Введение
Промышленное производство колбасных изделий осуществляют на индустриальных технологических комплексах [1]. Для правильной интерпретации вопросов пищевой ценности мясных продуктов необходимо иметь объективное представление прежде всего об общем химическом составе мясного сырья. В большинстве источников научно-технической информации общий химический состав мясного сырья включает массовую долю влаги, белка, жира и минеральных веществ. Массовая доля углеводов в мясном сырье принимается во внимание значительно реже, хотя они составляет по разным источникам от 0,2 % до 1,0 % [2, 3] и даже до 1,35 %. При этом после убоя животных в мясе происходит распад основного углевода мышечной ткани – гликогена, идущий с разной интенсивностью и глубиной в зависимости от многих условий, прежде всего его начального количества. Наряду с определением общего химического состава (ОХС) в европейских технологиях при классификации мясных продуктов и определения их сортности применяется несколько соотношений: это соотношения содержания соединительнотканных белков (СТБ) к общему белку (Q1), воды к белку (Q2) и жира к белку (Q3) [Австрия]. В США для характеристики отношения содержания воды к белку используется термин «MPR» – «Moisture Protein Ratio». В отечественных методиках при определении качества мяса продуктивных животных используют белково-жировое отношение и показатель спелости мяса – отношение содержания жира к содержанию влаги в средней пробе. Говядина считается спелой, если этот показатель равен 20±5, что соответствует высшей и средней категориям упитанности.
Методология
Нами на основании анализа литературных данных по ОХС мясного сырья различных видов проведены статистические расчеты соотношения содержания основных пищевых веществ, результаты которых приведены в таблице 1. Таблица 1 Уравнения регрессии расчета общего химического состава мясного сырья Вид мяса Соотношения веществ Уравнение регрессии R2 Кол-во образцов Свинина Вода/белок y = 3,4910*x + 1,1844 0,9837 80 Белок/вода y = 0,2818*x – 0,0658 0,9837 80 Жир/белок y = -4,5463*x + 98,965 0,9899 80 Белок/жир y = -0,2177*x + 21,714 0,9899 80 Вода/жир y = -0,7696*x + 77,223 0,9983 80 Жир/вода y = -1,2971*x + 100,21 0,9983 80 Зола/белок y = 0,0485*x + 0,0404 0,9110 58 Зола/жир y = -0,0109*x + 1,0952 0,8211 97 Говядина Вода/белок y = 3,4752*x + 2,569 0,9651 132 Белок/вода y = 0,2777*x – 0,0666 0,9651 132 Жир/белок y = -4,3814*x + 94,361 0,9501 128 Белок/жир y = -0,2169*x + 21,413 0,9501 128 Вода/жир y = -0,7663*x + 77,23 0,9948 132 Жир/вода y = -1,2982*x + 100,32 0,9948 132 Зола/белок y = 0,0423*x + 0,1397 0,8117 112 Зола/жир y = -0,0091*x + 1,0454 0,7748 150 Баранина Вода/белок y = 3,518*x + 1,4304 0,9662 143 Белок/вода y = 0,2746*x + 0,2021 0,9662 143 Жир/белок y = -4,5371*x + 97,7 0,9803 143 Белок/жир y = -0,2161*x + 21,456 0,9803 143 Вода/жир y = -0,816*x + 77,403 0,9979 143 Жир/вода y = -1,2767*x + 98,867 0,9979 143 Зола/белок y = 0,052*x + 0,0348 0,6447 61 Зола/жир y = -0,0005*x + 1,0475 0,1313 82 Анализ полученных данных показывает высокий уровень корреляции между содержанием воды и белка, а также жира и белка. Взаимосвязь золы и белка более тесная, чем золы и жира. Разное количество образцов для одного вида мясного сырья обусловлено исключением грубых ошибок. Среднее соотношение воды к белку составило для свинины 3,59±0,20, для говядины – 3,61±0,16, для баранины – 3,61±0,18. Среднее соотношение золы к белку составило для свинины 0,051±0,005, для говядины – 0,050±0,004, для баранины – 0,054±0,002 и, следовательно, соотношение золы к белку также можно использовать в качестве базового при расчете ОХС мясного сырья.
