Введение

Структура питания большинства населения Российской  Федерации  не  соответствует концепции сбалансированного питания, о чем свидетельствуют систематические исследования, проводимые институтом  питания  РАМН.  В  связи c этим целесообразным является разработка функциональных пищевых продуктов массового потребления на основе нетрадиционных источников мясного сырья отечественного производства, обладающего высокой пищевой и биологической ценностью [1–4].

Российское  фермерское  страусоводство является относительно молодой и динамично развивающейся отраслью сельского хозяйства. Многие страусиные фермы расположены на территории   Российской    Федерации,    например, в Ленинградской, Московской, Краснодарской областях, Владимире, Вологде, Брянске, Тольятти, Ростове, Челябинске и других городах. Большой интерес   к   выращиванию   страусов   обусловлен их высокой продуктивностью, чем у других сельскохозяйственных животных (годовая продуктивность  одной  самки  страуса  в  среднем  в

5 раз превосходит  продуктивность  мясной коровы); широким ассортиментом продукции страусоводства (мясо, субпродукты, яйца, жир, кожа, перья); хорошей адаптацией к новым условиям окружающей среды; рационом питания, состоящим из обычных для нашей страны сельскохозяйственных   культур,   таких   как, овощи, зерновые, комбикорма, зелень полевых растений. Следует отметить, что мясо страуса является диетическим, не имеет религиозных и национальных ограничений [5–8].

В таблицах 1–4 представлены основные компоненты химического состава, содержание аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов охлажденного мяса страуса, используемого для ферментирования.

Как следует из представленных в таблицах данных, мясо страуса отличается повышенным содержанием полноценного белка, витаминов группы В, селена, магния, калия и фосфора.

Однако значительное количество соедини- тельной     ткани      обусловливает      жесткость мяса страуса и снижает его усвояемость, для повышения которой целесообразно использовать биомодификацию свойств мясного сырья.

Биотехнологические методы обработки пищевого сырья с повышенным содержанием соединительной ткани основаны на применении ферментов растительного, животного и микробиологического происхождения. Отечествен- ный и мировой опыт свидетельствует о целесообразности применения ферментных препаратов    для    биомодификации    свойств сырья с высоким содержанием соединительной ткани   в   мясной   промышленности,   в   частности

Таблица 1 – Основные компоненты химического состава мяса птицы

Table 1 – The main components of the chemical composition of poultry meat (ostrich, chicken, and turkey)

* – результаты собственных исследований

** – по данным работы [5]

* – according to this research

** – according to [5]

Kolodyaznaya V.S. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 4, pp. 22–29

Таблица 2 – Аминокислотный состав белков мяса страуса [5]

Table 2 – Amino acid composition of ostrich meat proteins [5]

Таблица 4 – Минеральный состав мяса птицы [5] Table 4 – The mineral composition of poultry meat (ostrich, chicken, and turkey) [5]

Table 5 – Characteristics of collagenase

Table 3 – Vitamin composition of poultry meat (ostrich, chicken, and turkey) [5]

при производстве рубленых полуфабрикатов, деликатесных и колбасных изделий, вместо энергоемких способов обработки, таких как тумблирование и массирование [9–17].

Применение коллагеназы, обладающей протеолитической активностью и субстратной специфичностью к расщеплению коллагена соединительной ткани, значительно улучшает функционально-технологические свойства и выход готового продукта за счет конверсии структуры белков и трансформации свойств. Применение коллагеназы для обработки сырья с повышенным содержанием соединительной ткани увеличивает содержание свободных аминокислот и небелковых азотистых соединений, которые при тепловой обработке превращаются в летучие соединения, участвующие в формировании мясного вкуса и аромата [18–20].

Следует  отметить,  что   ферментированное мясо страуса можно использовать для создания функциональных продуктов питания с целью повышения усвояемости белков соединительной ткани    и    профилактики    алиментарно-зависимых

заболеваний людей с пониженной активностью протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта.

Цель работы – оптимизировать технологические параметры ферментирования фарша из бедренной части мяса страуса с применением метода планирования многофакторных экспериментов.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования выбрано мясо бедренной части страуса, выращенного на территории Ленинградской области (пос. Белоостров).

