Способ изготовления безнитритных колбасных изделий

Способ изготовления безнитритных колбасных изделий

Реферат

Изобретение относится к технологии мясопереработки, в частности - к приготовлению колбасных изделий. Способ направлен на существенное улучшение их качества и удлинение сроков хранения. Он реализуется за счет полного удаления внутриклеточного кислорода в процессе получения фарша, устранения высвободившихся ионов кальция и железа, подавления перекисного окисления липидов, а также предотвращения проникновения бактерий в колбасные изделия через оболочку. Способ осуществляется, в частности, путем замены нитритов и искусственных консервантов на ряд солей природных метаболитов - ди- и трикарбоновых кислот в низких концентрациях, абсолютно безвредных для организма человека. Среди солей ди- и трикарбоновых кислот выбраны такие (сукцинат, цитрат, изоцитрат, альфа-кетоглутарат, аскорбат), которые максимально стимулируют митохондриальное потребление кислорода, активируют цикл Кребса, подавляют перекисное окисление липидов, хелатируют свободные ионы кальция и железа. Способ включает обработку промалываемого мяса указанными метаболитами и природными антиоксидантами (токоферол, убихинон) при определенных соотношениях по заданной технологии, после чего осуществляют куттерование при добавлении гидрокарбоната, вытесняющего кислород, а затем вводят аскорбиновую кислоту, способствующую сохранению восстановленного миоглобина, и лимонную кислоту, создающую более кислый рН. Проникновение в получаемый продукт опасных микроорганизмов и их размножение предотвращается (помимо кислого рН, отсутствия кислорода и присутствия метаболитов) обработкой оболочек олигопептидным протектором, содержащим грамицидин и актиномипин, действующими в малых концентрациях и способными разлагаться в желудочно-кишечном тракте. Изобретение позволяет получить долго хранящийся целевой продукт, безопасный для здоровья человека.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к технологии мясопереработки, прежде всего - к приготовлению колбасных изделий.

Процесс мясопереработки требует специальных приемов, направленных на предотвращение процессов порчи - денатурации, гидролиза, гликолиза, автолиза, перекисного окисления липидов и т.д. (Журавская Н.К. и др. Технохимический контроль производства мяса и мясопродуктов. М.: Колос, 2001). Такими приемами являются (Антипова Л.В. и др. Прикладная биотехнология. Воронеж, 2000): замораживание парного мяса твердой углекислотой; быстрое измельчение и посол хлоридом натрия; инъецирование рассолов в отруба сразу после разделки парных туш; применение сублимационной сушки парного мяса. Углекислота позволяет частично вытеснить кислород, а замораживание и сушка приостанавливают все биохимические процессы. Посол мяса позволяет с помощью высокого осмотического баланса замедлить активацию протеолитических ферментов. В отношении обработки мяса известны, например, такие авторские свидетельства и патенты. "Способ хранения мяса" (Курбангалиев Я.М. и др., заявка 2000104972/13 от 29.02.2000, МКИ7 А23В 4/023); здесь для хранения мяса использовалась смесь поваренной соли с лимонной кислотой и последующая заливка мяса растопленным жиром. "Состав для покрытия мяса и мясных продуктов" (Дибирасулаев М.А. и др., патент №1614167 5 А23 В4/10, заявка от 29.12.1988); здесь использовался консервант на основе сорбиновой кислоты вместе со смесью калиевых и натриевых солей пальмитиновой и стеариновой кислот."Способ хранения охлажденного мяса" (Каухчешвили Э.И. и др., заявка 2548726/28-13 от 29.11.1977, А23В 4/06); здесь для удаления кислорода из мяса была использована насыщающая концентрация углекислого газа. "Способ хранения мяса" (Смольский Т.Н. и др., заявка 2081186/13 от 04.12.1974, А23В 4/14); здесь для обескислороживания мяса был использован аммиак. Для хранения мясопродуктов известен "Пленкообразующий состав для покрытия пищевых продуктов на основе сахароглицерина" (Кафиев Н.М. и др., заявка №93021008/13 от 22.04.1993; 6 А23В 4/10); здесь использовался состав из сахароглицерина, хлористого кальция и моноглицеридов. Особенно интересна "Композиция универсальной многофункциональной пищевой добавки для инъецирования деликатесных цельномышечных мясопродуктов и субпродуктов" (Андреенков В.А. и др., заявка №2002115072/13 от 2002.06.07; 7 A23L 1/318); здесь проводилось «консервирование» говядины, свинины и их цельномышечных продуктов введением пищевой добавки, содержащей аскорбиновую кислоту, калий лимоннокислый, лимонную кислоту, натрий уксуснокислый, эриторбат натрия и фосфаты (без нитритов). Однако подобная пищевая добавка не используется для приготовления фарша для колбасных изделий (колбас, сарделек и сосисок).