Результаты
Уравнения регрессии расчета общего химического состава мясного сырья Вид мяса Соотношения веществ Уравнение регрессии R2 Кол-во образцов Свинина Вода/белок y = 3,4910*x + 1,1844 0,9837 80 Белок/вода y = 0,2818*x – 0,0658 0,9837 80 Жир/белок y = -4,5463*x + 98,965 0,9899 80 Белок/жир y = -0,2177*x + 21,714 0,9899 80 Вода/жир y = -0,7696*x + 77,223 0,9983 80 Жир/вода y = -1,2971*x + 100,21 0,9983 80 Зола/белок y = 0,0485*x + 0,0404 0,9110 58 Зола/жир y = -0,0109*x + 1,0952 0,8211 97 Говядина Вода/белок y = 3,4752*x + 2,569 0,9651 132 Белок/вода y = 0,2777*x – 0,0666 0,9651 132 Жир/белок y = -4,3814*x + 94,361 0,9501 128 Белок/жир y = -0,2169*x + 21,413 0,9501 128 Вода/жир y = -0,7663*x + 77,23 0,9948 132 Жир/вода y = -1,2982*x + 100,32 0,9948 132 Зола/белок y = 0,0423*x + 0,1397 0,8117 112 Зола/жир y = -0,0091*x + 1,0454 0,7748 150 Баранина Вода/белок y = 3,518*x + 1,4304 0,9662 143 Белок/вода y = 0,2746*x + 0,2021 0,9662 143 Жир/белок y = -4,5371*x + 97,7 0,9803 143 Белок/жир y = -0,2161*x + 21,456 0,9803 143 Вода/жир y = -0,816*x + 77,403 0,9979 143 Жир/вода y = -1,2767*x + 98,867 0,9979 143 Зола/белок y = 0,052*x + 0,0348 0,6447 61 Зола/жир y = -0,0005*x + 1,0475 0,1313 82 Анализ полученных данных показывает высокий уровень корреляции между содержанием воды и белка, а также жира и белка. Взаимосвязь золы и белка более тесная, чем золы и жира. Разное количество образцов для одного вида мясного сырья обусловлено исключением грубых ошибок. Среднее соотношение воды к белку составило для свинины 3,59±0,20, для говядины – 3,61±0,16, для баранины – 3,61±0,18. Среднее соотношение золы к белку составило для свинины 0,051±0,005, для говядины – 0,050±0,004, для баранины – 0,054±0,002 и, следовательно, соотношение золы к белку также можно использовать в качестве базового при расчете ОХС мясного сырья. Полученные результаты можно использовать при проектировании различных мясных продуктов путем внедрения их в существующие программы прогнозирования химического состава готовых продуктов.
