. Дозировки их определяются технологическими потребностями отдельно для каждого продукта.

Тем не менее, с учетом ассортиментного расширения использования модифицированных крахмалов в индустрии пищевых продуктов, актуальным являются исследования влияния этих полисахаридов на темпы и полноту их усвоения в организме человека, на функциональную активность желудочно-кишечного тракта и усвоение других пищевых веществ (белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ).

В докладах ВОЗ также помещены данные, свидетельствующие о том, что при включении в рацион крыс от 5 до 25 % химически модифицированных крахмалов обнаруживается поражение почек крыс, степень выраженности которого зависит от количества введенного вещества. Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о целесообразности нормирования химически модифицированных крахмалов в пищевых продуктах [6].

В связи с возможным отрицательным действием химически модифицированных крахмалов на организм человека, перспективным является применение биологически безопасных добавок - крахмалов, модифицированных с помощью амилолитиче-ских ферментов. Перспективность использования ферментов для модификации крахмалов обусловлена низким количеством применяемого биоагента, его высокой активностью и безопасной биологической белковой природой.

Способ оценки токсичности и безвредности экологических систем позволяет тестировать любые объекты внешней среды. Применение данного способа в работе позволило оценить безопасность мясных рубленых изделий с внесением ферментированных крахмалов с помощью однотипных тест-организмов.

Поставленная цель достигалась тем, что биологическое действие ферментированных крахмалов на безвредность и токсичность готовых мясных кулинарных изделий, прошедших тепловую кулинарную обработку определяли с помощью инфузории - парамециум каудатум (Paramecium caudatum).

Результаты, полученные при изучении биологической безопасности готовых изделий на тест-организмах Paramecium caudatum, показали, что мясные кулинарные изделия, выработанные с частичной заменой жирового сырья на ферментированные крахмалы, являются биологически безвредными (табл. 1,2).

Таблица 1 - Оценка биологической безвредности образцов мясных кулинарных изделий пониженной жирности с крахмалами в концентрации 2 %

Индекс биологической актив-

ности в разведении

Испытуемый образец 1:100 1:1000 1:10000

Контроль в тесте 1,000 1,000 1,000

Контроль без крахмала 1,021 1,009 1,000

2 % крахмала от общей массы сырья

нативный 1,095 1,050 1,000

а-амилазный-8 1,102 1,061 1,000

в-амилазный-8 1,025 1,012 1,000

а-амилазный-12 1,024 1,011 1,000

в-амилазный 12 1,022 1,012 1,000

В водной вытяжки изделий индекс биологической активности (ИБА) тест-организмов в присутствии исследуемых ферментированных крахмалов, добавленных в мясные изделия в качестве жира-заменителя (концентрация - 2 и 4 % к общей массе), был больше 1,00. Жизнеспособность тест-организмов повышалась, что свидетельствует о положительной биологической активности изучаемых крахмалов.

Следует отметить, что водная вытяжка изделий с ферментированными крахмалами, по сравнению контрольным образцом без крахмала, повышала индекс биологической активности, что может

быть следствием высокого уровня доступного белка в изделиях с изучаемыми крахмалами.

Таблица 2 - Оценка биологической безвредности образцов мясных кулинарных изделий пониженной жирности с крахмалами в концентрации 4 %

Индекс биологической актив-

ности в разведении

Испытуемый образец 1:100 1:1000 1:10000

Контроль в тесте 1,000 1,000 1,000

Контроль без 1,036 1,015 1,000

крахмала

4 % крахмала от общей массы сырья

нативный 1,09S 1,047 1,000

a-амилазный-8 1,105 1,07S 1,000

З-амилазный-S 1,074 1,047 1,000

a-амилазный-12 1,02S 1,011 1,000

ß -амилазный-12 1,023 1,013 1,000

Заключение

Способом биологического мониторинга экологических систем и объектов определена токсичность мясных рубленых изделий пониженной жирности с добавлением ферментированных картофельных крахмалов. Анализ полученных результатов дает основание говорить о том, что ферментированные крахмалы являются биологически безопасной добавкой. Использование их в производстве мясных рубленых полуфабрикатов является биологически безвредной, а готовые мясные кулинарные изделия с добавлением ферментированных крахмалов не обладают токсичностью.