Убой и обескровливание птицы производили без предварительного электроглушения. Затем тушку птицы шпарили, вручную снимали оперение и потрошили. Чтобы избежать микробиологической порчи, поверхность тушки после потрошения обрабатывали 1 % раствором уксусной кислоты. После обвалки мясо бедренной части страуса охлаждали  до  температуры  в  центре  2  ±  2 °С.

Колодязная В. С. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 4 С. 22–29

Таблица 6 – Матрица планирования и результаты эксперимента

Table 6 – The planning matrix and experimental results

Для исследования использовали мясное сырье со значениями рН и влагоудерживающей способности 6,2 и 92,4 %.

В качестве ферментного препарата использовали

3

коллагеназу  (ТУ  9154-032-11734126-10),  получен-

 

переменная    Х )    и    температуры     выдержки (t, кодированная переменная Х ) на изменение влагоудерживающей способности и содержания аминного азота, выбранные в качестве функций отклика (Y ) и (Y ).

1                2

ную     из      гепатопанкреаса    камчатского     краба,

0

характеристика которой представлена в таблице 5.

 

Параметры       ферментирования                 фарша       на основном уровне и интервал варьирования приняты

Содержание              аминного       азота      определяли

следующие: С

=  0,04  %,  ΔС = 0,02 %; τ

=  4  ч,

методом  формольного  титрования,  влагоудержи-

вающую способность – методом прессования, значение рН – потенциометрическим методом, содержание белка – методом Кьельдаля, содержа- ние жира – методом Сокслета по стандартным методикам, изложенным в работе [21].

Δτ = 2 ч; t = 12 °С, Δt = 7 °С.

Кодированные переменные варьировали на двух уровнях – верхнем (+1) и нижнем (–1) и определяли по формулам:

влияния  на  функции  отклика  трех  факторов  (n)

𝑋𝑋1

𝐶𝐶 − 𝐶𝐶0

=     ∆𝐶𝐶    ;  𝑋𝑋2

𝜏𝜏 − 𝜏𝜏0

=     ∆𝜏𝜏    ;  𝑋𝑋3

 𝑡𝑡 − 𝑡𝑡0 

=            .           (1)

∆𝑡𝑡

использовали метод дробных реплик, который позволяет   изучить   одновременное   воздействие на  процесс  нескольких  факторов  при  проведении

Для проверки воспроизводимости опытов определены: среднее арифметическое значение функции отклика влагоудерживающей способности

сравнительно небольшого числа опытов N (N = 2n–1);

обнаружить эффект взаимодействия факторов при совместном их влиянии; построить математическое описание   изучаемого   процесса   (математическую

и содержание аминного азота –   𝑦𝑦̅̅1̅    и

𝑦𝑦̅̅2̅,  оценка

Определяли  влагоудерживающую  способность и  содержание  аминного  азота   в   зависимости от массовой доли вносимой коллагеназы, продолжительности и температуры выдержки фарша с целью оптимизации технологических параметров  применения   коллагеназы   в   фарше, а также органолептические показатели (цвет, консистенция, внешний вид, запах).

Результаты и их обсуждение

представляющий  собой отношение наибольшей из

оценок дисперсий к сумме всех оценок дисперсий.

р2

табл

Расчетные значения  критерия  Кохрена  (G  и G ) определены при общем количестве оценок дисперсий      и      и   числе степеней  свободы  f  =  К  –  1.  Табличное  значение критерия   Кохрена   (G   =   0,907)   найдено  при доверительной вероятности 0,95 и f = 1.

p1                                             p2

табл

Так   как   G   =   0,39   и   G   =   0,31   меньше G , то опыты воспроизводимы, а  оценки дисперсий – однородны.

Для оптимизации технологических параметров ферментирования мясного сырья использовали уравнение регрессии следующего вида:

Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 + b123X1X2 X3,                           (2)

где Y – функция отклика; b , b , b , b  , b

, b  , b      –

– для содержания аминного азота: b = 0,69, b = 0,06,

0       2       3       12       13

коэффициенты регрессии.

