МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИНСТИТУТ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И БИОИНДУСТРИИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
Кафедра «Биотехнология и технология продуктов биоорганического синтеза»
Дисциплина «Биотехнологические процессы в производстве пищевых продуктов на основе животного сырья»
Реферат на тему:
«Использование ферментных препаратов в технологии мясных продуктов»
Студент:
Голидонова К.А.
Группа: 16-БТ-МАГ
Преподаватель:
д.т.н., проф. Иванова Л.А.
Москва 2017
Оглавление
Введение. 3
Обработка мяса протеолитическими ферментами. 6
Обработка мяса липолитическими ферментами. 9
Обработка мяса трансглютаминазой. 9
Вкус и цвет мяса. 11
Заключение. 13
Список используемой литературы.. 14
Введение
Год от года увеличивается объем выпускаемых ферментных препаратов, растет их ассортимент и область применения. Ферменты - это функциональные единицы клеточного метаболизма. Ферменты присутствуют во всех живых клетках и способствуют превращению одних веществ (субстратов) в другие (продукты). Ферменты выступают в роли катализаторов практически во всех биохимических реакциях, протекающих в живых организмах. К 2013 году было описано более 5000 разных ферментов. Ферменты могут быть простыми белками (состоять только из аминокислот) и сложными - содержат небелковый компонент. Их важная роль - направлять и регулировать обмен веществ организма во всех процессах жизнедеятельности. Использование ферментов позволяет повышать скорость технологических процессов, ощутимо увеличивать выход готовой продукции, улучшать ее качество, экономить ценное сырье и снижать количество отходов. Для получения ферментных препаратов пищевого назначения используются органы и ткани сельскохозяйственных животных, культурные растения, специальные штаммы микроорганизмов (плесневых грибов, бактерий).
На сегодняшний день применение ферментных препаратов активно развивается в технологии мясного производства. Улучшение вкуса, аромата и консистенции мяса, стабилизация его цвета, приобретение специфических свойств в процессе технологической обработки в значительной степени зависят от содержащихся в мясе ферментов. Между тем для мышц сельскохозяйственных животных характерна низкая концентрация внутриклеточных ферментов. Некоторые анатомические части туши отличаются повышенным содержанием соединительной ткани. Этим обусловлены жесткость такого мяса и его медленное созревание.
Для получения ферментов необходимые органы и ткани животных, которые содержат ферменты, подвергают процессу консервации, и впоследствии используют. Например, препарат пепсин получают из слизистой желудка свиней и крупного рогатого скота.
Применение ферментных препаратов положительно влияет на нежность, сочность, пищевую ценность сырья, формирование требуемого уровня водосвязывающей и адгезионной способности, улучшает органолептические характеристики благодаря целенаправленному воздействию ферментативных комплексов на компоненты мышечной ткани.
Ферментные препараты растительного, животного и микробного происхождения широко используют в отечественной мясной отрасли, среди которых широкому изучению подвержены протеолитические ферменты микроорганизмов. Ограничение применения ферментных препаратов на различных стадиях технологической подготовки сырья обусловлено рядом причин. К примеру, несоблюдение технологических параметров (продолжительность обработки мясного сырья ферментами; температура мяса при выдержке в посоле и термообработке; концентрация фермента, вводимого в продукт) может привести к появлению нежелательных свойств обрабатываемого сырья: в одних случаях мясо останется жестким, а в других может приобрести мазеобразную консистенцию.
С целью предотвращения излишней жесткости мясного сырья используют различные приемы воздействия на соединительную ткань, в частности, механические и биотехнологические способы. Применение ферментных препаратов более целесообразно и эффективно по сравнению с механическими способами, так как оно позволяет не только снизить время обработки, а также трудовые и энергетические затраты, но и получать мясопродукты с более сочной и нежной консистенцией на основе сырья с повышенным содержанием соединительной ткани.
Необходимость использования ферментов обусловлена тем, что мясо, являясь неоднородным по составу, свойствам и структуре, содержит кроме мышечной ткани коллагеновые и эластиновые волокна соединительной ткани, обладающие высокой прочностью и жесткостью.
В связи с этим в мясной промышленности и начали применять ферментные препараты, которые, с одной стороны, улучшают консистенцию мяса, размягчая структуру грубых и прочных мышечных волокон и соединительной ткани, а с другой стороны — способствуют увеличению степени перевариваемости продукта и улучшению вкуса и запаха. Используют ферменты в основном при производстве окороков, полуфабрикатов и сублимированного мяса.
