Введение Наиболее актуальной проблемой пищевой индустрии на данный момент является дефицит в рационе питания населения полноценных белков животного происхождения. Решение данной задачи заключается в применении при производстве мясных продуктов умеренной стоимости наиболее распространенного на отечественных рынках мяса птицы. При этом, учитывая невысокие функциональные свойства данного сырья, для повышения качественных характеристик нового вида продуктов необходимо корректировать технологии их производства, используя различные технологические приемы, позволяющие улучшать их структурные характеристики и биодоступность. К достаточно весомым технологическим аргументам, обеспечивающим решение любой поставленной перед технологической службой задачей, относится рациональный подбор функциональных компонентов при составлении рецептуры. Активное внедрение в последнее время мембранных технологий в молочную промышленность способствует увеличению производства молочных белково-углеводных концентратов, которые широко используются в пищевой промышленности. Молочные белки, и особенно сывороточные, по своему аминокислотному составу относятся к наиболее ценным белкам животного происхождения и являются источниками незаменимых аминокислот [1]. На наш взгляд, наиболее приемлемым функциональным компонентом, который бы способствовал повышению биологической ценности реструктурированных формованных продуктов из мяса цыплят-бройлеров, может быть концентрат сывороточных белков, полученный методом ультрафильтрации (КСБ-УФ), который по данным [2-4] имеет высокое содержание белка (до 80 %), значительную влагосвязывающую способность (до 55 %), высокий интегральный коэффициент биологической ценности (1, 3) и почти оптимальное соотношение кальция и фосфора (Са:Р=1,31). КСБ-УФ нашел свое применение в мясной промышленности при производстве вареных колбас из традиционного сырья (свинины и говядины) [1, 5, 6], где его добавляли в количестве от 10 до 15 % в гидратированном виде на замену мясного сырья для улучшения функционально-технологических свойств фаршевых систем и качественных характеристик готовых продуктов. Также КСБ-УФ применяют в качестве функционального ингредиента в составе мясных продуктов (рубленых полуфабрикатов из крольчатины, мяса страуса и индейки) для питания спортсменов и людей, испытывающих повышенные физические нагрузки, так как позволяет приблизить соотношение белок : жир к оптимальной для этой группы людей формуле (1 : 0,8) и значительно увеличить содержание белка по сравнению с контрольным образцом [7]. В работе [8] рекомендуют при изготовлении мясопродуктов применять КСБ-УФ в количестве от 0,5 до 4,0 %. Повышения структурных показателей реструктурированного формованного продукта достигали использованием коллагенсодержащего сырья как гелеобразующего [9, 10]. На основании собственных исследований [11] доказана целесообразность использования в технологии изготовления реструктурированных формованных продуктов кожи цыплят-бройлеров. Установлено, что наиболее приемлемые результаты по органолептическим и структурно-механическим показателям были получены в соответствии с рецептурой, которая предусматривала применение 12 % кожи к массе мясного сырья, что примерно соответствует анатомически приращенной. Основополагающим при разработке рецептур мясных изделий является рациональный выбор определенных видов сырья и их соотношение, что обеспечивало бы достижение требуемого качества готовой продукции, включая количественное содержание и качественный состав пищевых веществ, наличие определенных органолептических показателей, потребительских и технологических характеристик. Цель работы Моделирование рецептурного состава реструктурированных формованных продуктов из обваленного мяса цыплят-бройлеров с кожей и концентрата сывороточного белка КСБ-УФ для повышения их биологической ценности. Объект и методы исследования Объектом исследования в представленной работе была технология производства реструктурированного формованного продукта из мяса цыплят-бройлеров, изготовленного с использованием концентрата сывороточного белка КСБ-УФ с индексом растворимости не более 0,3 см3 сырого осадка, и рН - (6,3÷6,5). Концентрат вырабатывают по ТУ У 10.1 - 00419880 - 123:2014 «Концентрат сывороточного белка. Технические условия». Массовую долю влаги в мясном сырье из цыплят-бройлеров определяли по ГОСТ 9793-74; ДСТУ ISO 1442:2005. Массовую долю белка - по ГОСТ 25011-81. Массовую долю жира - по ГОСТ 23042-86; ДСТУ ISO 1443:2005. Активную кислотность рН образцов измеряли иономером лабораторным марки И-160М. Влагосвязывающую способность (ВСС) определяли методом прессования по Грау Р. и Хамма Р. в модификации Воловинской В.