Главным недостатком всех перечисленных приемов является то, что не удаляется внутриклеточный кислород, и поэтому не полностью приостанавливаются опасные кислород-зависимые свободно-радикальные реакции. Кроме того, все эти приемы не устраняют ионов железа и кальция (высвободившихся при промоле из мышной ткани), активирующих опасное перекисное окисление липидов. Поэтому все последующие процедуры изготовления колбасных изделий с необходимостью включают в себя обработку фарша нитритами и прочими мощными химическими консервантами и стабилизаторами. Кроме того, перечисленные способы применяются в отношении мяса и цельномышечных мясопродуктов, но не в отношении мясного фарша, предназначенного для изготовления колбас, сарделек, сосисок и т.п.

Как известно, при повреждении мышечных клеток (Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир, 1974) дыхание митохондрий становится неуправляемым, и после исчерпания эндогенных субстратов дыхательной цепи в клетке появляется большое количество активных форм кислорода (в основном - супероксид) и перекисей, с которыми не справляются ни супероксиддисмутаза, ни каталаза, ни пероксидаза, ни мембранные антиоксиданты - токоферол и убихинон. Этот опасный лавинообразный процесс усугубляется молекулами гемоглобина и миоглобина, освобождающимися из тканей при повреждении (из кровеносных капилляров и цитоплазмы) и дополнительно высвобождающими кислород (Wittenberg J. // J.Exper.Biol. 2003, v.206, p.2011-2020; Постникова Г.Б. и др. // Биофизика. 2005, т.50, с.297-306). В результате разрушения клеток мышечной ткани при получении фарша происходит: а) образование большого количества липидных перекисей, возникающих в ходе свободно-радикальных реакций; б) активируются митохондриальные оксидоредуктазы, лизосомальные протеолитические ферменты, фосфолипазы и др.; в) начинается денатурация, агрегация и гидролиз белков; г) нарушается осмотический баланс и высвобождаются ионы кальция и железа; д) возникают условия для обсеменения микроорганизмами. Все это приводит к деструкции, прогорканию и порче фарша и мясопродуктов (Антшюва Л.В. и др. Методы исследования мяса и мясных продуктов. М.: Колос, 2004). При этом утрачивается естественная красно-розовая окраска и приобретается темно-коричневый цвет (из-за перехода оксимиоглобина в метмиоглобин).

Для предотвращения деструкции и прогорклости фарша и изделий из него широко используются следующие меры: охлаждение, вакуумирование, обработка нитритами, введение химических консервантов и стабилизаторов, добавление синтетических антиоксидантов и др. К сожалению, эти меры оказываются эффективными не всегда и не полностью. Откачка воздуха позволяет удалить кислород из воздушного пространства емкости, в которой хранится фарш или мясопродукт (и частично - из межклеточного пространства), но она не удаляет тот кислород, который исходно содержится в цитоплазме клеток, в клеточных мембранах и в кровеносных капиллярах. Образование опасных активных форм кислорода при приготовлении и переработке мяса принято подавлять с помощью большого количества нитритов, обеспечивающих при этом сохранение нужной окраски (Кудряшов Л.С., Баймишев Р.Х. // ИБ Мясные технологии, 2005, N 1, с.20). Нитриты, связываясь в фарше с гемоглобином, миоглобином, митохондриальной цитохромоксидазой и другими гем-белками, блокируют восстановление внутриклеточного кислорода до супероксида. Кроме того, нитриты обладают полезным бактерицидным действием.

