Разработка технологии получения препарата из слюнных желез убойных животных и пути использования его в мясной промышленности

ХХУ1 съездом КПСС и Продовольственной программой СССР на период до 1990 года, принятой майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, перед специалистами мясной промышленности поставлена задача в возможно сжатые сроки обеспечить производство в широком ассортименте высококачественных мясных продуктов питания /I, 2/.

В последние годы ученые и практики мясной индустрии многих стран уделяют большое внимание вопросам, связанным с созданием условий, исключающих загрязнение мяса микрофлорой, и гарантирующих безопасность употребления его в пищу. Особую угрозу для потребителя представляют микроорганизмы, участвующие в процессах гнилостного распада мяса и являющиеся причиной большинства отравлений, вызываемых мясными продуктами /104,159,160/.

В настоящее время в промышленных условиях внедряется такая техника и технология, которые удовлетворяют современным требованиям санитарии и гигиены и предупреждают пищевые интоксикации. Наряду со строгим санитарным контролем скота и соблюдением правил гигиены при убое, переработке, упаковке и реализации мясопродуктов, в мировой практике используют способы стерилизации мяса замораживанием, обработкой паром, горячей водой, СВЧ-энер-гией, облучением ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, ультразвуковыми колебаниями и т. д. /4,54,56,67,74/.

Все более широкое распространение получают разнообразные химические методы консервирования мяса с помощью веществ, подавляющих рост и развитие бактерий, дрожжей, плесеней. К числу консервантов, широко используемых в мясной промышленности, относятся поваренная соль, нитриты, нитраты, некоторые органические кислоты, эфиры, фитонциды, активные и инертные газы и др. /49, 61,47,10,42,128,70,45,52,153,190/,.

В периодической литературе и патентной документации появляются сообщения о высокой стерилизующем эффекте, который достигается при обработке мяса синтетическими антибиотиками, ферментами растительного или микробиального происхождения, алкалоидами, сапонинами и т. п. /7,10,16,27,46,65,175/. Однако эти препараты, при производстве которых, как правило, осуществляются многоступенчатые технологические процессы, являются дорогостоящими и в ряде случаев не лишены токсических свойств.

Вместе с тем при переработке скота на пищевые и медицинские цели накапливаются разнообразные отходы, содержащие биологически активные вещества, оказывающие бактерицидный или бактериостати-ческий эффект. Рациональное использование таких отходов является важной и актуальной народнохозяйственной задачей.

Среди вторичных продуктов убоя скота, не имеющих самостоятельного пищевого значения, наше внимание привлекли слюнные железы, содержащие фермент лизоцим, обладающий широким спектром противомикробного действия и уже неоднократно успешно использовавшийся различными исследователями в качестве биологического антисептика /27,30,34,35,189,152/.

Принимая во внимание достаточно большие ресурсы этого сырья (ежегодно можно собирать до 36 450 т слюнных желез), а также учитывая известные литературные данные о том, что концентрация лизо-цима в слюне значительно превышает уровень этого фермента во многих других органах и тканях животных /13/, мы поставили перед собой задачу изучить возможности выделения из слюнных желез убойных животных веществ, обладающих противомикробным действием и создать препарат, способствующий улучшению санитарного состояния мясного сырья и удлинению сроков его хранения.

В настоящей диссертационной работе изложены результаты экспериментов, обосновывающие технологию получения такого препарата, и представлены данные по изучению его свойств и использованию в мясной промышленности в качестве консерванта.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Одной из важнейших задач, стоящих перед мясной промышленностью в XI пятилетке" является производство в широком ассортименте высококачественных продуктов питания. Поскольку мясо относится к числу скоропортящихся продуктов, в центре внимания специалистов отрасли должны находиться вопросы, связанные с созданием производственных условий, исключающих загрязнение мяса микрофлорой и гарантирующих безопасность употребления его в пищу по микробиологическим показателям.

Существующие в настоящее время способы стерилизации мяса паром, горячей водой, а в некоторых случаях — СВЧ-энергией, облучением ультрафиолетовыми или рентгеновыми лучами приводят к определенным изменениям в молекулах жиров, белков, витаминов мяса, вследствие протекания многочисленных реакций. Результатом этих изменений является снижение пищевой и биологической ценности мясопродуктов.