Результаты
При проектировании мясных продуктов с помощью различных машинных программ («Оптимит», «Конструктор рецептур» и др.) используются эмпирические выражения, описывающие взаимосвязь отдельных макрокомпонентов в мясном сырье. Следует отметить, что при определении общего химического состава с использованием современных анализаторов типа «FoodScan 2», принцип действия которых основан на исследовании свойств материалов в ближней инфракрасной области, при обработке результатов применяются аналитические методы, описывающие взаимодействие содержания разных пищевых веществ друг на друга. В работе профессора Жаринова А.И [4] описан способ расчета химического состава мясного сырья по методу Бэкбока. Согласно этому методу количественное содержание белка (Б, %) в мясе можно определить путем вычитания из 100 % общего содержания количества жира (Ж, %) и умножения разности на 0,22. При суммировании общего содержания жира, белка и золы (З, %), при этом содержание золы принято в 1 %, можно по разности определить (1) содержание влаги (W, %). Расчета содержания жира по массовой доле влаги для говядины проводится по формуле (2). В работе немецкого исследователя Арнета (Arneth W.) приведены аналогичные эмпирические выражения (4-5) для расчета общего химического состава мясного сырья. В дальнейшем автором некоторые формулы (6 и 7) были уточнены [5-8]. Позднее для расчета массовой доли жира было принято еще одно уточнение (8) и на рис. 1 дана графическая интерпретация этой методики. W = 100 - (Б + Ж + З) (1) Ж = 100,6 - (W*1,3) (2) W = 78,3 - (Ж*0,80) (3) Ж = 97,7 - (W*1,24) (4) Б = 20,3 - (Ж*0,19) (5) W = 76,5 - (Ж*0,76) (6) Ж = 100 - (W*1,31) (7) W = 77 - (Ж*0,77) (8)
Обсуждение
Учитывая прямо пропорциональную зависимость содержания белка к содержанию золы на уровне около 0,06 и принимая величину числа Федера равной 3,62, для расчета содержания белка в мясном сырье можно применить формулу (9). Б = 21, 2 – (Ж*0,212) (9) Рисунок 1 – Зависимость массовой доли влаги от массовой доли жира в мясном сырье При этом сначала по инструментально определенной массовой доле влаги мясного сырья рассчитывается содержание жира (8), затем с по полученному содержанию жира определяется количество белка согласно выражению (9), потом определяется содержание золы, умножая количества белка на 0,06. Количество углеводов определяется вычитанием из 100 % воды, жира, белка и золы. По нашему мнению, такая последовательность расчета является наиболее рациональной. В начале проводят инструментальное определение массовой доли влаги (влажности) мясного сырья на первом этапе и затем дальнейший расчет остальных компонентов химического состава по выше приведенным выражениям.
Обсуждение
На протяжении последних десятилетий одним из трендов в пищевой промышленности является снижение потребления животных жиров. Это обусловлено тенденциями в области здорового питания. Наряду с контролем содержания жира при определении качества и сортности мясных продуктов принимается во внимание и соотношение мышечного и соединительнотканного белка – с увеличением соотношений жира к белку и соединительнотканных белков к мышечному белку в Австрии и Германии понижают сортность готовых колбасных изделий. Разработано программное обеспечение на языке C# и зарегистрировано в реестре Федеральной службе по интеллектуальной собственности как «Программа проектирования колбасных изделии на основе изменения общего химического состава фарша» (Свидетельство государственной регистрации № 2023687324 от 13.12.2023) В основе разработанной программы лежит допущение о соблюдении материального баланса во время массообменных процессов (осадки, копчения, сушки-созревания). При этом использованы некоторые постоянные, в том числе соотношение содержания воды и белка в мясном сырье, составляющее в пределах 3,6-3,7 («число Федера») и соотношения минеральных веществ и жира, составляющее около 0.05 [3]. В программе имеется банк данных об общем химическом составе мясного сырья и используемых в колбасном производстве пищевых добавок, составленный на основе анализа состава мясного сырья и добавок. При работе с программой оператором выбирается рецептурный состав ингредиентов, количество их в процентном отношении в рецептуре, установленной технической документацией (технологическими инструкциями). Вводится нормированное значение влажности готового продукта, регламентируемыми стандартами - техническими условиями. На рисунке 2 представлено отображение интерфейса программы с примером расчета для колбасы «Брауншвейгская полусухая» (ГОСТ Р 55456-2013).
Выводы
Рисунок 2 – Интерфейс программы Наряду с отображением общего химического состава фарша и готового продукта при нормированном содержании влаги, программа рассчитывает и общий химический состав продукта при реальной влажности готового изделия, полученной принятыми физико-химическими методами. В дополнение программа рассчитывает выход продукции, соотношение воды и белка, жира и белка, а также величину показателя активности воды (аw). Разработанная программа может быть полезна как при проведении научных исследований, так и в ежедневной практике технологов колбасного производства в качестве простого и доступного инструмента, в том числе позволяющему повысить качество информации о пищевой ценности продукта при ее маркировке.