Однако нитриты, химические консерванты, синтетические антиоксиданты и стабилизаторы являются далеко не безвредными веществами. Попадая с пищей в организм, они блокируют функционирование многих ферментов и гем-белков человека, приводя к ряду заболеваний, в том числе - онкологических.

Использование фосфатов, широко практикуемое на мясокомбинатах, имеет тот недостаток, что избыточные фосфаты, как давно известно, являются ингибиторами митохондриальной сукцинатдегидрогеназы (Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир, 1974, c.190) и, кроме того, напрямую катализируют реакции образования свободных радикалов, индуцируемых ионами двухвалентного железа (Рощупкин Д.И. и др. В сб: Сверхслабые свечения в биологии. М.: МОИП. 1972. с.75-77). Избыточные фосфаты взаимодействуют в клетках с железо-белками и свободными ионами железа. В результате образуются полимероподобные железо-фосфатные комплексы (Кулаев И.С. Неорганические полифосфаты и их физиологическая роль. М.: Наука, 1975). Они служат мощными прооксидантами, ведущими к перекисному окислению липидов, к "незримой" порче фарша и мясопродуктов. Причем, особенно опасно для потребителя то, что количество липидных перекисей задолго до ощутимого прогоркания может быть столь велико, что, попадая с пищей в организм, они вызывают лавину свободно-радикальных цепных реакций в клетках человека и наносят здоровью огромный вред.

Нитриты, химические консерванты и фосфаты в небольших количествах, казалось бы, не слишком токсичны, но, попадая в организм, они неизбежно срабатывают как "мины замедленного действия". Это постепенно ведет к утрате здоровья и многим тяжелым заболеваниям.

Тем не менее, «нитритно-консервантный» способ получения фарша для изготовления колбасных изделий, предусматривающий обработку нитритами, химическими консервантами и фосфатами, является классическим и повсеместно используется на мясокомбинатах (Рогов И.А. и др. Общая технология мяса и мясопродуктов. М.: Колос, 2000). При этом известны примеры добавления к обычной посолочной смеси (содержащей нитриты и фосфаты) различных природных метаболитов, в частности, таких солей ди- и трикарбоновых кислот, как аскорбинат и цитрат, что обеспечивает более быстрое и равномерное образование цвета и его сохранение в течение длительного времени (Эндел Кармас. Технология колбасных изделий. М.: Лег.-пищ. пром., 1981). Кроме того, в случае вареных мясопродуктов применяют обработку консервантами типа «Аромарос-М», состоящими из пищевых кислот и их солей (Боравский В.А. Энциклопедия по переработке мяса. М.: Солон-пресс, 2002, с.259-260).

Недостатком всех перечисленных способов является получение довольно быстро портящегося и недостаточно качественного целевого продукта, содержащего большое количество нитритов, химических консервантов и фосфатов, а также перекисей липидов и бактерий, представляющих в совокупности реальную опасность для здоровья потребителя.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения может являться патент: «Колбаски белые мюнхенские и способ производства колбасок белых мюнхенских» (Федосеев А.В., заявка 2002126667/13 от 10.08.2002; A23L 1/317); здесь нитриты сами по себе не добавляются, а содержатся в добавляемой петрушке. Этот современный способ является российским аналогом давно известного в Германии способа производства колбасок с использованием сельдерея, содержащего нитриты. Недостатком колбасок является быстрая порча; слишком мал срок хранения - до 48 часов (при 4°С). Процесс изготовления таких колбасок требует высокой оперативности - не более нескольких часов, причем, используется только свежая свинина или (и) телятина. Кроме того, в современный состав входят, помимо прочего, ди-фосфаты и термически окисленное соевое масло, которые не безопасны для здоровья.

В отличие от указанного прототипа и вышеописанных аналогов, технический результат предлагаемого изобретения позволяет получить более качественный и безопасный для потребителя целевой продукт (не содержащий нитритов, фосфатов, опасных окислов и перекисей), с существенным увеличением срока хранения.