Применяют ферментные препараты в виде порошка или раствора, вводя их для более равномерного распределения во всех частях туши перед убоем животного (за 8—10 минут) через кровеносную систему. Довольно часто используют ферменты путем нанесения на поверхность продукта порошкообразного препарата, орошением мяса раствором фермента или погружением сырья в раствор. При производстве окороков и крупнокусковых мясопродуктов ферментные препараты вводят в толщу изделий одновременно со шприцовочным рассолом. Безопасность использования ферментов при производстве мясопродуктов очевидна, так как они имеют белковую природу и после обычной тепловой обработки — варка, запекание, жарение — теряют свою активность.
Опыт практического применения ферментов в мясной промышленности свидетельствует о высокой эффективности их использования для следующих целей:
- ускорения созревания мяса;
- смягчения жесткого мяса;
- улучшения качества и повышения пищевой ценности колбас, консервов, соленых мясных изделий;
- выработки мясных паст, эмульсий, соусов, гидролизатов для применения в качестве белковых обогатителей пищевых продуктов общего испециального назначения,а также для лечебного питания;
- получения и очистки коллагеновых субстанций в желатиновом производстве и в производстве съедобных колбасных оболочек и пленочных покрытий.
Обработка мяса протеолитическими ферментами
На сегодняшний день мясоперерабатывающая промышленность разрабатывает новые рецептуры и технологии с использованием вторичного мясного и другого пищевого сырья, содержащего достаточное количество белков, жиров, витаминов и микроэлементов. Использование ферментов при модификации мясного сырья позволит рационально расходовать белковые ресурсы, повысить биологическую ценность мясных соусов посредством увеличения доли продуктов протеолиза коллагена. Например, перспективным способом обработки вторичного коллагенсодержащего мясного сырья является его ферментативная модификация. Ее преимущества в сравнении с физико-химическими способами связаны с возможностью направленного регулирования свойств, повышения усвояемости белка коллагена организмом человека и экономической эффективностью новых технологий.
Обработка мяса протеолитическими ферментами позволит использовать части туши, полноценные по составу, но имеющие от природы повышенную жесткость: мясо задних конечностей, лопатки, грудинки. Обработка мяса ферментным препаратом коллагеназа приводит к значительным деструктивным изменениям, обеспечивающим эффективное размягчающее воздействие, и согласуется с полученными оценками структурно-механических и функционально-технологических свойств.
Пепсин, трипсин и химотипсин применяют для размягчения мяса, однако более эффективное воздействие происходит при обработке мяса панкреатином. Из поджелудочной железы свиней получают панкреатин, смеси трипсина, химотрипсина, липаз и амилаз. Из желудка (сычуга) молодых телят выделяют сычужный фермент (реннин), широко используемый в сыроделии. Например, для улучшения консистенции и повышения пищевой ценности белого куриного мяса эффективно применение препаратов протеолитических ферментов. Их использование для обработки мяса основано на ферментативном гидролизе белков, изменении его структурных элементов, улучшении биохимических и физико-химических показателей качества. Ферментные препараты в зависимости от их вида и концентрации могут вызывать глубокий и быстрый гидролиз биополимеров мяса, что позволяет интенсифицировать технологический процесс.
Для реструктурирования мяса применяют протеолитические ферменты. Размягчение мяса происходит эффективно под действием эндогенных протеаз, особенно нейтральных протеаз. Для этого процесса можно использовать фермент папаин, который содержится в папайе, микробные ферменты из Bacillussubtilis и Aspergillusoryzae. Процесс протеолиза необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать излишнего гидролиза отдельных участков. Размягчение мяса главным образом происходит во время тепловой обработки. Разработаны процессы отделения мяса от костей с использованием протеаз, а также разделения мясных отходов на высококачественную жировую, растворимую белковую, нерастворимую белковую и костную фракции. Ферменты применяются в рыбоперерабатывающей промышленности для переработки несъедобной рыбы или рыбных отходов в рыбий жир, рыбные растворы. Удаляют рыбный запах и вкус из рыбных белков путем обработки их протеолитическими фермент.
В промышленности для смягчения жесткого мяса наиболее широко используют папаин,фицин, панкреатин и рениномеин Г10Х, обладающие достаточно высокой коллагеназной и эластазной активностью.Ферментные препараты применяются преимущественно для увеличения нежности говяжьего мяса. Наибольшее распространение биологические способы тендеризации мяса получили для обработки жесткого мяса при производстве полуфабрикатов и низкосортного сырья, предназначенного для выработки вареных колбас.
