Экспериментальное обоснование и практическое использование оптического излучения и биологически активных добавок для улучшения качественных характеристик мяса

На правах рукописи

Тихонов Сергей Леонидович

Экспериментальное обоснование и практическое использование оптического излучения и биологически активных добавок для улучшения качественных характеристик мяса и мясопродуктов при стрессе убойных животных

Специальность 05.18.15 - товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Кемерово 2008

Работа выполнена на кафедре биотехнологии, товароведения и управления качеством в ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

Научный консультант: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор биологических наук, профессор

Позняковский Валерий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Азин Дмитрий Леонидович,

доктор технических наук

Гуринович Галина Васильевна,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ранделин Александр Васильевич

Ведущая организация: - Государственное учреждение «Сибирский

научно-исследовательский и проектно-

технологический институт переработки

сельскохозяйственной продукции»

СО РАСХН (г. Новосибирск)

Защита состоится «25» апреля 2009г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д212.089.02 при ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г.Кемерово, бульвар Строителей, 47, ауд. 1217, факс (38-42) 73-40-07.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

Автореферат разослан « » 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета И.А. Бакин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Проблема производства высококачественных продуктов питания является важной государственной задачей, поскольку это связано с социальной стабильностью общества, здоровьем населения и продовольственной безопасностью страны. В государственной программе «Развитие сельскохозяйственного производства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 гг.», доля импортного мяса и мясопродуктов должна снизиться до 25% против 35% в настоящее время.

Поэтому повышение производства мяса, мясопродуктов и обеспечение их качества следует отнести к первоочередным задачам, учитывая ценовую политику и значение этих продуктов в питании человека.

При производстве говядины на убойных животных действуют многочисленные стресс-факторы, вызывающие в организме эндокринно-метаболические сдвиги. В результате изменения гомеостаза происходят ощутимые потери количества и качества мясного сырья.

Действие стресса, низкий уровень стрессоустойчивости животных приводит к изменениям потребительских свойств мяса: у говядины появляются признаки DFD и отклонения в процессе автолиза, что существенно затрудняет ее использование для производства мясных продуктов (И.А. Рогов, А.Б. Лисицин, Л.С. Кудряшов, Л.В. Антипова, И.А. Глотова, Г.В. Гуринович, В.И. Криштафович и др.).

В этой связи следует отметить возможность положительного воздействия оптического излучения на убойных животных - вкусовые достоинства и пищевую ценность мяса (В.И. Грачев, В.Е. Илларионов, и др.).

Однако отсутствие у разработчиков объективного понимания механизма действия света разного диапазона на живой организм не позволяет решить практические задачи повышения качества мясного сырья и мясопродуктов.

С этих позиций нами выбран универсальный адаптационный фактор - синий свет с различными диапазонами волн для коррекции негативного влияния стрессов при промышленном производстве мяса, а обоснование светового воздействия является отправным моментом для последующих исследований в этой области товароведения.

Проблема транспортного стресса у убойных животных и сохранение качественных характеристик мяса может также решаться использованием биологически активных добавок (БАД), путем их включения в рацион животных.

Что касается повышения пищевой ценности мясопродуктов, то эти вопросы могут решаться за счет обогащения их рецептурного состава незаменимыми нутриентами, главным образом витаминами и минеральными веществами. Разработка и производство обогащенных продуктов - наиболее быстрый и эффективный способ коррекции питания и профилактики распространенных алиментарных заболеваний (В.А. Тутельян, В.Б. Спиричев, В.М. Позняковский и др.). Это направление является приоритетным в реализации государственной концепции политики здорового питания населения Российской Федерации и требует своего развития, создания новых рецептур и здоровьесберегающих технологий (В.И. Покровский, Г.А. Романенко, Г.Г. Онищенко, Н.Ф. Герасименко).