Этот результат достигается (при отказе от химических консервантов, фосфатов и нитритов - и свободных, и в составе сельдерея или петрушки), прежде всего, путем использования на определенных этапах промола мяса и куттерования фарша солей ди- и трикарбоновых кислот (являющихся субстратами дыхательной цепи митохондрий и цикла Кребса), специального анти-кислородного буфера и природных антиоксидантов. В результате снижается автолиз (измеренный по мутности при 540 нм), уменьшается денатурация белков (измерено по триптофановой флуоресценции при 340 нм), уменьшается повреждение мембран (измерено по снижению митохондриальной НАДН-оксидазной активности), резко снижается содержание перекисей липидов (определено с помощью ТБК-теста по количеству малонового диальдегида - МДА). При замене фосфатного буфера на анти-кислородный гидрокарбонатный количество перекисей липидов уменьшается на 40%. В таблице 1 приведены некоторые физико-химические свойства свежего говяжьего фарша в зависимости от вида добавок (Векшин H.Л. // Мясные технологии, 2005, №7, с.3-6).

Таблица 1
Некоторые физико-химические свойства говяжьего фарша в зависимости от добавок
Фарш:	D540	Flip (%)	НАДН-оксидаза (мкМ НАДН в мин на мг белка)	МДА (%)
В фосфате (10 г/л)	0,25	85	0,23	100
+ сукцинат (0,8 г/л)	0,18	94	0,06	30
+ цитрат (1 г/л)	0,21	91	0,19	40
В гидрокарбонате (8 г/л)	0,17	100	0,02	60
Примечания: Инкубация фарша с добавками - 10 минут при 20°С.

Было установлено также следующее. Использование глутамата является небезопасным, т.к. количество перекисей липидов в его присутствии возрастает на 40%. Наиболее вредным агентом, блокирующим митохондриальное дыхание и резко активирующим образование перекисей (на 80%), оказался оксалоацетат. Сходным действием обладали фосфаты (Векшин Н.Л. и др. // Мясной ряд, 2005, №2, с.32).

При получении фарша быстрое окисление сукцината или аскорбата в дыхательной цепи митохондрий (и несколько более медленное окисление цитрата и альфа-кетоглутарата в цикле Кребса) сопровождается потреблением кислорода из клеточной цитоплазмы. Такие соли природных ди- и трикарбоновых кислот, как сукцинат, цитрат, альфа-кетоглутарат и аскорбат являются (при физиологических концентрациях) абсолютно безвредными и нетоксичными для человеческого организма. Некоторые ди- и трикарбоновые кислоты (такие как лимонная, аскорбиновая, глутаминовая и др.) уже применяются, как известно, в ряде отраслей пищевой промышленности для придания пище специальных вкусовых качеств и в некоторой степени - для консервирования. Однако они пока не нашли адекватного применения - в качестве активаторов митохондриального дыхания - на важнейших этапах изготовления колбасных изделий.

Способ реализуется следующим образом.

Нитриты, химические консерванты и фосфаты в предлагаемом способе вообще не используются. Промол свежего или замороженного мяса производят в раствор, содержащий соли ди- и трикарбоновых кислот (сукцинат, кетоглутарат и цитрат в концентрации 0,1-10 г/л), стимулирующих митохондриальное потребление кислорода мышечными клетками, а также поддерживающими нейтральный рН. Для более полного исчерпания кислорода при дальнейшем куттеровании применяется анти-кислородный буфер: 1-10 г/л гидрокарбоната натрия, способного выделять углекислый газ, вытесняющего собой кислород. Кроме того, добавляются природные антиоксиданты -токоферол и убихинон - в концентрации 1-100 мг/л. На заключительной стадии в фарш для дополнительного предохранения от порчи добавляют 1-10 г/л аскорбиновой кислоты, способствующей сохранению восстановленного миоглобина, что создает фаршу красно-розовую окраску, а также добавляют 1-10 г/л лимонной кислоты, создающей более кислый рН. Оболочки мясопродукта обрабатывают раствором, содержащим природный протектор олиго-пептидной природы (0,1-10 мг/л грамицидина и актиномицина), легко гидролизуемый в желудке человека, но перед этим защищающий полученные изделия от бактериального заражения извне.