23       123

0                         1

Рассчитаны коэффициенты регрессии:

2                         3

2

Для      произведения       Х Х

 

и       фактора      Х

=  88,1,

столбцы   совпадают,   поэтому   коэффициенты   b

b = –1,55, b = –2,95, b = –0,6;

и  b   не  могут  быть  определены  в  отдельности.

Kolodyaznaya V.S. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 4, pp. 22–29

Коэффициенты b  , b

, b   не значимы.

математическому               планированию     экспериментов

13      123      23

Для подтверждения адекватности полученного уравнения изучаемому процессу проведен статистический анализ значимости коэффициентов регрессии и определена проверка адекватности уравнения регрессии.

Значимость коэффициентов регрессии опреде- ляли из условия

позволили         применять         высокоэффективные

схемы планирования, такие как метод крутого восхождения/наискорейшего спуска. Этот метод нашел применение при решении задач оптими- зации технологических процессов в пищевых технологиях.

Важным преимуществом математического планирования    экспериментов,     по     сравнению с  классическими  методами   исследования, является  возможность  одновременного  влияния на технологический процесс большого числа факторов. Кроме  того,  этот  метод  позволяет наряду     с     количественным     учетом     каждого

отдельного фактора установить наличие в системе

–  значение  критерия  Стьюдента,  найденное

межфакторных взаимодействий и оценить влияние

при   доверительной   вероятности   0,95   и   числе

степеней свободы f = N – 1.

На   основании   анализа   полученных   данных уравнения регрессии имеют следующий вид:

Y1 = 88,1 − 1,55X1 − 2,95X2 − 0,6X3,         (4)

последних, а также определить значение параметров при оптимальной эффективности процессов [22].

Оптимизация параметров ферментирования мяса страуса методом крутого восхождения представлена в таблице 7.

Принято,     что     оптимизация     заканчивается

при     значениях:    влагоудерживающей    способно-

Y2 = 0,69 + 0,06X1 + 0,19X2 + 0,04X3.          (5)

сти   y

=   86,5 %,   содержания   аминного   азота

Для проверки адекватности уравнений регрессии

2

Проведена  органолептическая  оценка  качества

рассчитаны:

2                                                                ферментированного фарша по пятибалльной шкале,

– оценка дисперсии адекватности (𝑆𝑆ад     ):

в     которой     приняты     следующие           дескрипторы:

2   =   1

∑𝑁𝑁

𝑆𝑆2

э   −  𝑦𝑦р),           (6)

запах,      внешний            вид,         консистенция,       цвет.

𝑆𝑆ад

𝑁𝑁−𝐵𝐵

𝑗𝑗=1

𝑗𝑗   (𝑦𝑦𝑗𝑗

𝑗𝑗

На   рисунке   1   представлена   органолептической оценка            показателей               качества              фарша   без

где      B       –      число      коэффициентов      регрессии

искомого  уравнения,  включая  и  свободный  член;

ферментирования (контрольный образец) и фарша, ферментированного   с   внесением   коллагеназы   с

– экспериментальное и расчетное значение

𝑦𝑦𝑗𝑗  − 𝑦𝑦𝑗𝑗

функции отклика в j – м опыте; N – число опытов полного факторного эксперимента.

массовой долей 0,05 %, времени выдержки 4,5 ч при

t = 13 °С.

Выбраны    следующие           параметры    ферменти-

=  3  и  F

=  5),

рования  фарша  на  основе  мяса  бедренной  части

страуса:  массовая  доля  коллагеназы  C  =  0,05  %,

= 7,71). Так как расчетные значения меньше

табличных,   то   уравнения   адекватно   описывают

изучаемый процесс.

Фундаментальные работы Р. Фишера, Д. Бокса, Ю. Адлера                и             других      исследователей по

Таблица 7 – Характеристика и результаты эксперимента

Table 7 – The characteristics and results of the experiment

консистенция

цвет

5

4

3

2

1

0

1

2       

запах

1. – контрольный образец
2. – ферментированный фарш из мяса страуса

Рисунок 1 – Органолептическая оценка показателей качества ферментированного фарша и контрольного образца

Figure 1 – The organoleptic evaluation of the quality of the fermented

minced meat and the control sample

Колодязная В. С. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 4 С. 22–29