Особенности использования препаратов на низкосортном сырье.

Препараты на основе ферментов дают возможность ускорить технологический процесс, увеличить объем готовой продукции, экономить сырье и улучшить его применение при производстве пищи, обеспечивает охрану природы и повышать безопасность производства на биологическом уровне.

В странах запада применение протеолитических ферментов находиться на очень высоком уровне. На рынке России отечественные энзимы представлены крайне скудно. Так ЗАО «Завод эндокринных ферментов» (п. Ржавки, Московская область) и ЗАО «Биопрогресс» (г. Щелково, Московская область) относительно недавно начали производство Протепсин и Коллагеназа животного происхождения.

Протепсин представляет собой энзимный препарат животного происхождения, содержащий комплекс кислых протеиназ. По данным разработчиков, препарат представляет собой порошок светло-серого цвета. Ферментный препарат характеризуется протеолитической активностью 50, 100, 150 ед/г, рН - и температурный оптимум действия в диапазоне рН = 5-6,5 и t = 20-45 ºC.

Коллагеназа из гепатопанкреаса камчатского краба - мелкодисперсный, однородный порошок бежевого цвета, без посторонних включений, стандартная активность 100 ед/г, рН - оптимум действия 6,0 - 9,0, температурный оптимум - 37 - 45˚С.

Данные препараты применялись при производстве колбасной продукции, гидролизатов коллагенсодержащего сырья, порционных и мелкокусковых полуфабрикатов и крайне положительно себя зарекомендовали. Их применение позволило ускорить технологический процесс и что самое главное применить низкосортное сырье.

При оценке качеств продукции полученной из низкосортного сырья с применением ферментирования, были получены результаты, свидетельствующие о повышении качества полученной продукции. кроме этого улучшились показатели перевариваемости полученных продуктов. Проведенные исследования на выживаемость инфузорий подтверждают безвредность продуктов для человека.

Все вышесказанное подтверждает тезис о несомненной полезности применения ферментов в промышленности, так как их использование увеличивает скорость производства, помогает расширить ассортимент продукции и улучшить ее потребительские качества.

Вовлечение в производство вторичного сырья мясной промышленности способствует решению экологических задач, расширению ассортимента продуктов питания и улучшению их качества [1, 2]. Низкосортное, в том числе коллагенсодержащее, сырье содержит в значительных количествах ценный белок.

На мясокомбинатах и убойных пунктах животноводческих ферм в значительных количествах могут накапливаться ресурсы свиных шкур или их отходов. Известно, что свиная шкура составляет 9-13% мяса на костях [3]. Отходы переработки свиных шкур (лоскут и обрезки шкур) практически не находят применения для пищевых целей [4]. Однако имеются возможности использования этого некондиционного коллагенсодержащего сырья, например, для получения препаратов, обладающих высокими функционально-технологическими свойствами. Анализ отечественных и зарубежных литературных источников, в том числе патентов, показал, что в настоящее время сложились разные направления использования коллагенсодержащего сырья и его отходов.

Среди них можно выделить получение белково-жировых добавок, эмульсий; многофункциональных препаратов; структурированных продуктов (типа чипсов, экструдатов); желатина; выработку препаратов для парфюмерно-косметической промышленности, ветеринарии, зоотехнии, медицины; производство кожевенной продукции. В производстве мясных продуктов уже находят применение субпродукты (губы и пятачки, шкурка свиных голов, гортань с трахеей, печень, легкие, сердце) [5, 6]. Способы переработки субпродуктов основаны на максимальной реализации функционально-технологических свойств входящих в их состав компонентов.

Известен способ обработки дермы крупного рогатого скота (КРС) 10%-ным раствором щелочи в присутствии сульфата или хлорида натрия при 20°С и последующего растворения в 0,5-1,0 М уксусной кислоте для получения коллагеновой массы или продуктов растворения коллагена.