Готовые колбасные изделия имеют лучшее качество, так как не содержат нитритов, химических консервантов, фосфатов, бактерий и перекисей липидов, вследствие чего они безопасны для здоровья потребителя. Они характеризуются существенным увеличением сроков хранения, поскольку изготовляются в условиях полного удаления кислорода солями ди- и трикарбоновых кислот и анти-кислородным буфером. Они дополнительно предохранены от перекисного окисления природными антиоксидантами, а также защищены со стороны оболочки продукта специальным антибактериальным протектором.

Предлагаемый способ позволяет получить целевой продут с улучшенными свойствами, обеспечивающими его длительное хранение и безопасность для потребителя.

Пример:

Приготовление полукопченой колбасы 1-го сорта из подмороженного мяса.

1) Приготовить 12 литров водного раствора, содержащего: поваренную соль - 1,4 кг, сукцинат натрия - 50 г, кетоглутарат натрия - 10 г и цитрат натрия - 5 г. С помощью гидрата окиси натрия довести рН раствора до 7,0-7,5. Охладить раствор до 3-4°С.

2) Говядину жалованную 2-го сорта 40 кг и свинину жилованную полужирную 55 кг подморозить до температуры минус 1-5°С в толще куска (при температуре воздуха минус 7-9°С).

3) Говядину измельчить на блокорезке и сразу начать ее промол в 6 литров вышеуказанного охлажденного раствора, дополнительно добавляя по ходу промола гидрат окиси натрия (при перемешивании) в таком количестве, чтобы рН получаемого говяжьего фарша ни в коем случае не опускался ниже 6.

4) Заложить говяжий фарш в куттер и добавить туда 0,3 кг поваренной соли и 95 г гидрокарбоната натрия. Куттеровать 3-4 минуты до получения фаршевого «зерна» размером 3-4 мм.

5) Свинину измельчить на блокорезке и сразу промолоть (отдельно от говядины) в другие 6 литров охлажденного раствора. В первые минуты после начала промола добавить в волчок (при тщательном перемешивании) к измельченному свиному фаршу, находящемуся в растворе, 2 г токоферола и 1 г убихинона.

6) Заложить полученный свиной фарш во второй куттер и добавить туда 0,7 кг поваренной соли и 95 г гидрокарбоната натрия. Куттеровать 2-3 минуты до получения фаршевого «зерна» размером 5-8 мм.

7) Охладить говяжий и свиной фарши до 1-3°С. После этого - смешать их вместе и добавить специи: чеснок свежий 250 г, сахар 100 г, перец черный 100 г, мускатный орех 50 г, кориандр 25 г, сухое молоко 5 кг. Куттеровать 1-2 минуты при температуре 1-3°С.

8) В конце куттерования добавить 50 г аскорбиновой кислоты и 10 г лимонной кислоты, проверяя чтобы конечный рН фарша был не выше 5,4; в противном случае добавить еще лимонной кислоты.

10) Далее - обычное наполнение оболочек фаршем (диаметр оболочек 50-55 мм; оболочку наполнять плотно).

11) Затем - обычная термообработка (осадка при 4°С в течение 24 часов; подсушка при 60°С в течение 20 минут; обжарка при 85°С в течение 75 минут до характерного цвета; варка при 76°С в течение 25 минут; охлаждение воздухом при 20°С в течение 3 часов; копчение при 40°С до 12 часов; сушка при 11°С и влажности воздуха 74% в течение 24 часов до приобретения упругой консистенции и массовой доли влаги не выше 55%).

12) Полученные изделия следует обработать (обрызгать) со стороны оболочек водным раствором, содержащим олиго-пептидный протектор, а именно: грамицидин (0,5 мг/л) и актиномицин (1 мг/л). Готовые изделия подсушить и затем складировать на холоду.

При получении колбасных изделий предлагаемым способом автолиз снижается в 1,5-2 раза, денатурация и гидролиз белков уменьшаются в 2-3 раза, на половину уменьшается повреждение мембран, а содержание перекисей липидов снижается в 3-4 раза.

Предложенный способ в разных вариантах был использован для изготовления полукопченой колбасы. Изготовленная колбаса имела красно-розовый цвет, плотную и упругую консистенцию, традиционный вкус, без посторонних привкусов. Изделия были отправлены на хранение. Органолептическая оценка продукции (Табл.2) на 30-й день хранения (без упаковки, при температуре 6°С) показала, что поверхность изделий сухая, чистая; вкус традиционный, без замечаний.