По данным ряда авторов, основными протеолитическими ферментами, применяемыми в США и других странах для улучшения консистенции мяса, являются:папаин — содержится в млечном соке тропического дынного дерева; фицин — содержится в млечном соке Ficuscarica (инжира); бромелин и бромелаин — получают из ананасов; асклепаин — находится в растении «ваточник»; мацин— получают из растения маклюра оранжевая; трипсин и виоказа — препараты животного происхождения, изготовляются из поджелудочной железы убойных животных; розим—П-11, розим А-4, пртеаза А-15, XT — протеолитический фермент, гидролазы Д и ТП, грибная амилаза — препараты протеолитических ферментов, приготовляемые из плесневых грибов; биопраза — ферментный препарат, получаемый из культуры Вас. Subtilis.
Технологические приемы, рекомендуемые различными авторами для искусственного созревания мяса при помощи препаратов протеолитических ферментов, сводятся в основном к следующим способам:
- обрызгивание поверхности полуфабрикатов растворами ферментов;
- погружение мяса в раствор фермента;
- панировка, т. е. нанесение на поверхность полуфабрикатов порошкообразных размягчителей;
- внутримышечное шприцевание;
- введение ферментного раствора через кровеносную систему при жизни животного.
Продолжительность контакта продукта с ферментом обусловлена скоростью проникновения последнего в глубь мяса(не более 1 мм в течение 1 ч при погружении мяса в раствор, а при обработке порошкообразным препаратом).
Такую ферментативную обработку используют в производстве копченых, сырокопченных колбас, полуфабрикатов (стейки, вырезки), окороков и сублимированного мяса.
Обработка мяса липолитическими ферментами
Большинство ферментов животного происхождения, например, поджелудочные эстеразы, используются в производстве молочных продуктов; доказана возможность применения микробных липаз в этих целях. Например, липазой из Mucormiehei заменяют животную поджелудочную эстеразу, вызывающую образование специфического букета в твердых итальянских сырах. Грибные липазы ускоряют созревание сыра чеддер и улучшают образование букета и окраски сыров. Развитие запаха в некоторых молочных продуктах значительно зависит от действия ферментов на молочный жир, а липолитические ферменты используются для повышенного образования запаха сыров и масла при их приготовлении на хлопковом масле и порошковом цельном молоке.
Для повышения пищевой и биологической ценности, функционально- технологических свойств (ФТС) и усвояемости мясного сырья могут использоваться ферментные препараты липолитического действия, полученные из животного и растительного сырья, а также путём микробиологического синтеза. Под действием ферментов происходит разрыв пептидных связей белковых молекул и сложно-эфирных молекул липидов. Преимущество ферментативной модификации в сравнении с физико-химическими способами связаны с возможностью направленного регулирования свойств, повышения биологической ценности и усвояемости продукции.
Ферменты микроорганизмов — оксидазы — ускоряют процесс окисления NO-гемохромогена, обесцвечивая колбасные изделия.
Обработка мяса трансглютаминазой
Фермент трансглютаминазаспособна связывать белковые молекулы. В виду того, что в результате тепловой обработки продукта до температуры готовности, должна происходить полная инактивация фермента, то его применение в качестве вспомогательного средства не требует какого-либо декларирования.Трансглютаминаза относится к классу ферментов, катализирующих перенос различных групп от одного соединения к другому, таким образом, участвуя в превращениях белков, липидов и углеводов.
Во ВНИИ мясной промышленности имени В.М.Горбатова были проведены исследования по изучению возможности применения трнсглютаминазы совместно с растительными белковыми препаратами (сои, гороха, пшеницы) при производстве вареных колбасных изделий. С целью изучения влияния фермента на функциональны характеристики растительных белков были проведены предварительные исследования многокомпонентных систем, состоящих из трансглютаминазы и исследуемых белковых препаратов, результаты которых свидетельствовали об усилении прочностных свойств белков под воздействием трансглютаминазы. На основании результатов исследований была разработана рецептура и технологическая схема производства вареных колбас с использованием 20% гидратированного пшеничного белка и трансглютаминазы. Использование фермента позволило улучшить консистенцию и цветовые характеристики колбасы. Таким образом, наиболее перспективным направлением применения трансглютаминазы является замена струкурообразующих пищевых добавок ферментом, формирующим плотную консистенцию продуктов за счет «сшивания» белковых молекул.
В результате происходит формирование структуры готового продукта самими белками мяса, а не за счет связывания воды различными дополнительно вводимыми стабилизирующими добавками.
Более того, интересным перспективным направлением применения фермента трансглютаминазы является использование его для создания функциональных низкокалорийных продуктов со сниженным содержанием поваренной соли и жира, за счет введения белков растительного происхождения.