Коллаген при высокой степени измельчения хорошо гидролизуется; набухает в слабых растворах электролитов; обладает жиропоглощающей способностью; после термообработки образует глютин и желатозы с высокой влагосвязывающей и студнеобразующей способностями. С использованием этих свойств свиной шкурки были разработаны технологии новых мясных изделий: ветчины вареной ливерной, закусочных продуктов типа чипсов и др. (Жаринов А.И., 1997 г.).

Представляют интерес способы получения универсальных продуктов из коллагенсодержащего сырья, которые могут найти применение в производстве пищевой, фармацевтической и медицинской продукции. Так, с использованием способа получения коллагеновых дисперсий, основанного на щелочной и последующей кислотной обработке (патент 2059383 РФ), вырабатывают съедобные оболочки и покрытия для продуктов. Он обеспечивает также получение полифункциональных препаратов независимо от вида сырья (шкуры, сухожилия, хрящи), которые могут служить гелеобразующими добавками, стабилизаторами эмульсий, дисперсий, пен.

Способ получения белковой эмульсии из свиной шкуры для мясных рубленых продуктов (заявка 2166858 РФ) включает измельчение сырья, выдерживание в реакторе при постоянном перемешивании и температуре 45-50 °С в 3-5 %-ном растворе поваренной соли. Раствор и сырье берут соответственно в соотношении 5-1: 6-1,5. После отстаивания эмульсию отделяют. Эмульсия характеризуется высокой конверсией белков коллагеновой и эластиновой фракций.

Способ технологичен, имеет низкую себестоимость. В технологии мясных продуктов используют свиную шкурку, получаемую при переработке свинины в колбасном производстве. Специфические свойства коллагена вызывают необходимость предварительной ее обработки для снижения прочностных характеристик и улучшения функционально-технологических свойств.

Известны различные физические и химические способы воздействия на коллагенсодержащее сырье. Часто используется его тонкое измельчение. Такой способ применяется при выработке эмульгированных мясных продуктов. Однако он энегрозатратен. В этом случае перспективна кислотная обработка, которая позволяет снизить прочность и ускорить разваривание коллагенсодержащего сырья в составе мясного продукта.

Известны технологии обработки и улучшения качества свиной шкурки с помощью средств, включающих пищевые кислоты. Разработано специальное жидкое средство для набухания и размягчения коллагена - «Абастол» (величина рН 1 %-го раствора 2,5). После его воздействия свиную шкурку эмульгируют. В производстве колбасных изделий замена мясного сырья на соответствующее количество эмульсии допускается в пределах 5-20% [7].

С учетом изложенного можно отметить, что отдельные виды коллагенсодержащего сырья, получаемые при убое скота на предприятиях малой производительности, используются в производстве. Однако при наличии достаточных количеств сырья можно рекомендовать такое направление его использования, как переработка соединительной ткани, включая субпродукты II категории, и крови в дисперсные системы {часты или эмульсии) для получения ливерных колбас, студней, низкосортных мясных изделий; производство пищевых ингредиентов, лечебно-профилактического действия, а также технической и кормовой продукции [2].

Разработан эффективный механический способ получения кормового препарата из коллагенсодержащего сырья (шкур и их обрезков) с помощью экструдера, оснащенного двойным винтовым шнеком со множеством зон нагрева и сменными фильерами (патент 5637237 США). Этот способ предусматривает возможность введения различных добавок (ароматизаторов, красителей) в готовый препарат. Теория сбалансированного питания предполагает поступление в организм человека с пищей всех жизненно необходимых нутриентов в оптимальном соотношении. Отметим важность исследований, направленных на использование в производстве продуктов питания сырья, являющегося источником балластных белковых веществ животного происхождения.

Известно, что соединительнотканные компоненты обогащают продукты волокнами, аналогичными по физиологическому действию растительным, улучшают работу пищеварительной системы человека, а также могут сорбировать нежелательные вещества. Поэтому интенсивно развиваются биотехнологические способы комплексной переработки коллагенсодержащего сырья для получения экологически безопасной продукции направленного действия с заданными качественными показателями.