П. и Кельмана Б.Я. [12]. Влагоудерживающую способность (ВУС) определяли по количественному содержанию воды, удерживаемой опытным образцом после термической обработки [13]. Жироудерживающую способность (ЖУС) - определяли как разность между содержанием жира в фарше и количеством жира, выделившегося в процессе термической обработки [13]. Измерение массы навесок выполняли с помощью весов лабораторных Аdventure RT марки AR 3130-5400 с погрешностью измерений ±5 мг и весов марки «AXIS» AD 50 с погрешностью измерений ±0,5 мг. Аминокислотный скор (Cj, %) продукта (его биологическую ценность), коэффициент утилитарности (u,%) белка (уровень его усвояемости) и коэффициент избыточности незаменимых аминокислот σизб определяли по стандартным формулам [14]. Математическое моделирование рецептурного состава продукта осуществляли с помощью компьютерной программы Microsoft Excel 2010. Аминокислотный состав определяли с помощью аминокислотного анализатора Biotronik LG-2000 методом ионообменной хроматографии. Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики с использованием стандартных компьютерных программ. Результаты и их обсуждение Главная задача моделирования рецептур для повышения биологической ценности продукта (уровня его усвояемости) заключалась в увеличении аминокислотного скора лимитирующих аминокислот (метионин + цистин) в мясном сырье не менее чем до 100 % за счет использования концентрата сывороточных белков. При этом, с учетом достаточно высокой себестоимости концентрата (превышает себестоимость мяса приблизительно в пять раз), определяли минимально необходимое его количество, предотвращающее значительное удорожание продукта. Оптимизацию количества концентрата в рецептуре осуществляли путем математического моделирования. Оценочным критерием оптимальности было определение сбалансированности белкового состава продукта, а в качестве характерных его показателей принимали: аминокислотный скор, коэффициент утилитарности (u) и коэффициент избыточности (σизб) белка. Коэффициент утилитарности белка (u) служил для определения массовой доли незаменимых аминокислот в 100 г белка продукта, которые усваиваются организмом, коэффициент избыточности (σизб) характеризовал долю незаменимых аминокислот, используемых организмом неэффективно. Процесс моделирования начинали с расчета сбалансированности белкового состава каждого из сырьевых компонентов по аминокислотному скору (Cj, %) (табл. 1). Аминокислотный состав мяса цыплят-бройлеров и КСБ-УФ определяли с помощью аминокислотного анализатора Biotronik LG-2000 методом ионообменной хроматографии, аминокислотный состав шкурки цыплят-бройлеров - взяли из литературного источника [15]. Результаты расчета оценивали по величине первой лимитирующей незаменимой аминокислоте (НАК), скор которой является наименьшим и характеризует максимальный уровень усвоения всех других НАК белка продукта. Таблица 1 Расчет качества белковой составляющей отдельных компонентов рецептуры Наименование аминокислот Эталон ФАО/ ВОЗ, мг/г белка Мясо цыплят-бройлеров Кожа цыплят-бройлеров КСБ-УФ Аj, мг/г белка Cj, % Аj, мг/г белка Cj, % Аj, мг/г белка Cj, % Содержание белка, % 19,66 8,4 65,5 Валин 50 53,8 107,6 38,77 77,54 59,8 119,6 Лейцин 70 76,82 109,74 55,01 78,59 89,7 128,14 Лизин 55 60,06 109,2 54,1 98,36 86,0 156,36 Изолейцин 40 40,50 101,25 30,66 76,65 62,2 155,5 Метионин+Цистин 35 33,6 96,0 28,86 82,46 58,1 166,0 Фенилаланин+ Тирозин 60 87,29 145,48 73,94 123,23 69,5 115,83 Треонин 40 38,41 96,03 38,77 96,93 71,3 178,25 Триптофан 10 12,57 125,7 5,41 54,1 10,6 106,0 Коэффициент утилитарности, % 85,73 59,83 75,24 Коэффициент избыточности, % 59,84 241,69 118,49 Первая лимитирующая аминокислота метионин + цистин триптофан нет Скор первой лимитирующей аминокислоты 96,0 54,1 Из табл. 1 видно, что первыми лимитирующими аминокислотами белков мяса цыплят-бройлеров являются метионин+цистин, аминокислотный скор которых составляет 96,0 %. Для кожи - первой лимитирующей аминокислотой является триптофан, скор которого равен 54,1 %. Также, из сравнения табличных данных видно, что концентрат сывороточного белка содержит в избытке все незаменимые аминокислоты. Очевидно, что добавление в определенном количестве концентрата в рецептуру только улучшит качественные характеристики продукта. Ограничения, накладываемые на использование составляющих компонентов рецептуры реструктурированного формованого продукта, представлены в табл. 2. Таблица 2 Проектное соотношение компонентов рецептуры реструктурированного формованного продукта Компонент рецептуры Обозначение Минимальное значение Максимальное значение Мясо цыплят-бройлеров, % М1 М1=100-(М2+М3) Кожа цыплят-бройлеров, % М2 12,0 КСБ-УФ, % М3 0,5 4,0 Примечание. ∑Мj = 100 Для оценки степени усвоения белка рассчитывали аминокислотный скор моделируемых образцов мясопродуктов. Результаты расчетов представлены в табл. 3. По результатам математического моделирования рецептурного состава реструктурированных формованных продуктов из мяса цыплят-бройлеров (табл. 3) установлено, что для данного продукта рациональным является введение 2 % КСБ-УФ. Данное количество концентрата является оптимальным для восполнения недостающего количества лимитирующих аминокислот (в нашем случае метионин + цистин) до увеличения их скора до 100,06 %. Анализ биологической ценности модельных продуктов при варьировании КСБ-УФ в указанных интервалах (табл. 3) указывает на повышение качественных показателей мясопродуктов. Добавление 2 % КСБ-УФ на замену мясного сырья приводит к увеличению белка в продукте на 0,93 % и уровня его усвояемости, характеризуемого коэффициентом утилитарности (u), - на 3,15 %. Уровень аминокислот, усвояемых организмом нерационально, снижается на 21,8 %. При всех положительных результатах цена продукта увеличилась всего на 0,23 $/кг. Введение в рецептуру КСБ-УФ в меньшем количестве (табл. 3) не обеспечивает достижения поставленной цели, а в большем - нерационально, поскольку приводит к существенному удорожанию продукта. Таблица 3 Биологическая ценность моделируемых образцов реструктурированных мясных продуктов по аминокислотному скору На втором этапе работы были проведены экспериментальные исследования двух образцов реструктурированных формованных продуктов по физико-химическиим показателям - контрольного, состоящего из мясного сырья с кожей, и опытного, с заменой 2 % мясного сырья на КСБ-УФ. Рецептуры продуктов, которые были исследованы, представлены в табл. 4. Таблица 4 Рецептуры реструктурированных формованных продуктов Сырьё Модельные образцы контрольный опытный Сырье несоленое, кг (на 100 кг) Мясо цыплят-бройлеров (шрот Ø = 16 мм ÷25 мм) 78 76 Мясо цыплят-бройлеров (тонкоизмельченное) 10 10 Кожа цыплят-бройлеров 12 12 КСБ-УФ - 2 Технологический процесс изготовления реструктурированных формованных продуктов заключался в следующем. Мясо цыплят-бройлеров (белое и красное в равных количествах) измельчали на волчке с диаметром отверстий решетки (16÷25) мм (шрот). При этом 10 % этого сырья измельчали на куттере до пастообразной консистенции с целью увеличения адгезионных сил на поверхности кусков мышечной ткани. Кожу цыплят-бройлеров предварительно подмораживали и в подмороженном виде измельчали на куттере до пастообразной консистенции. Затем мясо цыплят-бройлеров (шрот и тонкоизмельченное), кожу и КСБ-УФ в сухом виде загружали в массажер VES VMR-11 (глубина вакуума которого составляла 0,06-0,07 МПа) и добавляли 30 % рассола (табл. 5) к массе сырья. Соленое сырье массировали 2 часа при скорости движения барабана 2 об/мин, после чего выдерживали на созревании в течение 16 ч при 0 - 4 ºС, формовали в полиамидные оболочки и подвергали варке при температуре (85±2) °С до готовности. Контрольный образец изготавливали аналогично, только без КСБ-УФ. Результаты физико-химических характеристик и функционально-технологических свойств фаршей и готовых продуктов приведены в табл. 6 и 7. Таблица 5 Состав рассола Наименование пряностей и материалов Содержание, кг на 100 л рассолов Соль поваренная пищевая 8,33 Фосфат Биофос 1,0 Нитрит натрия 0,016 Перец черный молотый 0,4 Аскорбиновая кислота 0,16 Вода 90 Таблица 6 Результаты исследований физико-химических характеристик и функционально-технологических свойств фаршей перед формованием в оболочку Показатель Образцы реструктурированных формованных продуктов контрольный опытный Массовая доля влаги, % 74,76±0,15 74,12±0,47 Масовая доля белка, % 13,72±0,07 15,2±0,19 Окончание табл. 6 Показатель Образцы реструктурированных формованных продуктов контрольный опытный Масовая доля жира, % 8,37±0,3 8,32±0,34 Масовая доля золы, % 2,66±0,03 2,7±0,03 Влагосвязывающая способность, %: - к массе сырья ВССm 72,09±0,48 71,49±0,39 - к общей влаге ВССw 96,43±0,04 96,46±0,35 Активная кислотность, рН 6,42±0,01 6,47±0,02 Таблица 7 Результаты исследований физико-химических характеристик и функционально-технологических свойств реструктурированных формованных продуктов Показатель Образцы реструктурированных формованных продуктов контрольный опытный Массовая доля влаги, % 73,98±0,04 72,73±0,05 Масовая доля белка, % 14,95±0,11 15,88±0,01 Масовая доля жира, % 8,61±0,01 8,63±0,04 Масовая доля золы, % 2,72±0,04 2,73±0,02 Влагоудерживающая способность, %: - к массе продукта ВУСm 54,36±0,17 58,01±0,01 - к общей влаге ВУСw 73,78±0,07 79,76±0,06 Жироудерживающая способность, %: - к массе продукта ЖУСm 6,05±0,16 6,17±0,01 - к общему жиру ЖУСj 71,08±0,36 73,48±0,17 Активная кислотность, рН 6,52±0,01 6,54±0,01 Выход продукта, % 113,95±0,32 115,32±0,24 Анализ данных, приведенных в табл. 6 показывает, что введение КСБ-УФ (рН 6,3-6,5) приводит к увеличению рН модельных фаршей в опытном образце на 0,07, что положительно сказывается на ВСС к общей влаге. Содержание влаги в сыром фарше опытного образца было несколько ниже, чем в контрольном, что связано с меньшим ее содержанием в КСБ-УФ (12,7 %) по сравнению с мясным сырьем (70 %). В готовых продуктах (табл. 7) наблюдается аналогичная закономерность. Увеличение рН способствовало увеличению на 5,92 % влагоудерживающей способности к общей массе влаги и жироудерживающей - на 2,4 % к общей массе жира. Результатом улучшенных функциональных свойств опытного образца с использованием КСБ-УФ является увеличение выхода продукта на 1,4 %. В работах [5, 16] сообщается о том, что при производстве мясопродуктов с добавлением сывороточных концентратов (в гидратированном виде на замену мясного сырья) между количеством белка, ВУС, выходом и количеством влаги в готовом продукте существует прямая зависимость. Однако в представленной работе, добавляя КСБ-УФ на замену мясного сырья в сухом виде, были получены несколько противоречивые результаты: при увеличении количества белка, ВУС и выхода готового продукта, количество влаги в нем уменьшалось. Подобные зависимости были получены в работах [17, 18]. Увеличение выхода на 1,4 % при одновременном снижении влаги на 1,25 % в готовом продукте (табл. 7), вероятно, связано с увеличением количества белка за счет добавления КСБ-УФ, который проявляет свои гидратационные свойства на более высоком уровне после тепловой обработки. Таким образом, проведенные исследования подтвердили целесообразность использования КСБ-УФ в составе рецептуры реструктурированного формованного продукта из мяса цыплят-бройлеров для повышения.функционально-технологических свойств мясного сырья и улучшения качественных характеристик готовых продуктов. Выводы 1. По результатам математического моделирования рецептурного состава реструктурированного формованного продукта из мяса цыплят-бройлеров установлено, что рациональное количество вносимого в рецептуру концентрата сывороточного белка КСБ-УФ для повышения биологической ценности продукта составляет 2 %. 2. Результаты математического моделирования подтверждены экспериментально при исследовании модельных фаршей и готового продукта в сравнении с контрольным образцом, изготовленным без КСБ-УФ. Установлено, что при замене в рецептурном составе опытного образца продукта 2-х % мясного сырья на равное количество КСБ-УФ, содержание белка в нем повышается на 0,93 % и уровень его усвояемости - на 3,15 %. Уровень аминокислот, используемых организмом неэффективно, снижается на 21,8 %. Кроме этого улучшаются функциональные свойства продукта: влагоудерживающая способность продукта повышается на 5,92 % к общей массе влаги, жироудерживающая - на 2,4 % к общей массе жира, выход продукта - на 1,4 %.