Цель и задачи исследований. Цель работы – экспериментальное обоснование и практическое использование биологически активных добавок и оптического излучения для улучшения качественных характеристик мяса и мясопродуктов в условиях стресса убойных животных.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

- разработать рецептуру, технологию БАД «Ферроуртикавит» с антистрессовым действием и провести ее товароведную оценку;

- экспериментально обосновать использование БАД «Ферроуртикавит» и оптического излучения синего спектра для улучшения потребительских и технологических свойств мяса при стрессе убойных животных;

- разработать способ определения стрессоустойчивости убойных животных, как фактора формирующего качество мяса;

- провести сравнительную комплексную товароведную оценку говядины с разным уровнем стрессоустойчивости убойных животных при транспортном стрессе;

- исследовать профилактическую эффективность БАД «Ферроуртикавит», янтарной кислоты при транспортировании стрессочувствительных животных и дать товароведную характеристику мясного сырья;

- изучить влияние оптического излучения разного спектра на сроки хранения охлажденного мяса стрессочувствительных животных с отклонениями в процессе автолиза;

- обосновать экономическую эффективность использования оптического излучения, БАД «Ферроуртикавит» и янтарной кислоты при производстве говядины;

- разработать рецептуру, технологию и исследовать потребительские свойства колбасных изделий, обогащенных БАД.

Научная новизна:

- экспериментально обоснована рецептура и технология антистрессовой БАД «Ферроуртикавит»;

- впервые изучены потребительские и технологические свойства мяса при экспозиции убойных животных синем светом и использовании в рационе БАД «Ферроуртикавит». Показано положительное действие вышеуказанных факторов на качественные характеристики мяса при стрессе убойного скота;

- предложен новый способ определения стрессоустойчивости убойных животных, позволяющий прогнозировать потребительские свойства мяса.

Использование БАД «Ферроуртикавит» при транспортировании стрессочувствительных убойных животных, предупреждает образование говядины с DFD- свойствами; апробирован способ профилактики транспортного стресса у бычков, улучшающий качественные характеристики мяса.

Получены материалы по положительному влиянию оптического излучения синего, зеленого и красного спектров на сроки хранения охлажденного мяса с отклонениями в процессе автолиза; предложен способ увеличения сроков реализации говядины.

Разработаны рецептура и технология детских вареных колбасок «Бодрячок», обогащенных микронутриентами.

На основании полученных данных вышеуказанную работу можно идентифицировать как новое научное направление в области обеспечения качественных характеристик мяса и мясопродуктов в условиях стресса убойных животных.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Разработаны, апробированы и внедрены новые способы, обеспечивающие улучшение потребительских свойств мяса и мясопродуктов:

- повышение прироста живой массы бычков при интенсивной технологии производства говядины (патент №2336694) (крестьянское хозяйство «Камень» Троицкого района Челябинской области);

- увеличение сроков хранения охлажденного мяса с DFD - свойствами (изобретение №200712291);

- определение стрессоустойчивости у бычков (патент №2292197);

- профилактика транспортного стресса у телят (патент №2262347) (мясоперерабатывающее предприятие ООО «Заготсервис» г.Куртамыш Курганская область);

Экспериментально обоснована новая формула БАД «Ферроуртикавит», которая была использована для решения проблемы транспортного стресса и обеспечения необходимого качества исходного мясного сырья. Внедрена на ООО «Люцэвита» (г. Троицк, Челябинская область). Новизна предложенной формулы подтверждена патентом №2284704.

Разработана и утверждена техническая документация: ТУ и ТИ 9213-001-02068315-04 на детские колбаски «Бодрячок», обогащенные витаминами и пищевой костной мукой. Новые мясные продукты внедрены на предприятии ООО «Куртамышские мясопродукты» (г. Куртамыш, Курганская область).

Результаты исследований использованы при выполнении государственного контракта (2008г.) с Министерством сельского хозяйства Челябинской области в направлении повышения эффективности производства и качества продукции животноводства, путем экспозиции животных светом синего спектра и внедрены в колхозе «Рассвет» Увельского района Челябинской области.