Большой интерес представляют также химические методы консервирования мяса. Ниже приводится критический анализ результатов исследований отечественных и зарубежных авторов, опубликованных, в основном, за последние годы в периодической литературе и патентной документации, касающихся качественного и количественного состава микрофлоры мяса и подавления развития микроорганизмов химическими консервантами.

I.I. Микрофлора мяса и последствия ее развития.

В свете современных представлений мясо, получаемое от убоя здоровых и отдохнувших животных, практически не содержит микроорганизмов, и принято считать, что микрофлора из пищеварительного тракта проникает в различные органы и ткани только при заболевании животного или понижении резистентности организма.

Загрязнение мяса, используемого для выработки мясопродуктов и реализация через торговую сеть населению, как правило, происходит экзогенным путем — при разделке туш, хранении и транспортировке мяса, при его переработке вследствие попадания бактерий с кожного покрова животного, из содержимого желудочно-кишечного тракта, с водой, используемой для туалета туш, из воздуха, транспортных средств, с одежды и обуви работников и т. д. /20, 67, 169, 179/.

В настоящее время не вызывает сомнений, что интенсивность размножения микробов и их проникновения в ткани зависит от первоначальной степени обсеменения туши, температуры и относительной влажности воздуха, санитарного состояния окружающей среды и ряда других факторов /67,96/. Определенное влияние на бактериологические показатели мяса оказывают и способы убоя животных. Проведенное сравнительное гигиеническое исследование говяжьих туш после убоя в горизонтальном и вертикальном положении на конвейере показало, что в последнем случае достигается ряд преимущества основном за счет улучшения санитарно-гигиенического состояния туши /106/.

Микрофлора парного мяса здоровых животных представлена ограниченным количеством родов и видов микроорганизмов. Размножение бактерий происходит медленно и лаг-фаза длится не менее 40 часов. Среди микрофлоры, контаминирующей мясо, могут встречаться организмы, являющиеся возбудителями ящура, пастереллеза, бруцеллеза, туберкулеза, Ку-лихорадки, туляремии, лептоспирозов, листерелле-за и др. /III, 112/. В бактериологическом исследовании парного говяжьего мяса (182 образца) было установлено общее количество клеток бактерий в I г от I06 до I08 /177/. При этом количество энтеробактерий и бактерий группы кишечной палочки составляло.

I04-I06, E. coli I03-I05, Д-стрептококков I02-I04, Staphylococ2 cus aureus 3−10, C. perfringens менее 10. В 32 образцах были зарегистрированы единичные количества сальмонелл. Близкая картина наблюдалась группой итальянских авторов /101/. Проведенные на протяжении года исследования смывов 6 частей 25 туш телят и 25 говяжьих туш (шеи, лопатки, задней четверти, реберной части, брюшной и грудной полостей) на содержание психро-фильной микрофлоры показали, что внешняя часть туши — шея, лопатка, задняя четверть и реберная часть, — более обсеменена психро-филами, чем внутренняя часть (грудная и брюшная полости) /6/. У забитых телят в различных топографических областях установлено более слабое обсеменение психрофилами, чем у взрослых животных, причем количество бактерий увеличивается осенью и зимой. Из 230 изолированных штаммов психрофилов 37,4% дифференцированы как Pseudomonas sp., 26,08% -Aeromonas sp., 13,48% - Alcaligenes, 12,17% - Fiavobacterium sp., 6,08% - Acinetobacter sp., 3,48% -Xantomonas sp. и 1,3% - vibrio sp. .

Результаты микробиологических исследований баранины, выполненные на основании анализов 492 смывов с тазобедренной части, реберной части, лопатки, шеи, брюшной и грудной полостей 82 забитых и обработанных овец до и после туалета их туш, показали, что сильнее всего обсеменены тазобедренные части, а эффективность мойки колеблется между 37,48 и 70,13% /72/. Колиподобные бактерии при туалете уменьшаются на 12,4−40,3%. Иногда удается получать еще более отчетливый эффект, что связано с тщательностью р самого процесса мойки, поскольку в I см волосяного покрова крупного рогатого скота, свиней и овец содержатся миллионы, а в отдельных случаях даже миллиарды микробных тел, в том числе сальмонеллы, кишечная палочка, протей, кокки, споровая микрофлора /III, 112/.

Микрофлора мяса, охлажденного при 2−4°С, обычно некоторое время не изменяется и мало отличается от микрофлоры парного мяса вследствие образования корочки подсыхания или снижения температуры. В дальнейшем, с увеличением сроков хранения мяса в охлажденном состоянии в аэробных условиях общее количество микроорганизмов на I см^ его поверхности может достигать, а видовой состав значительно расширяется. В числе обнаруженных микробов различными исследователями зарегистрированы бактерии родов Proteus, Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Salmonella, Lactobacterium, Microbacterium, Micrococcus, Bacillus, Staphylococcus, Clostridium, Achromobacter и другие патогенные и условно-патогенные микроорганизмы /168/.

Что касается микрофлоры мороженого мяса, то она зависит главным образом от устойчивости микроорганизмов к воздействию низких температур. При низких температурах многие бактерии отмирают, но сохранившие жизнеспособность виды при размораживании восстанавливают способность к размножению и могут явиться причиной порчи продукта. С помощью электронной микроскопии установлено, что прикрепление микроорганизмов к поверхности мяса происходит либо при участии специальных микроворсинок, либо за счет изменения микротопографии мышечных фасций и перимизия, которые покрываются густой аетью расширенных и разбухших коллагеновых волокон /186/.

Микробиальная порча мяса обычно проявляется в его ослизне-нии и плесневении. Под действием микроорганизмов может изменяться цвет и консистенция мяса, возникает запах, характерный для процессов гниения или разложения. Протеолитические ферменты, содержащиеся в гнилостных микроорганизмах — B. protens, вас. subtills, Bac. mesentericus, C. putrificum, C. histolyticum, C. oe-dematicus и др., катализируют процессы гидролитического расщепления белков, жиров и углеводов, в результате которых образуются более простые соединения, часто обладающие неприятным запахомаммиак, сероводород, индол-, скатол, фенол и др. (рис. 1.1.1) /159/.

Перекись водорода токсины газы углекислота водород сероводород метан аммиак кислоты зкаптаны молочная муравьиная янтарная уксусная пуриновые основания I скатол индол фенол крезол щавелевая капроновая масляная валериановая пептоны олипептиды аминокислоты триметиламин диметиламин метиламин кадаверин.

Рис. 1.1.1. Химические соединения, образующиеся при гнилостном разложении белков мяса.

Согласно Rosset R. (1982) /160,161/ и др., различают гниение поверхностное, глубокое и развитие гнилостного запаха около кости. Любое из этих видов гниения является функцией внутренних факторов мяса: структуры, состава, рН среды, активности воды, температуры, содержания кислорода. Для глубокого гниения особенно благоприятным является мясо уставших животных, вследствие снижения количества кислорода в мышцах, быстрого падения окислительно-восстановительного потенциала и повышения рН среды. Гнилостный запах около кости наблюдается в тушах крупного рогатого скота, свиней, овец с высоким содержанием жира и выявляется в момент отделения мяса от кости. Считается, что это явление связано с появлением летучих органических кислот, выделяющихся при разложении жиров, и сопровождается снижением величины рН гниющей мышцы, гидролизом глицеридов и фосфолипидов жировой ткани.

Микробиологический показатель количества бактерий в I г мя-7 8 са в пределах 10−10° клеток лишь ориентирует исследователя на неизбежность развития порчи, но не является достаточно достоверным, поскольку воздействие микрофлоры на мясо зависит не только от ее количественного, но и от качественного состава. Б настоящее время все шире применяется предложенный ВНИИМПом гистологический способ определения доброкачественности мяса, основанный на послойном исследовании скелетных мышц с дифференциальной диагностикой процессов, обусловленных действием ферментов гнилостной микрофлоры и собственных ферментов мяса /15/.

Если говорить об изменении окраски мяса, то еще не так давно появление зеленого цвета на его поверхности связывали с действием бактерий, выделяющих сероводород. В настоящее время причины позеленения мяса расшифрованы более детально и в общих чертах сводятся к следующему. В аэробных условиях гетероферментативные бактерии, в частности лактобациллы и другие психрофильные виды микроорганизмов, в ходе обмена веществ образуют перекись водорода. Благодаря активности фермента пероксидазы, происходит отщепление кислорода, который действует на красный пигмент мяса — миоглобин или на его гемовый фрагмент. При этом миоглобин переходит в светло-красный оксимиоглобин, а при дальнейшем окислении — в зеленый холеглобин /142/.

Зеленый цвет не свидетельствует о появлении в мясе ядовитых соединений. Однако употребление такого мяса противоречит привычкам, исторически сложившимся у человека, и поэтому следует стремиться к предотвращению развития этого явления всеми доступными способами.

Гораздо большую опасность представляют для потребителя микроорганизмы, участвующие в процессах гнилостного распада мяса, которые являются причиной большинства отравлений, вызываемых мясными продуктами. Практически во всех высокоразвитых странах ведется статистический учет таких отравлений. Так, массовые пищевые интоксикации, зарегистрированные во Франции в период 19 701 980 гг. /160/, включали из 179 случаев 68 вызванных мясом, колбасными изделиями, солониной и птицей. При этом 16 случаев приходилось на долю Salmonella и shigella, 21 — stapyloco-ccus, 16 — C. botulinum, 8 — с. perfrinens «4 — другими видами микроорганизмов, 3 — неиндентифицированными микробами. Среди зарегистрированных интоксикаций отмечены ботулизм, стафилококковая инфекция, гастроэнтериты, интоксикации гистаминового типа.

В большинстве мясных продуктов Дании обнаружили разнообразные плесневые грибки. Из 1465 образцов мяса, подвергнутых анализу, выделены грибки рода Penicillium, продуцирующие токсины /131/. Плесени были представлены в основном 42 штаммами, доминирующими из которых оказались P. verrucosum, Var. cyclopum эВЫ-явленные в 498 образцах. Авторы установили, что грибы Penicillium образуют 20 различных токсинов. В биологических экспериментах было показано, что из 761 образца изолятов, выделенных из мясных продуктов, 593 были токсичны.

Исследование мясных продуктов, купленных в магазинах Швеции, о выявило более 10 общего количества клеток бактерий в I г, 7% из общего числа образцов содержали более 10^ колибактерий, в 12% обнаружены 10 энтерококков, а 18% образцов содержали дрожжи в количествах выше предельной нормы /93/.

На бойнях и мясном рынке в г. Висбадене ФРГ в период с 1977 года по 1980 год было проведено 2196 исследований мяса, поступающего с различных предприятий, на наличие сальмонелл /129/. Установлено, что из 700 закупленных туш крупного рогатого скота, свиней, телят и овец % были заражены сальмонеллами и проведено сравнение этих результатов с данными о соответствующих эпидемиях у людей.

Аналогичная работа была выполнена на бактериологических пунктах бойни г. Мюнхена в I980-I98I годах /185/. В мясе крупного рогатого скота выявлено наличие сальмонелл в 1,3 $ случаев, а кло-стридий — в 2,3%. Высокую зараженность мяса сальмонеллами отметили также ученые ФРГ при анализе проб рубленного мяса, предназначенного для приготовления фарша /168/. В составе микрофлоры обнаружены также псевдомонады, аэромонады и другие микроорганизмы.

Португальские исследователи выявили в сыром говяжьем мясе разнообразные спорообразующие бактерии, многие из которых относились к патогенным. Важно отметить, что обильное размножение сальмонелл в мясе не приводит к заметным изменениям его органолепти-ческих свойств, что увеличивает опасность возникновения токсико-инфекций /104/.

В кишечном содержимом и мезентериальных узлах буйволов, верблюдов, овец и свиней частота выделения сальмонелл, по данным египитских бактериологов, составила соответственно 3,3, 33,3, 2,0 и 26,2% /141/. Среди II выделенных серотипов наиболее часто встречались S. derby, S. cottbus, S. muenster, S. london, S. muen-chen. Близкие результаты получены другой группой исследователей при анализе образцов, взятых от туш на бойнях Верхнего Египта /188/.

На основании микробиологического изучения 105 проб из замороженных перепелиных, утиных, голубиных, кроличьих и куриных тушек предложены следующие санитарные нормы для Испании /151/: с общее число микробов менее 10 /г, E. coli менее 10/г, энтерококков менее 10^/г, сальмонелл — отсутствие в 25 г, патогенных стафилококков — отсутствие в 5 г, c. perfringens менее 10/г.

Особенно неблагоприятная картина наблюдается при изучении санитарно-гигиенического состояния мяса, поступающего на местные розничные рынки в ряде стран Азии. Так, в Пакистане общая микроб п ная обсемененность баранины и говядины обычно превышает 10−10 клеток в I г продукта и сдерживать рост интоксикаций удается только за счет более короткого, чем в Европе и США, периода между убоем и потреблением мяса (менее 20 часов) /91/.

Ускорение темпов роста производства и повышение качества вырабатываемой продукции в мясной промышленности неразрывно связано с созданием надлежащих санитарно-гигиенических условий на всех этапах производства. К числу мер, предупреждающих пищевые интоксикации, относят на стадии производства — строгий санитарный контроль скота и соблюдение правил гигиены при убое, на стадии переработки, упаковки и продажи — правильную обработку мяса и автоматизацию этих процессов, на стадии потребления — соблюдение гигиены на предприятиях общественного питания /112,159,140/. Имеются указания на то, что механические закрытые повреждения мягких тканей и органов крупного рогатого скота приводят к их значительному микробному обсеменению, степень которого в паренхиматозных органах выше, чем в лимфоузлах и мышцах. В поврежденных органах и тканях и прилегающих к ним участках, кроме гнилостных, обнаруживаются условно патогенные и патогенные микроорганизмы /84/' Это приводит к необходимости подвергать бактериологическому исследованию туши и органы, полученные после убоя крупного рогатого скота с обширными ушибами второй и третьей степени, независимо от наличия или отсутствия воспалительных явлений в лимфоузлах, а также после убоя скота с колотыми ранами внутренних органов и тканей независимо от наличия или отсутствия кровоизлияний.

Наряду с внедрением техники и технологии, удовлетворяющих современным требованиям гигиены и санитарии, улучшением личной гигиены работников, состояния воды и воздушной среды помещений мясоперерабатывающих предприятий, все более важную роль играют механические, физические, химические или комбинированные способы обработки мясного сырья, предусматривающие возможность предотвращения его микробнальной порчи и тех последствий, которые при этом возникают. Это, в конечном итоге, способствует повышению качества продукции и получению экономического эффекта за счет снижения потерь и увеличения сроков хранения мяса и изготовленных из него продуктов.

выводы.

1. Проведенными исследованиями показана возможность использования слюнных желез убойных животных для получения нового препарата памалина. На основании результатов экспериментов определены оптимальные параметры процессов экстракции активного начала и очистки препарата.

2. Изучены физико-химические свойства препарата и показано, что памалин проявляет j. n vitro высокую противомикробную и фунгистатическую активность в широком диапазоне температур и рН среды.

3. Показана полная безвредность памалина в токсикологическом и санитарно-гигиеническом отношении. Получено разрешение Министерства здравоохранения СССР на применение препарата в мясной промышленности.

Установлено, что кратковременная поверхностная обработка натуральных мясных полуфабрикатов 0,5#-ным водным раствором памалина приводит к улучшению качественных показателей сырья и вызывает задержку развития кокковой и палочковидной микрофлоры в течение 10 дней хранения полуфабрикатов при низких плюсовых температурах.

5. В результате выполненных исследований разработаны технология получения памалина, апробированная в производственных условиях, и проект нормативно-технической документации на препарат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

К числу продуктов переработки скота, не имеющих самостоятельного пищевого значения, относятся слюнные железы, представляющие собой многокомпонентный орган с разнообразными физиологическими функциями, вырабатывающие биологически активные вещества различной химической природы.

6 настоящее время слюнные железы убойных животных не находят самостоятельного практического применения и в основном направляются с головой на переработку или на выработку сухих животных кормов.

Вместе с тем проведенные нами исследования показали, что добавление слюнных хелез к мясному фаршу в количестве 1−1% к массе сырья приводит к увеличению влагосвязывающей способности и выхода вырабатываемой колбасы вареной особой высшего сорта, ветчины вареной в оболочке и других мясопродуктов, без ухудшения их качества. Результаты испытаний в лабораторных и производственных условиях были защищены авторским свидетельством СССР № 938 887 («Способ производства колбасных изделий»).

В дальнейших экспериментах было установлено, что слюнные железы убойных животных, особенно крупного рогатого скота, имеют высокое содержание лизоцима, обладающего, как хорошо известно, противомикробной активностью. Однако при хранении в условиях низких плюсовых температур мясопродуктов, включающих добавки слюнных желез, признаки их порчи наблюдались в те же сроки, что и контрольных образцов. В этой связи мы поставили перед собой задачу разработать технологию получения нового препарата на основе слюнных желез, обладающего выраженными свойствами биологического консерванта и предназначенного для улучшения санитарного состояния мяса и увеличения сроков его хранения.

Сущность этой технологии заключается в экстракции измельченных слюнных желез разбавленным раствором хлорида натрия, с последующим отделением экстракта от балластных веществ, сгущением и сушкой концентрата.

На разработанный способ получения препарата, названного «Памалин», хорошо воспроизводимый в производственных условиях (Каунасский завод эндокринных препаратов, Ростовский-на-Дону мясокомбинат), получено авторское свидетельство СССР № 9I2I26.

В настоящее время разработан и утвержден проект нормативно-технической документации на памалин. Согласно калькуляции себестоимости, оптовая цена препарата составляет 8−50 руб. за I кг.

Предложенная нами технология получения памалина не требует наличия дорогостоящих реактивов и может быть осуществлена на типовом оборудовании, которым располагают заводы и цеха эндокринных препаратов.

Б диссертационной работе приведены результаты исследований физико-химических свойств памалина, спектра его ферментативной активности, характера зависимости основного литического действия от температуры, рН среды, ионной силы раствора, а также данные, подтверждающие отсутствие токсического или побочного действия препарата в острых и хронических опытах на лабораторных животных.

Показано, что водные растворы памалина вызывают в модельных опытах in vitro отчетливое подавление роста ряда грамположи-тельных и грамотрицательных микроорганизмов, а также обладают фунгицидным или фунгистатическим действием в отношении некоторых плесеней, встречающихся на мясе и мясопродуктах во время хранения.

Важно отметить, что несмотря на отсутствие условий строгой асептики при получении памалина, в процессе длительного хранения этого препарата не происходит его обсеменения патогенными микроорганизмами, а химический состав и литическая активность не претерпевают существенных изменений в течение 2 лет наблюдения за опытными образцами.

Изучив представленные нами материалы, характеризующие свойства памалина, Министерство здравоохранения СССР разрешило применение препарата для поверхностной обработки мяса.

Рассматривая возможные пути использования памалина в мясной промышленности, мы считали целесообразным в первую очередь изучить условия обработки этим препаратом охлажденного мяса с целью продления сроков его хранения.

Исследования в этом направлении показали, что кратковременная поверхностная обработка 0,5%-ными водными растворами памалина натуральных бескостных полуфабрикатов предохраняет их от порчи в течение 6−10 дней при температуре 6−8°С, в то время как в контрольных образцах признаки порчи обнаруживались уже на 3−4 дни хранения.

Результаты бактериологических анализов испытуемых образцов были подтверждены изучением физико-химических, микроструктурных и органолептических показателей.

Б настоящее время разработана и утверждена временная технологическая инструкция по применению памалина для поверхностной обработки натуральных мясных полуфабрикатов.

Вместе с тем показана принципиальная возможность использования памалина для консервирования крови убойных животных. Установлено, что в отличие от таких известных консервантов, как аммиак и хинозол, обусловливающих резкий специфический запах хранящейся крови, добавление памалина в концентрации 0,5−1% не влияет на органолептические и биологические характеристики крови и предохраняет ее от микробиального обсеменения и гнилостной порчи в течение 12−25 суток хранения при 18−20°С.

Нам представляется, что дальнейшие исследования в этом направлении, а также изучение возможностей использования памалина в других областях, например, в качестве стабилизатора при изготовлении различных лечебных препаратов, может оказаться перспективным и представит интерес для специалистов мясной промышленности и практических работников здравоохранения.