Определение эффективной концентрации бетулина, вводимого в вареные колбасные изделия

2. Пилипенко Т.В., Нилова Л.П., Пилипенко Н.И. Возможность использования электрофизических методов для идентификации и контроля качества растительных масел // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. - 2012. - Т.2. - №2. - С.41-49.

3. Пат. №2507511 Российская Федерация, МПК G01N 27/06. Способ контроля качества (безопасности) растительных масел и расплавленных жиров [Текст] / Воловей А.Г., Мехтиев B.C., Панкова Н. В., Перкель P.JL, Пилипенко Т.В., Усиков A.C., Фузова O.A.; патентообладатель Федер. гос. бюджет, образ, учрежд. выс. проф. образ. «Санкт-Петербург, гос. торг.-экон. универ-т». - №2507511; заявл. 30.07.12; опубл. 20.02.14, Бюл. №5. - 13 с.

УДК 644-4 Доктор техн. наук C.B. МУРАШЕВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕТУЛИНА, ВВОДИМОГО

В ВАРЕНЫЕ КОЛБАСНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Бетулин, эмульгатор, восстановитель, вареные колбасы, цветовой тон, яркость

К наиболее важным технологическим задачам, решаемым при производстве вареных колбасных изделий, относится получение стабильного розово-красного цвета. Пигменты, участвующие в образовании цвета мяса, отличаются от пигментов, формирующих цвет, получаемых из мяса изделий, при этом происходят сложные процессы [1, 2, 3, 4, 5]. Образование необходимых пигментов в вареных колбасах непосредственно зависит от правильного выполнения режимов термической обработки, pH среды и концентрации используемого восстановителя.

В данном исследовании разработана методика определения эффективной концентрации восстановителя, вводимого в рецептуру вареных колбас, на основе определения таких колориметрических параметров, как цветовой тон и яркость колбасных изделий. В качестве восстановителя использовался бетулин.

На формирование и стабилизацию цвета вареных колбасных изделий большое влияние оказывают pH и восстановительная среда, создаваемая донорами электронов в ходе этого процесса. Величина pH среды определяет условия денитрификации и возможность гидролиза нитрита до азотистой кислоты. Чрезмерное образование летучей азотистой кислоты приводит к безвозвратной потере нитрита и препятствует формированию необходимой окраски колбас.

Кроме того, азотистая кислота неустойчива при кислых значениях pH, вследствие чего она распадается с образованием двуокиси азота, являющейся сильным окислителем, разрушающим порфирин и ухудшающим цвет мясных изделий. Поэтому величина pH оказывает особое влияние на цвет вареных колбас.

Для устранения недостатков окраски колбасных изделий используются восстановители, одновременно влияющие и на величину pH [6]. Обычно в качестве восстановителя используется аскорбиновая кислота или ее соли. При этом использование аскорбиновой кислоты должно быть строго дозированным, так как ее чрезмерно большие количества ухудшают окраску мясных изделий, а малые концентрации не позволяют получить необходимый эффект.

В данной работе в качестве восстановителя используется бетулин. Бетулин и сопутствующие ему компоненты (бетулиновая и олеановая кислоты, лупеол и др.), извлекаемые из коры березы, обладают уникальными, часто взаимодополняющими свойствами, имеющими широкий спектр действия, которые могут быть востребованы в различных отраслях, в том числе и в мясоперерабатывающей промышленности.

Представляя собой порошок белого или светло бежевого цвета, иногда со слабовыраженным вяжущим вкусом, бетулин является не токсичным, устойчивым к действию солнечного света и кислорода, соединением с достаточно высокой температурой плавления (240-260°С), что делает его стабильным и способным длительное время сохранять свои первоначальные свойства.

Обширная сырьевая база и высокое содержание основного компонента в сырье, в совокупности с простотой извлечения и низкой эффективной концентрацией при внесении в пищевые продукты, делают использование бетулина экономически оправданным.