Полученные в работе экспериментальные данные использовались при составлении практического руководства:

- «Применение видимого света для повышения приростов живой массы и улучшения качества говядины при технологических стрессах у крупного рогатого скота». М.: Спутник, 2007- 14с.;

методических рекомендаций:

- «Применение видимого света для увеличения сроков хранения охлажденного мяса с отклонениями в процессе автолиза». М.: Спутник, 2007.- 16 с.;

- «Использование БАД «Ферроуртикавит» и янтарной кислоты в профилактике негативного влияния транспортного стресса у бычков на качество мяса». Троицк.: УГАВМ, 2006.- 10 с.

На основании проведенных исследований разработано наставление по применению БАД «Ферроуртикавит» в животноводстве и ветеринарии, утвержденное Министерством сельского хозяйства и Департаментом ветеринарии Челябинской области.

Материалы проведенных исследований легли в основу издания монографий:

- «Биологически активные добавки при транспортном стрессе». М.: Спутник, 2005.- 124 с., (в соавторстве);

- «Стресс и качество мяса». Троицк, 2007.-156 с.;

- «Применение биологически активных и пищевых добавок для улучшения потребительских свойств мяса и мясопродуктов». Троицк, 2007. -192 с.

Результаты исследований используются в учебном процессе для студентов Кемеровского технологического института пищевой промышленности и Уральской государственной академии ветеринарной медицины по специальности: «Товароведение и экспертиза продовольственных товаров», «Технология мяса и мясопродуктов», «Технология производства и переработки продуктов животноводства».

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международном симпозиуме «Научные основы обеспечения защиты животных от экотоксикантов, радионуклидов и возбудителей опасных инфекционных заболеваний» Казанской государственной академии ветеринарной медицины (г. Казань, 2005); V-й межвузовской научно-практической конференции «Экономика и социум на рубеже веков» (г. Челябинск, 2005); Международной научно-практической конференции (г. Новосибирск, 2005); Международной научно-практической конференции «Наука - агропромышленному производству и образованию», посвященной 75- летию УГАВМ (Троицк, 2005); 2-ой Российской научно-практической конференции Оренбургского государственного аграрного университета «Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика» (Оренбург, 2005); научно-практической конференции фармакологов Российской Федерации (Троицк, 2007); на отчетных научно-практических конференциях Уральской государственной академии ветеринарной медицины «Актуальные проблемы ветеринарной медицины, животноводства и товароведения» (2000 – 2008 гг.).

Публикация результатов исследований. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 47 научных работах, в том числе в 3 монографиях, 12 журналах, рекомендованных ВАК, описаниях 4 патентов и 1 заявки на изобретение с решением на выдачу патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 11 глав, в том числе введения, обзора литературы, объектов и методов испытаний, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Текст диссертационной работы изложен на 248 страницах, содержит 72 таблицы, 17 рисунков и 425 литературных источников, из них 355 отечественных и 70 зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- рецептура, технология и товароведная оценка БАД «Ферроуртикавит»;

- результаты использования БАД «Ферроуртикавит» и оптического излучения синего спектра, свидетельствующие об улучшении потребительских и технологических свойств мяса при стрессе убойных животных;

- комплексная товароведная оценка мяса убойных животных с разным уровнем стрессоустойчивости;

- способ профилактики транспортного стресса стрессочувствительных животных, подтверждающий эффективность БАД «Ферроуртикавит», янтарной кислоты и способствующий улучшению качественных характеристик мяса;

- способ, увеличивающий сроки хранения охлажденного мяса;

- рецептура, технология и потребительские свойства детских вареных колбасок, обогащенных микронутриентами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении дано обоснование актуальности проблемы, сформулированы цель и задачи, изложена научная новизна и практическая значимость.

Глава 1. Обзор литературы. Представлен обзор отечественной и зарубежной литературы посвященный механизму действия оптического излучения на биообъекты, влиянию стресса на потребительские свойства мяса. Рассмотрена возможность использования БАД при производстве говядины и мясопродуктов для обеспечения качественных характеристик и регламентируемых показателей пищевой ценности.