Таблица 2
Органолептические свойства безнитритной колбасы на 30-й день хранения
Поверхность	Цвет	Консистенция	Вкус
сухая, чистая	красно-розовый	плотная, упругая	традиционный

Микробиологические испытания в Центре санэпиднадзора в Вятско-Полянском районе Кировской области трех сортов колбас («Городская», «Русская студенческая» и «Туймада») подтвердили, что колбаса, изготовленная и обработанная по новой технологии при хранении даже свыше месяца отвечает всем требованиям по микробиологическим показателям (протоколы от 07.04.2003 и 17.04.2003; 11.02.2004 и 16.03.04), в то время как колбаса, изготовленная по старой технологии (ТУ 10.02.01 114-89), оказалась обсемененной и заплесневела при хранении. Один из протоколов бак-анализов приводится ниже:

Таблица 3
ПРОТОКОЛ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ КОЛБАСНЫХ ИЗДЕЛИЙ И ПРОДУКТОВ ИЗ МЯСА
№ п/п	Наименование образца	КМАФАиМ КОЕ/г	БГКИ /коли-формы/	S.aureus	Сульфитредуцирующие клостридин	Патогенные м/о, в т.ч. сальмонеллы
	Пробы от 11.02.04	Результат исследования	Доп. Уровень. Не более	Результат исследования	Масса в г. в кот. Не допускается	Результат исследования	Масса в г. в кот. Не допускается	Результат исследования	Масса в г. в кот. Не допускается	Результат исследования	Масса в г. в кот. Не допускается
	Русская студенческая	<1·101<1·101<1·101	103103103	В 1.0 не Обн.	В 1.0 не Доп.	В 1.0 не Обн.	В 1.0 не Доп.	В 0.01 не обн.	В 0.01 не доп.	В 25.0 не обн.	В 25.0 не обн.
	Туймада обработ. Протектором говяжья обработ. Протектором	-	-	В 1.0 не Обн.	В 1.0 не Доп.	В 1.0 не Обн.	В 1.0 не Доп.	В 0.01 не обн.	В 0.01 не доп.	В 25.0 не обн.	В 25.0 не обн.
	Туймада не обработ. Протектором говяжья не обработ. Протект.	-	-	В 1.0 Обн.В 1.0 не обн.	В 1.0 не Доп.	В 1.0 не Обн.	В 1.0 не Доп.	В 0.01 не обн.	В 0.01 не доп.	В 25.0 не обн.	В 25.0 не обн.
				В 1.0 не Обн.	В 1.0 не Доп.	В 1.0 не Обн.	В 1.0 не Доп.	В 0.01 не обн.	В 0.01 не доп.	В 25.0 не обн.	В 25.0 не обн.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет улучшить потребительские качества целевых продуктов и существенно удлиняет сроки хранения при полном отказе от добавления нитритов, химических консервантов и фосфатов.

Вместе с тем, данный способ, в принципе, совместим с традиционной технологией, т.е. на конечном этапе приготовления фарша в него могут быть при необходимости внесены любые ингредиенты, традиционно используемые в производстве колбас, сарделек и сосисок.

Способ приготовления колбасных изделий, предусматривающий промалывание свежего или замороженного мяса, куттерование полученного фарша с добавлением поваренной соли, внесение специй, наполнение оболочек и последующую термообработку, отличающийся тем, что фарши из говядины и свинины готовят отдельно, причем промалывание осуществляют в раствор, содержащий сукцинат, кетоглутарат и цитрат в концентрации 0,1-10 г/л, при этом в начале промола в свиной фарш добавляют токоферол с убихиноном, при куттеровании вводят гидрокарбонат натрия в концентрации 1-10, г/л,осуществляют смешение фаршей и добавляют аскорбиновую и лимонную кислоту в концентрации 0,1-10 г/л, для защиты изделия от бактериального заражения, оболочки обрабатывают раствором, содержащим 0,1-10 мг/л грамицидина и актиномицина.