Анализ результатов, полученных при комплексном исследовании влияния ферментированных картофельных крахмалов на показатели качества мясных рубленых полуфабрикатов, позволяет говорить о перспективности их применения в технологии мясных рубленых продуктов пониженной жирности [4, 5, 11, 12, 13].

Нами установлено, что преимущества по органолептическим, функционально-

технологическим, физико-химическим показателям и биологической активности имели образцы мясных изделий при частичной замене жира на ферментированные картофельные крахмалы в концентрации не более 2 % от общей массы сырья Высокие показатели качества были отмечены у экспериментальных образцов мясных изделий пониженной жирности, изготовленных с внесением а-амилазного-8 картофельного крахмала [4, 5].

Применение ферментированных картофельных крахмалов, а именно a-амилазного-8 крахмала (в количестве 2 %) в качестве жира-имитатора в технологии мясных рубленых полуфабрикатов позволяет снизить калорийность изделий при сохранении высокой биологической ценности, уменьшает потери при тепловой обработке, повышает выход готовых изделий, улучшает органолептические и потребительские характеристики мясных рубленых изделий [4, 5]. Таким образом, полученные нами результаты определяют целесообразность использование ферментно модифицированных картофельных крахмалов при изготовлении низкокалорийных мясных рубленых полуфабрикатов.

При существующей проблеме обеспечения безопасности продуктов питания применение ферментированных крахмалов в пищевых технологиях, в частности в технологии мясных продуктов будет способствовать созданию высококачественных и безопасных продуктов, за счет расширения ассортимента биологически безопасных пищевых добавок.

Литература

1.Koca N., M. Metin // International Dairy Journal. 2004. - V. 14. - I. 4. - P. 3б5-373.

2.Liua H., Xua X.M., Guob Sh. D. // LWT - Food Science and Technology. - 2007. - V. 40. - I. б. - P. 94б-954.

3.Ma Y., C. Cai, J. Wang, D.-W. Sun // J. Food Engineering -200б. - V.73. - N.3. - P. 297-303.

4.Габдукаева, Л.З., Никитина Е.В. // Вестник Казанского технологического университета. - Казань, 2013. - Т.1б. - № 10. -С. 213-215.

5.Габдукаева, Л.З., Никитина Е.В. // Вестник Казанского технологического университета. - Казань, 2014. - Т.17. - № 20. -С. 159-1б2.

6. Донченко Л. В. Безопасность пищевой продукции / Л. В. Донченко, В. Д. Надыкта. - М.: Пищепромиздат, - 2001. - 52S с.

7.Пат. 21252б1 РФ, МПК G01N33/00 (1S), C12Q1/04. Способ биологического мониторинга экологических систем и объектов / В.С. Бузлама, А.М. Беркович; заявл. 10.0б.1997; опубл. 20.01.1999.

S.Hiramoto K., Nasuhara A., Michikoshi K., Kato T., Kikugawa K. // Mutation Research - 1997. - V.395. - P.47-5б.

9.Jing H., Kitts D.D. // Food Research International - 2000. -V. 33. - P.509-516.

10. Tseng T.-H., Chang M.-C., Hsu J.-D., Lee M.-J., Hsu C.-L. and other // Chemico-Biological Interactions - 199S. -V.115. - P.23-3S.

11. Luo Z., Xu Z. // 2011. - V. 44. - I. 10. - P. 1993-199S.

12. Lyonsa P. H., J. F. Kerrya, , P. A. Morrisseyb, D. J. Buckleya // Meat Science - 1999. - V. 51. - I. 1. - P. 43-52.

13. Akta§ N., Gençcelep H. // Meat Science. 2006. - V. 74. - I. 2. - P. 404-40S.

© Л. З. Габдукаева - к.т.н., ассистент каф. технологии пищевых производств КНИТУ, carramba@bk.ru; Е. В. Никитина -к.б.н, доцент. той же кафедры, НОЦ «Фармацевтика» (К(П)ФУ) ev-nikitina@inbox.ru., О. А. Решетник - д.т.н., профессор, заведующий. каф. технологии пищевых производств КНИТУ

© G. Z. Gabdukaeva - Ph.D., assistant Professor of Technology of food production KNRTU, carramba@bk.ru; E. V. Nikitina - PhD, associate Professor of Technology of food production KNRTU, REC "Pharmaceuticals" KFU, ev-nikitina@inbox.ru; O. A. Reshetnik - doctor of technical Sciences, Professor, head. the Department of Technology of food production KNRTU.