Глава 2. Организация эксперимента, объекты и методы исследований. Дано описание эксперимента, объектов и методов испытаний качества и безопасности мяса и мясопродуктов. Исследования выполнены на базе кафедры биотехнологии, товароведения и управления качеством Кемеровского технологического института пищевой промышленности и в межкафедральной лаборатории Уральской государственной академии ветеринарной медицины в соответствии со схемой, представленной на рисунке 1.

Результаты собственных исследований включают три основных раздела улучшения качества мяса и мясопродуктов:

- при стрессе убойного скота в период производства говядины;

- при стрессе в период перевозки и реализации животных;

-при переработке мяса в период хранения и производства мясопродуктов.

Цикл исследований состоит из нескольких взаимосвязанных этапов.

На первом этапе разработана рецептура, технология и дана товароведная оценка БАД «Ферроуртикавит», которая была использована для улучшения качества говядины при стрессах, вызванных технологией выращивания и транспортированием убойных животных.

На втором - проведены два эксперимента по изучению влияния оптического излучения синего спектра (СС) и БАД «Ферроуртикавит» на качественные характеристики мяса при стрессах в период выращивания убойных животных. Предварительно изучены прирост живой массы, мясная продуктивность и гематологические показатели убойных животных, как факторы, подтверждающие эффективность применения БАД, света и формирующие качество мяса.

В первом эксперименте сформированы две группы бычков черно-пестрой породы по 10 голов в каждой. Первая группа – контрольная. Животные второй группы дополнительно к основному рациону получали БАД в дозе 50 мг/кг в форме 10% водного раствора в течение 10 дней, курс повторяли каждые 3 месяца выращивания и откорма животных.

Во втором эксперименте, по принципу аналогов, сформированы две группы бычков черно-пестрой породы по 10 голов в каждой. Первая группа – контрольная, вторая – опытная (экспозиция животных СС). Экспозицию убойного скота проводили синим светом интенсивностью светового потока 35 мкВт/см, мощностью 15 Дж/с в течение 15 мин, два раза в день при помощи светодиодного устройства «Аверс-Сан» (г. Москва, НПК «Аверс»). Данное светодиодное устройство включает встроенные в хромированном отражателе диаметром 4,0-5,0 см 20 светодиодов, излучающих видимый свет длиной волны 430, 435, 440, 450, 460 нм, по 4 светодиода с одинаковыми длинами волн, соответственно. Светодиоды располагают на высоте 45-55 от спины бычка.

Одним из этапов работы явилась разработка способа определения стрессоустойчивости убойного скота и сравнительная товароведная оценка говядины с разной стрессочувствительностью животных при транспортном стрессе (третий этап). Для эксперимента были сформированы две группы бычков черно-пестрой породы по 10 голов в каждой. Первая группа – стрессочувствительные, вторая - стрессоустойчивые. Животных транспортировали для убоя на расстоянии 108 км. Обоснованием выбора расстояния является то, что перевозка убойного скота более чем на 130 км, считается экономически нецелесообразной, т.к. потеря живой массы животных в пути становится критической и достигает 10-15%.

На четвертом этапе исследовано влияние БАД «Ферроуртикавит и янтарной кислоты на качественные характеристики мяса стрессочувствительных животных в условиях транспортного стресса. Сформированы две группы стрессочувствительных бычков черно-пестрой породы по 10 голов в каждой.

Бычки первой группы получали основной рацион, животные второй группы дополнительно к основному рациону получали внутрь БАД «Ферроуртикавит» в дозе 100 мг/кг ежедневно в течение 14 дней и янтарную кислоты в количестве 50 мг/кг в форме 10% водного раствора однократно перед перевозкой.

Рисунок 1- Общая схема исследований

На пятом этапе изучено влияние оптического излучения зеленого, красного и синего спектров с интенсивностью светового потока 35 мкВт/см, мощностью 15 Дж/с на сроки хранения охлажденного мяса стрессочувствительных животных контрольной группы, использованных на четвертом этапе.

Шестой этап посвящен расчету экономической эффективности использования БАД и оптического излучения при промышленном производстве говядины.