ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ НАГРЕВА НА БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЯСНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

При терморадиационной обработке энергоподвод к объекту осуществляется от генераторов инфракрасного излучения, применение ИК-нагрева позволяет значительно сократить продолжительность обработки, улучшить качество продукции, упростить конструктивное оформление установок, а также создать условия для автоматизации производства. Однако отмечается четкая причинно- следственная связь между параметрами энергоподвода и изменениями качественных показателей готового продукта, обусловленные изменениями биохимического состава и структурных характеристик обрабатываемого продукта.

Методики экспериментальных исследований изменений аминокислотного, жирнокислотного состава мясных изделий при ИК-нагреве ( исследование процесса тепловой обработки мяса при инфракрасном облучении, нахождения рациональных режимов, приемов и способов)

Для проведения экспериментальных исследований физикохимических показателей, микробиологических явлений и эффектов, микроструктуры, закономерностей тепломассообмена по уровням иерархии в мясных полуфабрикатах в сравнительном анализе при ИК- и СВЧ-нагревах; управления процессом с поддержанием оптимальных параметров была разработана экспериментальная инфракрасная лабораторная установка, общий вид которой представлен на рис. 4.1.

Установка состоит из камеры 6, пульта управления с контрольно-измерительными приборами 7, оснащенного аппаратурой управления и сигнализации. Внутри камеры в ее верхней и нижней частях расположены ИК- излучатели 3, в качестве которых использованы кварцевые галогенные лампы типа КГТ 220 -1000. Напряжение питания с помощью регулятора напряжения РНО 250-10 изменяется в пределах 0-250 В. Устройство 9 регулирует положение излучателей. Режимы работы излучателей контролируются измерительными приборами 12. Внутренние поверхности рабочей камеры выполнены из полированного алюминия, обладающего высоким коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра. Последнее за счет многократного отражения обеспечивает возможность создания более равномерного потока облучения, направленного на поверхность изделия, а также уменьшит потери в окружающую среду и тем самым повысит КПД установки.

Экспериментальная установка

Рис. 4.1. Экспериментальная установка:

  • 1, 2, 3 - устройство для регулирования и фиксации положения излучателей; 4 - излучатели КГТ 220-1000; 5- противни; 6 - рабочая камера; 7 - амперметр и вольтметр; 8 - весы ВЛКТ - 500; 9,10 - термопары;
  • 11 - мясной полуфабрикат;
  • 12 - регулятор напряжения РНО 250 - 10; 13 - милливольтметр В7-27А/1;
  • 14 - измерительные приборы; 15 - персональный компьютер 1ВМ РС

Исследования закономерностей прогрева мясных изделий при тепловой обработке проводились с различными конструкциями по- диков и противней и осуществлялись путем измерения температуры в различных точках: на поверхности, в центре изделия и нижней части продукта.

Эксперименты проводились на лабораторной установке, представленной на рис. 4.1. Датчиками температуры служили хромель - копелевые термопары диаметром 2 х 10 мм с проводами с термостойкой изоляцией. Температуру в камере и в различных конфигурациях противней (металлический, керамический) измеряли термопарой заводского изготовления ТХК-0379-04, монтированные в отверстия с боковой стороны пода и противней. Показания и изменения температуры с виртуальных приборов накапливались и обрабатывались в базе данных 1ВМ РС.

Методика проведения экспериментальных исследований: животную ткань разрушали в гомогенизаторе с металлическими ножами. Удобный метод разрушения клеточной ткани - обработка ткани ацетоном. Говяжье мясо помещали в гомогенизатор, заливали несколькими объемами охлажденного ацетона (1:5) и гомогенизировали 1-2 мин. Полученный гомогенат быстро фильтровали и отсасывали. Осадок еще раз обрабатывали ацетоном, как указано выше, снимали с фильтра, дали возможность испарится ацетону, и помещали в вакуум- эксикатор. Обработка ацетоном не только разрушила клеточную оболочку, но обезвожила и обезжирила ткань.

При работе с интенсивно гликолизирующими тканями, например, мышечной, экстракцию проводят слабым раствором щелочи, экстракцию суммарных белков мяса проводили 0.1 н №ОН (1:5) из полученного ацетонового порошка в течение часа на магнитной мешалке. Экстракт центрифугировали при 5000 об/ мин в течение 30 мин на центрифуге РС-6, диализовали и лиофильно сушили.