Применительно к производству вареных колбас первостепенное значение приобретают такие свойства бетулина и близких к нему компонентов бересты, как эмульгирующее действие и способность создавать эмульсии, а также антиоксидантная активность. Сочетание эмульгирующего и антиоксидантного эффектов в молекулярном механизме действия бетулина создает благоприятные предпосылки для его использования в производстве вареных колбасных изделий. Аскорбиновая кислота или ее соли не обладают эмульгирующей способностью.

Эмульгирующая способность позволяет стабилизировать жир, что влияет на качество, выход и хранение вареных колбас. Антиоксидантная активность блокирует развитие нежелательных окислительных процессов, улучшает и стабилизирует цвет колбас, что также положительно влияет на качество и длительность хранения колбасных изделий. И это без учета других позитивных последствий действия бетулина и родственных ему соединений, экстрагируемых из коры березы, на свойства пищевых продуктов.

Учитывая сказанное, в данной работе исследуется влияние бетулина, вводимого в рецептуру, на цветовой тон и яркость вареных колбасных изделий, определятся его эффективная концентрация, позволяющая достичь максимального цветового эффекта, при минимальной концентрации вносимого восстановителя, на основе анализа изменений, происходящих с указанными колориметрическими параметрами колбас.

Вареные колбасы изготовляли по общепринятой технологии. Для формирования розово-красного цвета использовалась нитритная соль, а в качестве восстановителя в рецептуру колбас добавлялся бетулин в следующих концентрациях: 0,1%, 0,3%, 0,5%, 0,7% и 0,9%. В контрольном образце вареной колбасы бетулин не использовался. Хранение полученных колбас осуществлялось в температурном диапазоне 0-+4°С.

В вареных колбасах, полученных с добавлением бетулина и без него, в ходе холодильного хранения определялось изменение яркости и цветового тона. Для этого делали цифровые фотографии колбас и подвергали их компьютерной обработке по определенной методике [7, 8], в результате чего получали распределения цветового тона и яркости. Характерный пример, полученных указанным способом распределений для цветового тона, представлен на рис. 1. В остальных случаях для цветового тона и яркости, включая контрольный вариант, получены аналогичные результаты, отличающиеся друг от друга величинами максимумов распределений по оси ординат и их положением по оси абсцисс.

Это позволяет проанализировать происходящие изменения максимумов яркости или цветового тона с целью выявления причин, вызывающих эти изменения.

Рис. 1. Распределение цветового тона в диапазоне от 1 до 20 для вареных колбас, полученных с добавлением 0,5% бетулина: 1 - исходная колбаса после приготовления; 2 - через 4 сут. хранения; 3 - через 6 сут. хранения и 4 - через 9 сут. Хранения

Анализ начнем с влияния рН на изменение яркости и цветового тона, поскольку на формирование цвета колбас и его стабильность большое влияние оказывает именно этот показатель.

Поскольку положение максимума цветового тона колбас во время хранения, пример которого приведен на рис. 1, изменяется как по абсциссе, так и по ординате, то необходимо проанализировать изменения в положениях максимумов распределений цветового тона и яркости по обеим координатам, учитывая одновременное изменение рН.

Поэтому для каждой концентрации бетулина в вареных колбасах и для контрольного варианта проведено сопоставление между абсциссами и ординатами максимумов распределений цветового тона или яркости, с одной стороны, и одновременно определяемым для данного варианта колбасы значением рН - с другой. Характерный пример соответствующих корреляционных зависимостей представлен на рис. 2. Указанные зависимости носят линейный характер.

о 0.24

||0.10 -I--------

6,34 6,36 6,38 6,40 6,42 6,44 6,46 6,48 6,50

РН

Рис. 2. Корреляционная зависимость между ординатой максимума цветового тона и рН вареных колбас, полученных с использованием 0,3% бетулина

Вареные колбасы получали с добавлением определенных концентраций бетулина, а корреляционные прямые, учитывающие влияние рН, пример которых представлен на рис. 2, имеют для каждой концентрации бетулина свое значение тангенса угла наклона. Различия в тангенсах углов наклона корреляционных прямых в зависимости от содержания бетулина в колбасах позволяют включить в анализ второй важнейший фактор, влияющий на образование цвета колбас, - действие восстановителя. Поэтому были построены зависимости коэффициента а (тангенс угла наклона прямых на рис. 2) от концентрации бетулина в колбасе, причем это было сделано отдельно для абсцисс и отдельно для ординат максимумов цветового тона и яркости. Соответствующие зависимости для ординаты максимумов яркости и цветового тона представлены на рис. 3 и 4.

