Удосконалення технології "Sous vide" для м'ясомістких продуктів з використанням цільової ферментації

Abstract

Мета роботи – удосконалення технології Sous Vide для м’ясорослинних продуктів із застосуванням цільової ферментації. Об’єкт дослідження – технологія Sous Vide для виробництва м’ясомістких та м’ясних продуктів. Предмет дослідження – м’ясорослинні модельні фаршеві системи, ферментні препарати трансглютамінази, стартові культури Lactobacillus curvatus, функціонально-технологічні характеристики, м’ясо курчат-бройлерів. Наукова новизна одержаних результатів. Вперше досліджено застосування обробки ферментом трансглютаміназою м’яса курчат-бройлерів в комбінуванні з низькотемпературною обробкою. Встановлено переваги використання суміші триполіфосфатів над використанням цитратних сумішей в технології виробів із м’яса птиці “Sous vide” із використанням трансглютамінази, що проявляється у збільшенні виходу продукту на 11,96 % та вологозв’язуючої здатності готового продукту на 8,9%. Вперше отримано емпіричні залежності та оптимізовано режими обробки м’яса курчат-бройлерів в умовах низькотемпературної обробки та дозрівання з використанням вакуумного пакування. Визначено вплив трансглютамінази та обробки за технологією “Sous Vide” на функціонально-технологічні характеристики комбінованих м’ясорослинних продуктів в термінах зберігання до 14 діб. Підтверджено, можливість взаємодії ферментного препарату трансглютамінази з стартовими культурами роду Lactobacillus curvatus при низькотемпературній обробці м’яса курчат-бройлерів та комбінованих м’ясо рослинних систем та доведено можливість подовження термінів зберігання м’ясних продуктів, вироблених за технологією Sous Vide із застосуванням цільової ферментативної обробки препаратом трансглютаміназою. В першому розділі роботи викладено огляд літературних джерел та обґрунтування перспективності застосування цільової ферментації у технології “Sous vide”. Мета удосконалення технології “Sous Vide” полягає у розширенні асортименту продукції з подовженим терміном зберігання. Розглянута технологія має значні переваги, що проявляються у високих органолептичних характеристиках готових продуктів, оброблених за технологією “Sous Vide”, високому виходу даної продукції, а також більш повному збереженню біологічно-активних речовин сировини. Проте, дана технологія має ряд недоліків, серед яких основним є низька ступінь інактивації умовно-патогенної мікрофлори та короткі терміни зберігання готового продукту. Для вирішення даної проблеми було проведено огляд літературних джерел серед провідних публікацій України та зарубіжжя. Внаслідок здійсненого аналізу в якості потенційних ферментів для застосування у даній технології обрано бромелаїн, фіцин, папаїн та трансглютаміназу. З розглянутих в розділі джерел та досліджень можна зробити висновки про те, що використання протеаз мікробіологічного походження в поєднанні з внесенням фосфатних сумішей та термічною обробкою продукту за технологією Sous Vide є альтернативою традиційним методам обробки. Таким чином, при побудові експерименту варто враховувати можливість комбінування названих вище технологічних прийомів та передбачити підбір ферментів мікробіологічного походження, які ефективно будуть працювати у діапазоні рН продукту, яке в свою чергу буде знаходитись під впливом фосфатних сумішей. В другому розділі роботи наведено методики та матеріали, які використовувались в ході виконання дисертаційної роботи. Серед дослідних методів обрано математико-статистичні, фізико-хімічні, функціонально-технологічні та аналітичні. Проведено аналіз наявних в сучасних умовах методів визначення вологозв’язуючої здатності основної м’ясної сировини, внаслідок чого обрано в якості основного методу метод пресування на філтр-папері із подальшим визначенням площі вологої плями. Проаналізовано існуючу традиційну технологічну схему виробництва продукції за технологією Sous Vide, внаслідок чого виявлено її недоліки, серед яких можна назвати високу тривалість технологічного процесу та короткі терміни зберігання готової продукції. Для вирішення даних проблем запропоновано удосконалену технологічну схему обробки м’ясопродуктів за технологією Sous Vide, що додатково включає в себе внесення ферментного препарату трансглютамінази, ін’єктування та тумблювання основної м’ясної сировини. Обрано методи дослідження вхідної сировини, розсолів та функціонально-технологічних показників готової продукції, серед яких дослідження ВЗЗ, ВУЗ та ЖУЗ, виходу та втрат при термічній обробці готових продуктів, а також вмісту вологи у сировині та готовій продукції. В третьому розділі описано вплив низькотемпературної обробки за технологією Sous Vide на різні види м’ясної сировини у рецептурах виробів із застосуванням соусу для регулювання рН, органолептичних показників та пластичності готового продукту. В якості основної сировини обрано м’ясо птиці – стегно та філе курчат-бройлерів, четвертину качки, биток свинячий та яловичину. Оптимальних функціонально-технологічних характеристик вдалося досягнути у зразках із м’яса курчат-бройлерів, у зв’язку з чим в подальших етапах досліджень використано даний вид сировини. Також досліджено показники стабільності та час розшарування розсолів із застосуванням ферментного препарату трансглютамінази, внаслідок чого встановлено позитивний вплив внесення даного препарату на досліджувані показники розсолів унаслідок впливу на білки, наявні у рецептурах розсолів. Проведено вибір та порівняння функціональних