Вкус и цвет мяса
Вкус и аромат мяса определяется комплексом более 250 компонентов, которые содержатся в крайне небольших количествах.В летучей фракции мяса присутствуют органические кислоты, спирты, сложные и простые эфиры, амины и другие азотистые основания, альдегиды, кетоны, фенолы, серосодержащие алифатические и гетероциклические соединения и др.При оценке вкуса мяса, как и других пищевых продуктов, различают четыре основных вкуса: соленого, сладкого, кислого и горького. Они создаются в мясе определенными веществами: кислый — в основном молочной, фосфорной и пировиноградной кислотами; соленый — солями этих же кислот и хлоридами; горький — креатином, некоторыми свободными аминокислотами и азотистыми экстрактивными веществами; сладкий — глюкозой, рибозой и триозами. Существует еще и пятый вкус, так называемый Umami, который означает мясной, пряный и восхитительный вкус. Рецепторы вкуса Umami были распознаны лишь недавно. Это привкус белка, который имеют соли аминокислот (глютаматы) и другие. Вкусовые соединения Umami преобладают в мясных продуктах.
Ферментированный рис получают ферментацией риса культурами плесневых грибов. Плесень образует на рисе красные и желтые пигменты. Краситель представляет собой порошок темно-красного цвета нейтрального вкуса и запаха. Этот краситель в нашей стране официально разрешен и широко используется в мясной промышленности, в основном благодаря своей низкой стоимости.Однако в международной практике отношение к нему неоднозначное. Он не признан ФАО/ВОЗ в качестве пищевой добавки и не имеет индекса Е, главным образом из-за того, что содержит токсичное вещество цитринин, вырабатываемое при ферментации риса культурами плесневых грибов Monascus purpureus и Monascusruber.
Кармины, кошениль — красители, представляющие собой органические соединения атрахинонового ряда темно-красного цвета, полученные из насекомых. Успешно используются для окраски сосисок и ветчинных изделий.Бетанин получают из клубней красной свеклы в виде жидкости, порошка или пасты. Маслосмолы паприки — натуральный краситель из стручков паприки, представляющий собой темно-красную жидкость с интенсивным вкусом и запахом паприки. Жирорастворимая паприка применяется при производстве паштетов, копченостей и колбас.
Заключение
Таким образом, определено, что в технологии мясной промышленности используют различные ферментные препараты.
Они позволяют значительно ускорять технологические процессы, увеличивать выход готовой продукции, повышать ее качество, экономить сырье и улучшать его возможности в получении пищи, обеспечивать природоохранные мероприятия и биологическую безопасность производств. Они способны изменять деструктивные функции мяса, улучшать его вкус, а так же значительно сокращают процессы технологической обработки.
Тенденцией сегодняшнего дня является создание функциональных продуктов питания с целью улучшения здоровья потребителя. Чаще всего в этой роли выступают кисломолочные продукты, в состав которых входят живые пробиотические культуры. Эффективность и безопасность этих микроорганизмов для здоровья доказаны за долгие годы их применения. Сухие колбасы и другие ферментированные мясные продукты также могут быть «курьерами» для доставки пробиотиков в желудочно-кишечный тракт человека. Одним из основных аспектов биотехнологии является обеспечение безопасности мясных продуктов, поэтому для гарантии безопасности Институт питания РАМН обязательно рекомендует в технологиях производства мясопродуктов, не подвергающихся тепловой обработке, предусматривать добавление в рецептуру эффективных в отношении санитарно-показательной микрофлоры стартовых культур.
Список используемой литературы
1. Батаева Д. С. Ферменты для обработки мяса // Все о мясе. — № 3. 1999.- с.39–42.
2. Журавская Н. К., Алехина Л. Т., Отряшенкова Л. М. Методы исследования и контроля мяса и мясопродуктов. Учебное пособие. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1985.-295 с.
3. Зинина О.В., Соловьева А.А., Ребезов Я.М., Тарасова И.В., Окусханова Э.К. ФЕРМЕНТЫВ МЯСНОЙ ОТРАСЛИ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 6.
4. Крахмалева, Т.М. Пищевая химия: учеб.пособие / Т. М. Крахмалева, Э. Ш. Манеева.- Оренбург: Университет, 2012. - 155 с.
5. Машенцева Н. Г., Хорольский В. В. Функциональные стартовые культуры в мясной промышленности. - М.: ДеЛипринт,2008. - 336 с.
6. Патиева С. В., Багирян М. А., Бабченко Л. Ю. Ферментные препараты в технологии производства ветчины из низкосортного сырья // Молодой ученый. — 2016. — №9. — С. 263-265.
7. СеменоваА.А., ТуниеваЕ.К.,ГорбатовС.А.Перспективы использованиятрансглютаминазы для производствамясных продуктов // Всё О МЯСЕ – 2011 - № 2 - с. 6-7.
8. https://promeat-industry.ru