0,4  0,30,2

0,10% 0,20% 0,30% 0,40% 0.56% 0,60% 0,70Т*«хР,80% 0,90% 1

-0,2 -0,3 -0,4

>%

Концентрация бетулина, %

Рис. 3. Зависимость коэффициента а (тангенс угла наклона прямых, характеризующих изменение ординаты максимума яркости от величины рН) от концентрации бетулина в колбасе

Установлено, что на зависимостях тангенса угла наклона прямых от концентрации бетулина, для построения которых использованы изменения абсциссы максимумов цветового тона или яркости, отсутствуют экстремумы. Отсутствие экстремумов не позволяет использовать зависимости, полученные для абсцисс максимумов цветового тона и яркости, для определения эффективной концентрации бетулина. Поэтому указанные зависимости не приводятся в данной работе.

Зависимость, представленная на рис. 3, имеет максимум коэффициента а (тангенс угла наклона прямых, полученных для ординат максимумов яркости от рН) при концентрации антиоксиданта в колбасе около 0,3%. Более значительные концентрации антиоксиданта вызывают уменьшение коэффициента а. При концентрации бетулина 0,9% он приобретает отрицательное значение. Это значит, что рост концентрации бетулина вызывает понижение яркости, а эффективная концентрация бетулина составляет около 0,3%.

0.8 т-

0.6----<-

0.4---------*-

0.2 ---Г"^^-

5 0--Т-Т-Т-т-т-т--Т-Т-

П1П% П?П% пзп% П4П% П5П% ПРП% Г)7П%\ПВ0% 0 9р% 1 пз%

I -0.4---^Чг-

| -0.6--Х-

-0.8--

-1--

-1.2--т-

-1.4 1-

Концентрация бетулина. %

Рис. 4. Зависимость коэффициента а (тангенс угла наклона прямых, характеризующих изменение ординаты максимума цветового тона от величины рН) от концентрации бетулина в колбасе

Наибольшие значения коэффициент а, т.е. тангенс угла наклона прямых, характеризующих зависимость ординат максимумов цветового тона от рН, имеют при концентрациях восстановителя в колбасе в диапазоне 0,1-0,3% (рис. 4), что подтверждает данные по влиянию бетулина на яркость колбас (рис. 3). В этом случае также более значительное увеличение концентрации восстановителя также уменьшает коэффициент а, так что при концентрации бетулина в колбасе 0,9% он приобретает уже отрицательное значение. Следовательно, рост концентрации бетулина влияет на яркость колбас точно так же, как и на цветовой тон вареных колбас, и концентрация в диапазоне 0,1-0,3% является для бетулина, вводимого в вареные колбасы в качестве антиоксиданта, оптимальной.

Идентичная ситуация наблюдается и для аскорбиновой кислоты, высокие концентрации которой ухудшают цвет мясных изделий в результате образования метпигмента и холеглобина.

Таким образом, исследованы изменения, происходящие под влиянием бетулина, для таких колориметрических характеристик вареных колбас, как цветовой тон и яркость. Предложена схема анализа результатов исследований, представляющая собой методику определения эффективной концентрации восстановителя, вводимого в рецептуру вареных колбас, по результатам их колориметрических исследований.

По результатам исследований цветового тона и яркости установлено, что оптимальная концентрация бетулина, вводимого в рецептуру вареных колбас, составляет 0,1-0,3%.

Указанная методика предполагает на первом этапе построение корреляционных зависимостей между рН и соответствующим колориметрическим параметром, а на втором этапе включает в анализ величину концентрации восстановителя, используемого в составе колбас.

Грамотно подобранные антиоксиданты позволят улучшить процесс цветообразования и сохранения цветовых характеристик колбас при хранении. Учитывая перспективность проведенных исследований, необходимо продолжать их в данном направлении.