По вышеуказанной методики провели анализы у 4 образцов говяжьего мяса, первые три подвергали ИК-нагреву, меняя расстояние от продукта до излучателя: 1 образец - 20 см; 2-10 см; 3-5 см; 4 - подвергали СВЧ воздействию, частота при этом составляла 2450 мГц, мощность магнетрона 1000 Вт, при 80 % использовании мощности.

Экстракцию липидов из измельченной животной ткани проводили смесью растворителей хлороформ: метанол-вода (1:2: 8, по V). Гидролиз липидов проводили 10%-ным метанольным раствором КОН, из расчета на 0,5 г образца липидов 5 мл щелочного раствора. Смесь кипятили 1 ч на водяной бане с обратным холодильником. После охлаждения мыла растворяли 10-кратным количеством воды. Подкисляли 10%-ным водным раствором Н2804 и жирные кислоты переводили в метиловые эфиры диазометаном, который получили по известным методикам [2, 63], нитрозомочевину для анализа готовили следующим образом: к 250 г мочевины прибавляли 85 г метиламиносолянокислого и 350 мл Н20, смесь кипятили 3 ч с обратным холодильником, после охлаждения к этой смеси прибавляли 92,5 г нитрат натрия в 3-литровый стакан + 500 г льда, затем постепенно прибавляли 46,2 мл концентрированной серной кислоты (Н280) помещали в баню охлажденную до -5 0 С льдом с солью и поддерживали эту температуру (промывали ледяной водой несколько раз), затем нитрозоме- тилмочевину отсасывали и хранили в темной стеклянной банке, постепенно прибавляли смесь нитрата с метилмочевиной.

Состав и содержание жирных кислот определяли ГЖХ метиловых эфиров на приборе «Хром - 5», используя стальную колонку длиной 2,5 м, заполненную 5% Яеор1ех-400 на 1пе11оп N - А XV зернения 0,16-0,20 мм при температуре колонки 190°С и скорости подачи азота 30 мл/мин.

Поскольку в состав всех белков входит азот и этим белки резко отличаются от углеводов и жиров, поэтому его легче определить по общему содержанию азота, поэтому используя метод Кьелдаля [2, 63], определили количественное содержание общего азота (%) для каждого варианта:

Так как превалирующее влияние на качество и биологическую ценность играют аминокислоты и являются основной структурной частью белков, то провели определение их состава при различных режимах и способах воздействия.

Известно, что валин, лейцин, изолейцин, треонин, аргинин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, гистидин являются незаменимыми аминокислотами, которые не могут синтезироваться в организме человека, поэтому они должны поступать с пищей. По табл. 4.1 можно отметить, что сумма незаменимых аминокислот составляет: 1 образец - 11,42 %; 2 - 16,81%; 3 - 21,54%; 4 - 7,43%, в 111 - варианте содержание незаменимых аминокислот таких как лизин, фенилаланин больше; во 11 - больше сохраняются из незаменимых аминокислот треонин - 1,88%, по сравнению с другими режимами.

Т аблица4.1

Аминокислотный состав (% от общего количества белка)

Аминокислота

I вариант ИК-на1рев 20 см, до излучателя

11 вариант ИК-нагрев 10 см, до излучателя

111 вариант ИК-нагрев 5 см, до излучателя

IV

С’ВЧ-нафев

1

2

3

4

5

Аспарагин

2,21

2,13

1,86

0,44

Тирозин

5,39

2,61

6,26

1,74

Серин

0,79

1,87

1,18

0,41

Глутамин

8,94

1,90

1,53

0,60

Пронин

2,69

3,07

5,18

0,61

Глицин

1,36

1,29

3,62

0,50

Аланин

1,13

1,73

3,20

0,40

Цистин

-

2,12

1,75

0,53

Г исгидин

1.13

4,15

1,71

1,46

Аргинин

3,93

3,92

19,98

2,00

Заменимые

аминокислоты

27,57

24,79

46,27

8,69

Валин

1,22

3,81

2,76

1,47

Метионин*

0,49

2,08

2,01

1,14

Изолейцин

1.15

2,14

1,66

0,92

Лейцин

2,9

2,08

1,96

1,03

Фенилаланин

3,83

2,92

6,14

1,59

Лизин*

1,34

1,9

5,58

0,86

Треонин

0,49

1,88

1,43

0,42

Незаменимые аминокислоты

11,42

16,81

21,54

7,43

Всего

38,99

41,6

67,81

16,12

Как свидетельствуют табличные данные, в сравнительном анализе наиболее оптимальным является III вариант, органолептические показатели при этом имеют более высокую оценку, чем при других вариантах.