В МГУПБ проведены комплексные исследования различных видов коллагенсодержащего сырья - рубца и губ крупного рогатого скота, обрезков свиных шкур.

Изучены особенности их строения и свойства для обоснования возможности модификации гидролизом (щелочным или ферментативным) с целью последующего использования в технологии мясных продуктов.

Одним из основных структурообразующих компонентов межклеточного вещества изучаемого сырья является коллаген - природный полимер сложного строения. Известно, что в состав соединительных тканей шкуры, кости, сухожилий, стромы внутренних органов входит коллаген I типа, характеризующийся волокнами высокой прочности, а также обширной сетью межмолекулярных поперечных связей.

Показатели химического состава свидетельствуют о том, что такое сырье обладает высокими функционально-технологическими свойствами. Влагосвязывающая способность находится на высоком уровне (примерно соответствует мясному сырью). Имеющиеся различия обусловлены наличием свободной и связанной влаги (адсорбционной, осмотической) с материалом и соотношением влаги с другими компонентами.

При определении структурно-механических свойств были установлены их значения только для рубца. Величины этих показателей для свиной шкуры и губ крупного рогатого скота превосходили максимальный предел диапазона измерений. Неполная изученность морфологических свойств снижает эффективность разработки технологий рационального использования сырья.

Особенности свойств свиных шкур обусловлены наличием различных структур, включающих высокомолекулярные соединения и белки — коллаген, эластин, кератин, а также гликопротеины и протеогликаны. Известно, что пищеварительные системы животных организмов неспособны к деполимеризации кератинов, поэтому необходимо удалять щетину и волосяные фолликулы в процессе предварительной обработки коллагенсодержащего сырья. Поисковые исследования показали, что наиболее результативной при этом может быть щелочно-солевая обработка.

Изучение микроструктуры коллагенсодержащего сырья позволило установить, что структурные элементы дермы (пучки коллагеновых волокон) свиных шкур плотно скомпонованы, образуют сложные переплетения, ориентированы в разных направлениях, что обусловливает их высокую прочность. Отмечена значительная разветвленность вторичных коллагеновых волокон, что обнаруживается в глубоких слоях дермы.

Наличие хорошо развитых волосяных фолликул, в которых расположены корни щетины, проникающие на всю толщину шкуры, предопределяет, с одной стороны, определенную разрыхленность структуры, с другой — ее неоднородность, затрудняющую переработку. В структуре дермы наблюдаются жировые включения. Скопления липоцитов распространяются вдоль волосяных фолликул и далее к ее верхнему слою.

Микроструктура рубца крупного рогатого скота представлена всеми основными видами тканей. Наличие соединительной ткани отмечали во всех его оболочках. Преобладали соединительная и мышечная ткани, создающие своеобразный сложный «каркас».

Прочностные свойства рубца обусловлены слоем слизистой оболочки (значительное количество коллагеновых и эластиновых волокон) и подслизистой соединительнотканной основы, в которые включены плотно агрегированные пучки, идущие в основном диагонально под большим углом. Мышечная оболочка рубца включает два мощных слоя, разделенных прослойками рыхлой соединительной ткани. Серозная оболочка сформирована соединительнотканными элементами; снаружи эта оболочка покрыта слоем мезотелиальных клеток.

Губы крупного рогатого скота включают слой разнонаправленных пучков волокон поперечно-полосатой скелетной мускулатуры с прослойками рыхлой соединительной ткани и элементов желез. Внешняя сторона губ покрыта кожей с волосами, потовыми и сальными железами, со стороны ротовой полости также располагаются слизистые и серозные железы. Основную часть губ составляют мышечные волокна, характеризующиеся развитой системой толстых прослоек перимизия. Они включают большое количество коллагеновых волокон и соединительнотканных клеток, обусловливающих высокий уровень физико-механических свойств.

Приведенные данные свидетельствуют о важности поиска новых ресурсов сырья животного происхождения, функционально-технологические свойства которого реализованы не полностью.