інгредієнтів для внесення у розсоли для філе курчат-бройлерів, а саме цитратів та суміші триполіфосфатів. Доведено позитивний вплив внесення суміші триполіфосфатів у поєднанні із обробкою за технологією Sous Vide на функціонально-технологічні та фізико-хімічні характеристики філе курчат-бройлерів. Проведено оптимізацію режимів термічної обробки. Зроблено висновки про те, що вищих функціонально-технологічних показників при обробці сировини за даною технологією вдається досягнути при збільшенні тривалості та зменшенні температури термічної обробки, що збігається із загальноприйнятою теорією та даними попередніх досліджень. Таким чином, оптимальною визнано тривалість обробки від 120 хв при температурі 62 ℃. У четвертому розділі описано вплив ферментативної обробки препаратом трансглютаміназою на характеристики філе курчат-бройлерів протягом 14 діб зберігання. Внесення трансглютамінази у кількості 0,0078 % від маси основної сировини при виробництві м’ясорослинних тефтелей з м’ясом курчат-бройлерів проявляє позитивний вплив на вихід готового продукту та зміну пластичності протягом 14 діб зберігання за температури 4-6°С. Згідно отриманих коефіцієнтів та рівнянь регресії, внесення трансглютамінази є найбільш вагомим фактором у формуванні функціонально-технологічних та органолептичних характеристик готових продуктів та їх зміні протягом 14 діб зберігання за температури 4-6 °С. Розроблено рецептури м’ясорослинних тефтелей із використанням м’яса курчат-бройлерів та ферментативною обробкою препаратом трансглютамінази у поєднанні з технологією Sous Vide та внесенням стартових культур захисної дії L.Curvatus. За результатами досліджень розроблено математичні моделі впливу вмісту ферментного препарату та стартових культур на основні функціонально-технологічні характеристики готових м’ясорослинних тефтелей. Встановлено збільшення виходу тефтелей, що містили у своїй рецептурі м’ясо курчат-бройлерів та рис бланшований, на 8,01 %, а також вищі рівні органолептичних та функціонально-технологічних показників готових виробів після 14 діб зберігання. Проведено апробацію одержаних результатів в промислових умовах, внаслідок чого розроблено нормативну документацію: зміни в ТУ У 15.1-19492247-021-2004 та ТУ У № 10.1-40106387-004:2018. Апробацію результатів проведено на базі підприємств ТОВ «Фудком», ТОВ «Бабушкин сад», ТОВ «Забіяка», внаслідок чого підтверджено отримані в ході досліджень результати та розроблено удосконалену технологію виробництва м’ясних та м’ясомістких продуктів за технологією Sous Vide. The aim of the work is to improve the Sous Vide technology for meat and vegetable products using targeted fermentation. The object of research is Sous Vide technology for the production of meat-intensive and meat products. The subject of research - meat and vegetable model minced meat systems, enzyme preparations of transglutaminase, starting cultures of Lactobacillus curvatus, functional and technological characteristics, meat of broiler chickens. Scientific novelty of the obtained results. The use of transglutaminase treatment of broiler meat in combination with low temperature treatment was studied for the first time. The advantages of using a mixture of tripolyphosphates over the use of citrate mixtures in the technology of poultry products "Sous vide" using transglutaminase, which is manifested in an increase in product yield by 11.96% and moisture-binding capacity of the finished product by 8.9%. For the first time, empirical dependences were obtained and broiler chicken processing regimes were optimized under conditions of low-temperature processing and maturation using vacuum packaging. The influence of transglutaminase and processing by "Sous Vide" technology on the functional and technological characteristics of combined meat and vegetable products in the shelf life of up to 14 days was determined. The possibility of interaction of the enzyme preparation of transglutaminase with starting cultures of the genus Lactobacillus curvatus in low-temperature processing of broiler meat and combined meat of plant systems was confirmed and the possibility of extending the shelf life of meat products produced by Sous Vide technology using targeted enzymatic treatment was proved. drug transglutaminase. The first section presents a review of literature sources and justification of the prospects for the use of target fermentation in the technology "Sous vide". The purpose of improving Sous Vide technology is to expand the range of products with extended shelf life. The considered technology has significant advantages, which are manifested in the high organoleptic characteristics of the finished products processed by the technology of "Sous Vide", the high yield of this product, as well as more complete preservation of biologically active substances of raw materials. However, this technology has a number of disadvantages, among which the main is the low degree of inactivation of opportunistic pathogens and short shelf life of the finished product. To solve this problem, a review of literature sources among the leading publications in Ukraine and abroad was conducted. As a result of the analysis, bromelain, ficin, papain and transglutaminase were selected as potential enzymes for use in this technology. From the sources and studies discussed in this section, it can be concluded that the use of proteases of microbiological origin in combination with the introduction of phosphate mixtures and heat