Т а б л и ц а 4.2

Сравнительный анализ аминокислотного состава модельных фаршевых систем с растительными добавками _(% к содержанию общего белка) _

Аминокислота

Образец 1 до тепловой обработки

Образец 2 СВЧ-нагрсв

Образец 3 ИК-нагрсв

Лизин

8,48

7,91

8,58

Аргинин

3,94

3,72

3,87

Г истидин

6,24

5,48

6,12

Аспарагиновая кислота

7,91

7,29

7,90

Треонин

4,87

4,56

4,77

Серин

4,16

3,82

4,04

Глутаминовая кислота

19,11

17,67

19,10

Пролин

3,62

3,26

3,32

Глицин

4,47

4,05

4,33

Аланин

5,64

5,70

6,08

Цистин

1,16

1,08

1,15

Валин

5,15

4,70

5,13

Метионин

2,96

2,62

2,90

Изолсйцин

4,85

4,65

4,87

Лейцин

8,21

7,66

8,23

Тирозин

3,49

3,24

3,50

Фснилаланн

3,99

3,80

4,08

Триптофан

0,31

0,30

0,30

Массовая доля влаги, %

76,0

69,80

68,0

Массовая доля белка, % на а.с.в.

60,4

66,0

59,7

Таким образом, судя по результатам табл. 4.2 исследования процесса денатурации белков мяса и изучения питательной ценности и сохранения пищевой ценности готового мяса режим III варианта наиболее приемлем для практической реализации [13, 15,19, 24, 27, 28,33,36,113,114,118].

В табл. 4.2. приведен сравнительный анализ аминокислотного состава в % к общему белку, свидетельствующий о том, что при разработанных режимах ИК-обработки котлеты с добавками растительного происхождения сохраняют все необходимые аминокислоты для организма человека. Например, лизин по сравнению с СВЧ-нагревом увеличивается на 0,67%, гистидин на 0,64%, потери глутаминовой кислоты составляет при ИК - нагреве 0,01%, а при СВЧ-нагреве 1,44%, потери глицина при ИК-нагреве 0,14% и при СВЧ-нагреве 0,42%, потери аспарагиновой кислоты и валина при ИК-нагреве 0,01% и 0,02%, при СВЧ-нагреве 0,62% и 0,45%, потери цистина при ИК-нагреве меньше, чем при СВЧ-нагреве 0,01%.

Липиды, входящие в состав мышечных волокон мяса выполняют функцию двоякого рода, одна играет роль резервного энергетического источника, другая - это фосфатиды и стерины являются пластическим материалом и входит в структурные элементы мышечной ткани.

Жиры, выделенные из тканей экстрагированием с органическими растворителями или иным путем, состоят в основном из триглицеридов, но в большом количестве в них содержится ряд веществ, растворимых в жирах. Жировая ткань является разновидностью рыхлой соединительной ткани. Жировая ткань - это один из основных компонентов входит в состав мяса и мясопродуктов, наиболее важными химическими компонентами жировой ткани являются жиры - различные по составу триглицериды. Содержание химических соединений в жировой ткани и наличие самой жировой ткани значительно колеблется в зависимости от вида, породы, возраста, пола и упитанности животного, а также от анатомического расположения ткани и географического расположения скота.

Были исследованы три образца говяжьего мяса: 1 - мышечная ткань с жировыми прослойками до ИК-обработки; 2 - после инфракрасной обработки; 3 - после СВЧ-облучения.

Важное биологическое значение имеют полиненасыщенные жирные кислоты с двумя и больше двойными связями: линоленовая, линолевая, результаты эксперимента представлены в таблице (в % от общего количества жирных кислот) в табл. 4.3.

Физико-химическое состояние жиров, также как и белков определяют пищевую ценность готового продукта. Животные жиры представляют собой смесь в разных соотношениях однокислотных и разнокислотных триглицеридов. В состав триглицеридов входят следующие жирные кислоты: пальмитиновая, олеиновая, стеариновая, миристиновая и линолевая.

Анализируя и сопоставляя жирные кислоты образцов мяса после тепловой обработки можно отметить, что при СВЧ - нагреве наблюдается увеличение линолевой, стеариновой кислот, снижение олеиновой кислоты. При ИК - нагреве наблюдается увеличение геп- тадеценовой, маргариновой, пальмитоминовой, изомиристиновой и лауриновой, изомаргариновой [16,27,28,113,116].

