Теоретические и практические аспекты создания мясных продуктов с использованием биологически активных добавок на основе пробиотических микроорганизмов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, доктор технических наук Хамаганова, Инга Вячеславовна

• Хамаганова, Инга Вячеславовна
• доктор технических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор технических наук Хамаганова, Инга Вячеславовна

Введение.

Глава 1 Современное состояние и перспективы производства мясных продуктов функционального питания.

1.1 Роль биоэлемента селена в решении проблемы оптимизации питания.

1.2 Свойства селенсодержащих биологически активных добавок.

1.3 Физиолого-биохимические и биотехнологические свойства пропионовокислых бактерий.

1.4 Факторы, формирующие качество и безопасность мяса и мясных продуктов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретические и практические аспекты создания мясных продуктов с использованием биологически активных добавок на основе пробиотических микроорганизмов»

Одним из приоритетных направлений государственной политики России является формирование системы здорового питания населения. 30 января 2010 года президентом России Д. Медведевым был подписан правовой документ «Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации», 25 октября 2010 года вышло распоряжение Правительства Российской Федерации №1873-р «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», в соответствии с которым главной задачей отечественной пищевой индустрии является скорейшее насыщение товарного рынка страны новыми, высококачественными, безопасными функциональными продуктами, способными сбалансировать и упорядочить структуру питания. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 июня 2012 года № 1134-р утверждены основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года.

Автор в своих исследованиях руководствовался теоретическими и практическими трудами отечественных ученых И.А. Рогова, А.Б. Лисицына, В.И. Ивашова, А.И. Жаринова, В.В. Хорольского, Б.А. Шендерова, С.И. Хвыля, A.B. Устиновой, Ю.В. Татулова, Э.С. Токаева, Е.И. Титова, А.П. Нечаева, JI.C. Кудряшова, И.В. Бобреневой, A.A. Семеновой, И.М. Чернуха, С.Б. Юдиной, Г.В. Гуринович, Н.Г. Машенцевой, В.И. Криштафович и др.

Главная проблема современного питания заключается в том, что в продукты повседневного спроса вводится необоснованно большое количество различных пищевых добавок на фоне растущего дефицита жизненно необходимых биологически активных компонентов, одним из которых является биоэлемент селен.

Несмотря на то, что в мясоперерабатывающей отрасли используется не более (2-3) десятков пищевых добавок, важной задачей остается возможность снижения количества вводимых добавок за счет их адекватного применения, замены на аналоги натурального происхождения.

Решение проблемы профилактики и лечение алиментарно-зависимых состояний и заболеваний не ограничивается использованием традиционных методов коррекции. Одним из перспективных способов коррекции микроэлементного статуса человека является разработка и широкомасштабное применение продуктов питания, в том числе и мясных, обогащенных селеном.

В настоящее время широко применяются биологически активные добавки на основе бифидо- и лактобактерий; разрабатывается концепция создания продуктов функционального питания, содержащих живые и инактивированные микроорганизмы и их метаболиты.

В связи с этим большой интерес представляет вопрос использования пропионовокислых бактерий при производстве мясных продуктов. Известно, что пропионовокислые бактерии обладают уникальными иммуно-модулирующими, антимутагенными и антиокислительными свойствами, их положительная роль, как пробиотиков, обусловлена образованием ими пропионовой кислоты, минорных органических кислот, аминокислот, бактериоцинов, витамина В х2 и антиокислительных ферментов. Пропионовокислые бактерии, обладая выраженными адаптационными свойствами, способны расти при низких температурах, достаточно высоких концентрациях поваренной соли и нитрита натрия. При этом ценные метаболиты накапливаются не только в биомассе, но и остаются в побочном продукте производства - культуральной жидкости концентрата бактерий.

На основе комплексного изучения физиолого-биохимических свойств и биотехнологического потенциала пробиотических микроорганизмов в ВСГУТУ разработаны инновационные биологически активные добавки нового поколения на основе пропионовокислых бактерий - «Пропионикс» (ТУ 9229-007-02069473-2005), «Селенпропионикс» (ТУ 9229-012-020694732006) и другие.

Данные о положительном эффекте культуры пропионовокислых бактерий при производстве мясных продуктов разных ассортиментных групп недостаточно изучены и требуют системного подхода к исследованию.

В связи с этим при разработке программы исследований автором были выбраны методологические подходы, учитывающие конечную цель, в качестве которой приняты интенсификация процессов, повышение качества, обогащение микронутриентами, увеличение сроков хранения готовой продукции.

Таким образом, инновационные биологически активные добавки на основе пробиотических микроорганизмов и их метаболитов открывают широкие перспективы для создания продуктов функционального питания.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование и разработка технологии мясных продуктов с использованием биологически активных добавок на основе пробиотических микроорганизмов и их метаболитов.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследований:

- научно обосновать целесообразность применения биологически активных добавок на основе пробиотических бактерий и их метаболитов при производстве мясных продуктов;

- изучить эффективность использования бактериального концентрата пропионовокислых бактерий «Селенпропионикс» в технологии цельно-кусковых варено-копченых продуктов из свинины и вареных колбас;

- исследовать биохимическую активность и особенности роста пропионовокислых бактерий в экстремальных условиях культивирования;

- сравнить эффективность предварительной биотехнологической и электрофизической обработки мяса при консервировании холодом;

- исследовать перспективность использования в технологии вареных колбас культуральной жидкости концентрата пропионовокислых бактерий, содержащей жизнеспособные и дезинтегрированные клетки;

- изучить влияние БАД «Селенпропионикс» и культуральной жидкости на физико-химические, биохимические и микробиологические процессы, протекающие при посоле и созревании мясного сырья;

- обосновать и разработать методологические подходы к созданию оптимальных рецептур мясных продуктов функционального питания;

- оценить влияние биологически активных добавок на основе пропионовокислых бактерий и их метаболитов на потребительские свойства и сроки хранения мясных продуктов функционального питания;

- разработать частные технологии мясных продуктов с использованием биологически активных добавок нового поколения;

- разработать техническую документацию на мясные продукты функционального питания и провести опытно-промышленную проверку предложенных технологических решений.

Научная концепция работы. В соответствии с современными научными представлениями о питании к сырью и пищевым продуктам предъявляются жесткие требования по качеству и безопасности. В настоящее время крайне острой является проблема использования при производстве продуктов питания широкого спектра различных пищевых добавок, что создает определенную угрозу здоровью потребителей.

В связи с этим в последние годы ведется поиск натуральных, природных ингредиентов, позволяющих производить качественные продукты питания с функциональными свойствами. Одним из эффективных способов выработки мясных продуктов с гарантированной безопасностью и пролонгированными сроками хранения является метод биотехнологической обработки основного сырья.

При разработке программы исследований выбраны методологические подходы, учитывающие конечную цель, в качестве которой были приняты интенсификация процессов, повышение качества, обогащение микронутриентами и увеличение сроков хранения готовой продукции.

В связи с этим научная концепция работы заключается в обосновании биотехнологических подходов формирования качества и безопасности мяса, мясных продуктов функционального питания, что обеспечивается путем адекватной замены ряда пищевых добавок биологически активными добавками на основе пробиотических микроорганизмов и их метаболитов, обогащения селеном.

Научная новизна. Разработаны теоретические и практические основы биотехнологии мясных продуктов с использованием биологически активных добавок на основе пробиотических микроорганизмов и их метаболитов.

Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования бактериального концентрата пропионовокислых бактерий «Селенпропионикс» для повышения качества цельнокусковых варено-копченых продуктов из свинины и вареных колбас.

Исследованиями показано, что при использовании БАД «Селенпропионикс» обеспечивается выпуск деликатесных продуктов и колбас с высокими потребительскими свойствами продукции премиум-класса. О повышении безопасности продукции свидетельствует проявляемая антимутагенная активность, что подтверждается уменьшением количества остаточного нитрита натрия и продуктов перекисного окисления липидов. Антиоксидантная активность селена проявляется в замедлении окислительных процессов и пролонгировании сроков хранения готового продукта.

Выявлено, что в результате жизнедеятельности микроорганизмов ускоряются физико-химические, биохимические процессы и улучшаются функционально-технологические свойства мясного сырья.

Получены новые данные о физиолого-биохимических свойствах отдельных штаммов пропионовокислых бактерий. Установлен рост пропионовокислых бактерий при экстремальных условиях культивирования в рассоле с высокой концентрацией соли и низкой температуре, обеспечивающий ферментацию мясного сырья.

Установлено, что культуральная жидкость концентрата пропионовокислых бактерий является хорошим источником промышленно ценных метаболитов, количество которых зависит от видовой и штаммовой принадлежности. Культуральная жидкость характеризуется выраженной каталазной, пероксидазной и супероксиддисмутазной активностью. Выявлено, что дезинтеграция клеток пропионовокислых бактерий способствует повышению содержания антиокислительных ферментов и витамина В12. Методом капиллярного электрофореза установлено высокое содержание лимонной и янтарной кислот, обладающих выраженной антиокислительной активностью. Доказана перспективность использования культуральной жидкости для повышения качества вареных колбас. Выявлено, что биотехнологическая обработка мясного сырья культуральной жидкостью повышает его функционально-технологические свойства, сдерживает окислительные процессы при производстве и удлиняет сроки хранения вареных колбас.

Диссертационная работа содержит элементы научной новизны в рамках пунктов 1, 2, 4, 6, 7 паспорта специальности 05.18.04 - «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств».

Практическая значимость работы. Основные результаты исследования нашли практическую реализацию в разработке технических условий и технологических инструкций производства новых видов мясных продуктов функционального питания: продукт из свинины варено-копченый «Орех мясной особый», обогащенный селеном (ТУ 9213-021-02069473-2010); полуфабрикаты мясные и мясосодержащие в тесте, обогащенные селеном, замороженные (ТУ 9214-002-66510777-2012).

Разработаны способ электростимуляции говяжьих и конских полутуш в парном состоянии и установка для низковольтной многоэлектродной электростимуляции парных туш. На основании экспериментальных исследований предложены способы холодильной обработки мяса и производства фаршевых консервов. Новизна разработанных технологий подтверждена патентами Российской Федерации 2019969, 2436400; имеется положительное решение по заявке на патент.

Материалы выполненных исследований опубликованы в двух монографиях. Издано два учебно-практических пособия, рекомендованных для студентов вузов Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия.

Опытно-промышленная апробация разработанных технологий, проведенная на ведущих мясоперерабатывающих предприятиях отрасли, показала, что результаты экспериментальных исследований стабильно воспроизводятся в условиях производства и качество продуктов функционального питания по всем показателям соответствует предъявляемым требованиям. Результаты комплексных исследований позволяют рекомендовать разработанные мясные продукты к серийному производству.

Результаты научно-исследовательской работы используются в учебном процессе подготовки специалистов по направлению 260300 «Технология сырья и продуктов животного происхождения» специальности 260301 «Технология мяса и мясных продуктов», специальности 260303 «Технология молока и молочных продуктов», направлению подготовки бакалавров и магистров 260100 «Технология продуктов питания» при чтении лекционных курсов, проведении лабораторно-практических занятий, выполнении выпускных квалификационных работ научно-исследовательского характера.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы были предметом докладов и обсуждений на международных, всероссийских и региональных научных конференциях, научных чтениях и семинарах: «Холод - народному хозяйству» (Ленинград, 1991); «Разработка комбинированных продуктов питания (Медико-биологические аспекты технологии, аппаратурное оформление, оптимизация)» (Кемерово, 1991); «Технология, оборудование, биохимия пищевых производств и хлебопродуктов» (Улан-Удэ, 1992); «Пища. Экология. Человек» (Москва, 1995, 1999); «Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств» (Москва, 1996); «Холод и пищевые производства» (Санкт-Петербург, 1996); «Научное наследие профессора, доктора технических наук Э.И. Каухчешвили (Москва, 1996, 1997); «Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования» (Юрга, 1997); «Продукты XXI века. Технология, качество безопасность. Секция 3. Современные технологии переработки сырья для производства мясопродуктов» (Москва, 1998); «Интеграция науки, производства и образования: состояние и перспективы» (Кемерово, 1999); «Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств» (Санкт-Петербург, 1999); XXXVIII юбилейной отчетной научной конференции, посвященной 70-летию основания ВГТА по направлению «Пищевая технология» (Воронеж, 2000); «Техника и технология обработки и переработки пищевых продуктов XXI века» (Улан-Удэ, 2000); «Прогрессивные пищевые технологии - третьему тысячелетию. Секция 1. Новые технологии производства и хранения продуктов растительного и животного происхождения» (Краснодар, 2000); «Пищевой белок и экология» (Москва, 2000); «Переработка мяса - технологии настоящего и взгляд в будущее» (Москва, 2000); «Концепция развития перерабатывающих отраслей АПК Республики Бурятия» (Улан-Удэ, 2002); «Современные технологии переработки животноводческого сырья в обеспечении здорового питания: наука, образование и производство», посвященной 40-летию кафедры «Технология мяса» (Воронеж, 2003); «Пища. Экология. Качество» (Новосибирск, 2004); «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2008); «Качество как условие повышения конкурентоспособности и путь к устойчивому развитию» (Улан-Удэ, 2009); «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания» (Москва, 2009); «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (Бийск,

2010, 2011); «Региональный потребительский рынок: проблемы и перспективы инновационного развития» (Хабаровск, 2010); «Перспективы производства продуктов питания нового поколения», посвященной 80-летию факультета «Технология молочных продуктов» (Омск, 2011); на научных конференциях Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления (1992-2012).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 85 печатных работ, в том числе 2 монографии, 2 учебно-практических пособия, рекомендованные для студентов вузов Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия, 44 научных статьи, из которых 16 статей в периодических изданиях, рекомендованных ВАК; имеется положительное решение по заявке на патент; получены 2 патента Российской Федерации.

Основные положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование применения биологически активной добавки «Селенпропионикс» при производстве цельнокусковых варено-копченых продуктов из свинины и вареных колбас;

- состав и свойства культуральной жидкости пропионовокислых бактерий и ее влияние на потребительские свойства вареных колбас;

- подбор условий культивирования отдельных штаммов пропионовокислых бактерий в специфических условиях мясного производства;

- влияние биологически активных добавок на основе пробиотических микроорганизмов и их метаболитов на функционально-технологические свойства мясного сырья;

- результаты исследования окислительных процессов при производстве и хранении мясных продуктов;

- антимутагенные свойства пропионовокислых бактерий;

- биотехнология мясных продуктов функционального питания при использовании биологически активных добавок на основе пробиотических микроорганизмов и их метаболитов.