treatment of the product by Sous Vide technology is an alternative to traditional treatment methods. Thus, the construction of the experiment should take into account the possibility of combining the above techniques and provide for the selection of enzymes of microbiological origin that will work effectively in the pH range of the product, which in turn will be under the influence of phosphate mixtures. The second section of the work presents the methods and materials used during the dissertation. Mathematical-statistical, physico-chemical, functional-technological and analytical methods were chosen among the research methods. The analysis of the methods of determining the moisture-binding capacity of the main meat raw materials available in modern conditions is carried out, as a result of which the method of pressing on filter paper with the subsequent determination of the wet spot area is chosen as the main method. The existing traditional technological scheme of production of Sous Vide technology is analyzed, as a result of which its shortcomings are revealed, among which it is possible to name high duration of technological process and short terms of storage of finished goods. To solve these problems, an improved technological scheme for processing meat products using Sous Vide technology has been proposed, which additionally includes the introduction of the enzyme preparation of transglutaminase, injection and tumbling of the main meat raw materials. Methods of research of input raw materials, brines and functional-technological indicators of finished products are chosen, including researches of water-holding capacity, moisture ceeping and fat holding capacity, output and losses at thermal processing of finished products, and also moisture content in raw materials and finished products. The third section describes the effect of low-temperature processing by Sous Vide technology on different types of raw meat in the recipes of products using sauce to adjust the pH, organoleptic characteristics and plasticity of the finished product. The main raw materials are poultry - thighs and fillets of broiler chickens, a quarter of a duck, pork chops and beef. Optimal functional and technological characteristics were achieved in meat samples of broiler chickens, in connection with which this type of raw material was used in further stages of research. The stability and time of stratification of brines with the use of the enzyme preparation of transglutaminase were also investigated, as a result of which the positive effect of this preparation on the studied indicators of brines due to the effect on proteins present in brine formulations was established. The selection and comparison of functional ingredients for inclusion in broth for broiler chicken fillets, namely citrates and mixtures of tripolyphosphates. The positive effect of the introduction of a mixture of tripolyphosphates in combination with processing by Sous Vide technology on the functional-technological and physico-chemical characteristics of broiler chicken fillets has been proved. Optimization of heat treatment modes is carried out. It is concluded that higher functional and technological indicators in the processing of raw materials by this technology can be achieved by increasing the duration and reducing the temperature of heat treatment, which coincides with the generally accepted theory and data from previous studies. Thus, the optimal duration of processing from 120 min at a temperature of 62 ℃. The fourth section describes the effect of enzymatic treatment with transglutaminase on the characteristics of broiler chicken fillets during 14 days of storage. The introduction of transglutaminase in the amount of 0.0078% by weight of the main raw material in the production of meatballs with broiler chicken meat has a positive effect on the yield of the finished product and changes in plasticity during 14 days of storage at a temperature of 4-6 ℃. According to the obtained coefficients and regression equations, the introduction of transglutaminase is the most important factor in the formation of functional-technological and organoleptic characteristics of finished products and their change during 14 days of storage at a temperature of 4-6 ℃. Recipes for meatballs with broiler chicken meat and enzymatic treatment with transglutaminase in combination with Sous Vide technology and the introduction of starting cultures of protective action L. Curvatus have been developed. According to the research results, mathematical models of the influence of the content of the enzyme preparation and starting cultures on the main functional and technological characteristics of ready-made meatballs are scattered. The yield of meatballs containing broiler meat and blanched rice in their recipe was increased by 8.01%, as well as higher levels of organoleptic and functional-technological indicators of finished products after 14 days of storage. Approbation of the obtained results in industrial conditions was carried out, as a result of which normative documentation was developed: changes in TU U 15.1-19492247-021-2004 and TU U № 10.1-40106387-004: 2018. The results were tested on the basis of Foodcom LLC, Babushkin Sad LLC, Zabiyaka LLC, as a result of which the results obtained during the research were confirmed and an improved technology for the production of meat and meat products using Sous Vi technology was developed.