В обоих вариантах наблюдается увеличение ненасыщенных жирных кислот: линолевой и линоленовой, разница при этом составляет линолевой 0,7% при СВЧ-нагреве, при ИК - 1,6%, линоленовой 1,7% при СВЧ-нагреве и 4% при ИК-нагреве, уменьшение олеиновой кислоты на 2,5 и 5,2%.

Т а б л и ц а 4.3

Состав жирных кислот__

Кислота

Образец 1 Жировая ткань говяжьего мяса до обработки

Образец 2 после

ИК-нагрсва

Образец 3 после

СВЧ-нагрсва

Лауриновая 12:0

0,3

1,0

0,4

Миристиновая 14:0

3,2

3,2

3,2

Миристолсиновая 14:1

0,9

1,6

1,0

Изомиристиновая 14:0

0,9

1,6

1,0

Пснтадскановая 15:0

0,4

0,5

ел.

Пальмитиновая 16:0

24,1

19,4

23,3

Пальмитоминовая 16:1

2,3

3,8

2,5

Маргариновая 17:0

2,2

2,9

2,3

Гсптадсцсновая 17:1

1,7

2,8

1,6

Изомаргариновая 17:0

0,8

1,7

1,2

Стеариновая 18:0

21,7

19.7

22.4

Олеиновая 18:1

33,7

28,5

31.2

Линолевая 18:2

5,4

7,0

6,1

Линоленовая 18:3

1,9

5.9

3,6

Другие кислоты

0,5

0,4

0,2

Насыщенные

53,6

50,0

53,8

Ненасыщенные

45,9

49,6

46,0

Важное значение имеют ненасыщенные жирные кислоты, которые поступают в организм с животными жирами. Физикохимическое состояние жиров, также как и белков, определяют пищевую ценность готового продукта, важным показателем пищевой ценности жиров является их жирнокислотный состав. Такие полине- насыщенные кислоты, как линолевая и линоленовая не синтезируются в организме, полиненасыщенные жирные кислоты относятся к незаменимым компонентам пищи. Они обладают витаминной способностью, принимают участие в регуляции многих процессов в организме и образовании клеточных мембран [2].

Исследованиями пищевого значения жирных кислот установлено, что людям и некоторым животным требуется определенное количество полиненасыщенных жирных кислот: линоленовой, линолевой. Биологическая ценность этих кислот неодинакова, но все они необходимы для живого организма, с биохимической точки зрения инфракрасный нагрев по сравнению с СВЧ - нагревом гораздо увеличивает содержание незаменимых жирных кислот, таких как лино- левая и линоленовая, если их принять за качественный показатель изменения. Жиры и липоиды (жироподобные соединения) входят в состав клеток животных и растительных тканей, они встречаются в тканях не только в свободном виде, но и в виде липопротеидов, нестойких соединений с белками. Содержание химических соединений в жировой ткани значительно колеблется в зависимости от вида, породы, возраста, пола и упитанности животного, а также от анатомического расположения ткани и географического расположения крупного рогатого скота. По данному направлению проведено много работ, связанных о влиянии различных видов нагрева на жиры говяжьего мяса, мяса птицы, рыбы и других животных [28,36,113,116]. Известны исследования в области изучения состава жирных кислот в зависимости от метода электрофизического нагрева.

При исследовании влияния режимов СВЧ-стерилизации на изменение пищевой ценности и липидов куриного паштета установлено, что при СВЧ-обработке существенно активизируются окислительные процессы в липидах по сравнению с гидролитическими. С повышением температуры и одновременном сокращении продолжительности стерилизации процесс окисления и гидролитических изменений замедляется. При высокотемпературной МВ-стерилизации наблюдается рост образования насыщенных жирных кислот и уменьшение содержания ненасыщенных жирных кислот.При изучении изменения жирнокислотного состава липидов говяжьей печени при различных способах тепловой обработки отмечается, что при СВЧ-припускании печени по сравнению с традиционными методами обработки сохранность миристолеиновой кислоты снижается, а олеиновой возрастает. В целом тепловая обработка - обжарка печени приводила к снижению содержания полиеновых кислот. СВЧ- нагревание способствовало повышению сохранности полиненасы- щенных жирных кислот: линолсвой и арахидоновой. Содержание насыщенных жирных кислот в образцах, подвергнутых СВЧ- обжарке, было выше по сравнению с традиционной.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >