Сформировать систему научных знаний направленной модификации состава и функциональных свойств животноводческого сырья и создать адаптивные потребитель-ориентированные технологии переработки для устойчивого развития производства пищевых продуктов животного происхождения

Объектами исследований являлись по направлениям исследований: – показатели производства мяса и мясной продукции; – показатели достижения ЦУР 2 «Ликвидация голода, обеспечение продовольственной безопасности, улучшение питания и содействие устойчивому развитию сельского хозяйства» в Российской Федерации; – законодательное регулирование РФ в области устойчивости развития агропромышленных комплексов; – подходы к устойчивому развитию мясной промышленности в мировой практике и РФ; – мясное сырье, потребительская упаковка из комбинированных материалов – пакеты и банки с разным типом покровного материала, мясорастительные и мясные консервы, первые и вторые обеденные блюда с мясом, этап тепловой обработки производственного процесса консервов. - костно-хрящевое сырье, образцы бульонов. - охлажденные мясные крупнокусковые бескостные полуфабрикаты из свинины (шейка, карбонад, окорок), упакованные с применением различных видов упаковки. - ферментированные колбасные изделия, изготовленные без применения и с применением тепловой обработки до температуры 40, 50 и 60 оС. хитозан пищевой кислоторастворимый с молекулярной массой 500 кДа и степенью деацитилирования 90 % (ООО «Биопрогресс», Московская область, г. Щелково), а также пленочные материалы, полученные из него. Цель работы – формирование системы научных знаний о составе и свойствах сельскохозяйственного сырья животного происхождения и направленной их модификации для создания адаптивных потребитель-ориентированных технологий переработки, обеспечивающих устойчивое развитие производства пищевых продуктов животного происхождения. Исследования проводились с использованием стратегического планирования, заключающегося в выявлении факторов внутренней и внешней среды устойчивости агропродовольственных систем (SWOT-анализ), экономического и функционального анализа, экономико-математического моделирования, методов экспертных оценок и методов регрессивного анализа, общепринятых и стандартизированных физико-химических, включая рамановскую спектроскопии микробиологических, гистологические и органолептические методов. Методом обзорного исследования являлось аналитическое изучение базы данных: elibrary, Elsevier, Scopus, Росстата, Банка России, Минздрава России, Минприроды России, Минпросвещения России, Минсельхоза России, Минстроя России, Минтранса России, Минфина России, Минцифры России, Минэкономразвития России, Казначейства России, Росводресурсов, Росгидромета, Рослесхоза, Роспотребнадзора, Росприроднадзора, Росреестра, Росрыболовства, ФНС России, ФСИН России, Торгово-промышленной палаты Российской Федерации и Российского союза промышленников и предпринимателей. Новизна исследований: - обоснованы и систематизированы факторы, оказывающие значимое влияние на животноводство и мясную промышленность в современный период времени, для соблюдения устойчивого баланса между процессами производства, потребления, экспорта и импорта соответствующих видов мясного сырья и готовой продукции. - установлены закономерности формирования ароматических свойств бульонов из побочного мясного сырья, обоснована целесообразность обогащения бульонов, выработанных из костно-хрящевого сырья, хондроитинсульфатами. - обоснованы закономерности управляемости процесса тепловой обработки ассортимента мясосодержащих консервов в потребительской упаковке из комбинированных материалов (пакеты и банки) в горизонтальном автоклаве с теплообменником с учетом законов теплопереноса и выбора диапазона отрицательных температур для обеспечения безопасности и качества замороженных консервов. - выявлена зависимость между изменениями потребительских характеристик (свойств) упакованных мясных крупнокусковых бескостных полуфабрикатов из свинины в охлажденном виде и процессом отделения влаги в упаковке; разработаны критерии допустимого уровня влагоотделения упакованного мяса. - научно обоснован выбор критериев идентичности мясной продукции, позволяющих подтвердить и/или опровергнуть вид колбасного изделия, заявленный изготовителем. - обоснован выбор биополимеров для разработки прототипов упаковочного материала и систематизированы подходы к созданию новых видов упаковочных материалов для пищевых продуктов. При выполнении исследований получены следующие результаты: Исследовано влияние различных факторов на состояние животноводства и мясной промышленности с учетом конкретных направлений их дальнейшего развития. Оценена степень интеграции Повестки устойчивого развития в национальный контекст. Проанализирована подготовленность и обеспеченность внедрения устойчивого развития необходимыми ресурсами предприятий мясной промышленности. Подготовлены предложения по устойчивому развитию мясной промышленности. Обоснован постепенный переход мясной промышленности к экономике замкнутого цикла путем внедрения отдельных ее элементов в различные производственные процессы. Даны предложения по усилению мер поддержки в области субсидирования компаний, использующих элементы циркулярной экономики, а также по увеличению финансирования целевых научно-исследовательских проектов с учетом отраслевой специфики. На законодательном уровне рекомендовано установить предметные и адресные меры, стимулирующие ресурсосбережение, использование вторичного сырья и обновление производственных мощностей в сфере АПК. Обоснована возможность переработки побочного сырья мясоперерабатывающих предприятий в бульоны с высокими вкусоароматическими характеристиками. Исследована возможность обогащения бульонов, полученных из побочного сырья животного происхождения, биологически активными веществами и разработана технология. Получение бульонов из костно-хрящевого сырья, позволит решить важную экономическую и экологическую проблему, связанную с рациональной и эффективной переработкой побочного сырья и расширить ассортимент полезных пищевых продуктов. По результатам выполненных исследований разработана и нормативная и техническая документация, включающая ТУ 10.89.11–157–00419779–2024 «Бульоны говяжьи жидкие пищевые» и технологическую инструкцию по их производству. Показана возможность корректировки работы горизонтальных автоклавов на стадии нагрева, обеспечивающей соблюдение обоснованных режимов стерилизации. Результаты исследований особенностей тепловой обработки мясосодержащих консервов в потребительской упаковке из комбинированного материала позволили определить вид укупорочного средства для потребительской упаковки для обеспечения стабильных показателей качества готового продукта. Обоснован выбор отрицательных температур транспортирования и хранения консервов. Разработаны методические рекомендации по хранению мясных и мясосодержащих консервов при отрицательных температурных (экстремальных) условиях. Эффективность полученных результатов определяется возможностью сокращения энергозатрат на теплоносители в процессе стерилизации и возможной экономии площадей хранения готовой продукции в потребительской упаковке из комбинированного материала. Разработаны методические рекомендации по хранению мясных и мясосодержащих консервов при отрицательных температурах. Изучены функционально-технологические и органолептические характеристики крупнокусковых полуфабрикатов из свинины (L.dorsi), упакованных в различные виды упаковки, а также крупнокусковых полуфабрикатов из свинины, полученных из спинно-поясничного, тазобедренного и шейного отрубов, упакованных под вакуумом. Изучена зависимость между влагоотделением и изменением потребительских характеристик полуфабрикатов из свинины в процессе хранения. Проведены исследования образцов полуфабрикатов, упакованных с применением традиционных способов упаковки: в условиях атмосферного воздуха, вакуума и модифицированной газовой атмосферы (МГА: 75О2/25СО2 и 70N2/30CO2). Показана взаимосвязь между видом упаковки, значениями функционально-технологических показателей и количеством влаги (мясного сока) в упаковке. Вакуумная упаковка вызвала наибольшие потери влаги к окончанию срока годности образцов, при этом наблюдалась значительная разница между начальными и конечными значениями, которые составляли (средние значения) 0,22 % и 1,91 %, соответственно. При изучении цветовых характеристик, было отмечено, что образцы в вакуумной упаковке продемонстрировали наилучшую стабильность цвета в течение 13 суток хранения, о чем свидетельствовали постоянные значения а-красноты и L-светлоты по сравнению с образцами, упакованными в условиях атмосферного воздуха, МГА-О2 и МГА-N2. Результаты исследования крупнокусковых бескостных полуфабрикатов из свинины, выделенных из различных частей туши, показали, что наименьшая потеря влаги (мясного сока) к окончанию срока хранения отмечена в образцах полуфабрикатов, выработанных из шейной части – 3,64%, что, очевидно, связано с более высоким содержанием жировой и соединительной тканей по сравнению полуфабрикатами, выработанными из тазобедренной и спинно-поясничной частей, для которых количество отделившейся влаги в упаковке составило, 4,61% и 5,70%, соответственно. На основании результатов исследований потерь влаги подготовлены методические рекомендации МР № 1.0006-2024 по определению влаги в упаковке охлажденных мясных полуфабрикатов. Изучена выживаемость молочнокислых бактерий, активность тканевых ферментов, изменение гистологических и органолептических характеристик ферментированных колбасных изделий, подвергнутых нагреву при температурах 40, 50 и 60°С на разных этапах производства (после осадки и снижения рН). По результатам микробиологических исследований было отмечено, что нагрев до температуры в центре продукта 40 оС, как после осадки, так и после снижения рН, не влиял на количество молочнокислых бактерий (МКБ) в колбасах. Тенденция к снижению количества МКБ наблюдалась в результате нагрева до температуры 50 оС, проведенного после снижения рН, на 1-4 степени по сравнению с колбасами, изготовленными без нагрева (от 1,8*104 до 6,7*107 КОЕ/г). Нагрев до температуры 60 оС после осадки вызвал снижение МКБ лишь на 1-2 степени по сравнению с колбасами, изготовленными без нагрева (от 1,0*106 до 5,3*107 КОЕ/г). Нагрев до температуры 60 оС после снижения рН приводил к снижению количества МКБ на 2-6 степеней (от менее 1*102 до 1,3*106). Таким образом, нагрев до 60 оС не приводил к полной гибели МКБ. В связи с этим, по общему количеству МКБ проведение идентификации ферментированных колбас, изготовленных при температурах, выше установленных в ГОСТ 33708-2015, не представляется возможным. При изучении активности тканевых ферментов было отмечено, что при нагреве до 40 оС уровень активности кислой фосфатазы был максимальным как при нагреве после осадки, так и после снижения рН. При нагреве до 50 и 60 оС различия были не существенные, что, возможно, свидетельствовало о чувствительности фермента к нагреванию и уже при 50 оС уровень его активности резко понижается. При усреднении результатов было отмечено снижение активности кислой фосфатазы при нагреве от 40 до 60˚С: после осадки - с 0,0187 до 0,0107 %, а после снижении рН - с 0,0246 до 0,0063 %. В ходе гистологических исследований было выявлено, что нагрев, как после осадки, так и после снижения рН, до достижения температуры в центре продукта 60 оС вызывал изменения микроструктуры ферментированных колбас, преимущественно, затрагивая мышечную ткань. Наибольшее проявление изменений отмечено в образцах, подвергнутых нагреву до 60 оС после снижения рН, что, вероятно, связано с комплексным действием температуры, ферментов микрофлоры и длительностью экспозиции. При проведении органолептических исследований было установлено, что ферментированные колбасы, выработанные с применением нагрева до 50 и 60оС, отличались от ферментированных колбас, изготовленных без тепловой обработки по консистенции, цвету, запаху и вкусу. Наиболее существенные отличия были отмечены у образцов, подвергнутых нагреву до 60оС после снижения рН. Колбасы характеризовались более мягкой консистенцией, светлым цветом и менее выраженным вкусом и ароматом ферментации. На основании полученных данных разработаны методические рекомендации по идентификации ферментированных колбас, подвергнутых тепловой обработке. Разработаны 18 прототипов упаковочных материалов, однако достигнуть соответствующего нормам показателя прочности при растяжении не удалось ни в одном из исследуемых образцов, что свидетельствует о необходимости добавления в хитозановую матрицу дополнительных армирующих компонентов. Определен оптимальный состав пленкообразующего раствора, включающий в себя 1% хитозана (масс./об.) и 0,4 г глицерина на 100 мл 1%-го (об./ об.) раствора ледяной уксусной кислоты, высота залитого раствора должна составлять 5 мм. Разработанный прототип упаковочного материала способен отводить излишки углекислого газа, возникающего в процессе порчи продуктов. Полученные результаты важны для понимания дальнейшего направления применения пленочных материалов в пищевой промышленности. Область применения – хозяйствующие субъекты, занимающиеся производством животноводческого сырья и продуктов его переработки, федеральные и региональные органы управления АПК. Результаты исследований могут быть использованы для обучения студентов, аспирантов и специалистов предприятий, в судебных спорах, а также внедрены в практику производственных и аккредитованных лабораторий. Работа проводилась при поддержке заинтересованных предприятий, представлявших образцы для исследований.