П 1 Г)% П ?П% П 30% П 40% О 50%

П вО% Г) ТП^УЛ

80% 0 яр% 1 п

X

Концентрация бетулина. %

Литература

1. Жемчужников М.Е., Мураш ев C.B. Влияние лактатов натрия и кальция на сохранение цвета мясного сырья // Мясная индустрия. - 2010. - №11. - С.62-64.

2. Мурашев C.B., Жемчужников М.Е. Исследование цветовых характеристик мясного сырья для оценки антиокислительных свойств дрожжевого экстракта // Все о мясе. - 2010. - № 6. - С. 52-57.

3. Мурашев C.B., Большакова О.С Влияние металл-лигандного взаимодействия в гемовой группе на цвет форм миоглобина // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. -2014.-№3.

4. Парамонова А.П., Мурашев С.В Стабильность железопорфириновых комплексов красного цвета и свойства лиганд // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. -2014. -№ 4.

5. Мурашев C.B., Петухова Д.Б., Светличная В.Д. Особенности изменения цветового тона вареных колбасных изделий, возникающие под влиянием бетулина // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2014. - № 4.

6. Мурашев C.B., Воробьев С.А. Жемчужникова М.Е. Влияние обработки охлажденного мяса на корреляцию между pH и красным цветом // Всё о мясе. - 2012. - №3. - С. 38-41.

7. Алёхин A.A., Горбунова Е.В., Коротаев В.В. и др. Оптико-электронная система экспресс-анализа руд твердых полезных ископаемых оптическим методом // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. -2013. - Т. 56. -№ 11. - С. 15-20.

8. Горбунова Е.В., Коротаев В.В., Петухова Д.Б., Чертов А.Н. Адаптивный алгоритм цветового анализа минеральных объектов // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2014. - Т. 12. - № 7.-С. 25-31.

УДК 631.445.51 574.1 Канд. с.-х. наук A.B. НАЗАРОВА

(СПбГАУ, pochva48(o!gmail.com) Аспирант Е.А. ПОПОВА

ЛАБИЛЬНЫЕ ФОРМЫ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ В ГУМУСОВЫХ ПРОФИЛЯХ ПАХОТНОЙ И ЗАЛЕЖНЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ

Гумус, содержание и характер распределения лабильных гумусовых веществ, гумусовый профиль, тенденция, залежь

В настоящее время главным общепринятым показателем плодородия любой почвы является содержание и количество гумуса в ней. Согласно концепции режима органического вещества почв в агроландшафтах, изложенной в 1996 г. В.Н. Кирюшиным, Н.Ф. Ганжарой, Н.Ф. Кауричевым и другими авторами, органическое вещество почвы следует оценивать, используя два важнейших методологических принципа. Первый из них - это анализ фракционно-группового состава гумуса на основе метода И.В. Тюрина и его модификаций, а второй - анализ соотношений в органическом веществе почвы группы устойчивых (консервативных) веществ и группы лабильных соединений. Каждый из этих методов имеет своё назначение и особенности и не может быть заменён другим. Группа устойчивых консервативных веществ почвенного гумуса объединяет гуминовые кислоты, гуматы и другие органоминеральные соединения. С их содержанием, составом и свойствами связаны конституционные свойства почвы: окраска, ёмкость поглощения, буферность, потенциальные запасы элементов минерального питания (прежде всего азота), структурное состояние, тепловой режим и прочие. Все эти вещества в малой степени непосредственно участвуют в питании растений, но создают для них благоприятную, комфортную среду для роста и развития.

Вторая группа органического вещества почвы - лабильные компоненты, которые непосредственно участвуют в питании растений, легко разлагаются микроорганизмами. Время практически полного разложения легкоразлагаемых форм органического вещества исчисляется днями, месяцами и годами, в то время как стабильной части гумусовых веществ - десятками, сотнями и даже тысячами лет.

Среди лабильных органических веществ почвенного гумуса доминирующую долю занимают гумусовые кислоты и их растворимые соли. В условиях общей минерализации гумуса в агроландшафтах именно лабильные гумусовые вещества в наибольшей степени подвержены