Тема научного проекта: ИРН АP19678940 «Разработка новой технологии хранения охлажденного мяса птицы и птицепродуктов с применением биологических методов консервирования в сочетании с холодом» на 2023-2025гг. Грантовое финансирование МНВО РК.

Руководитель проекта: Умиралиева Лаяззат Бекеновна – кандидат технических наук

Соисполнителями проекта являются: Лаборатория физиологии и биохимии микробов (Биологический факультет) Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова; Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем имени В.М. Горбатова» Российской Академии Наук

Цель проекта:  Разработка новой технологии хранения охлажденного мяса птицы и птице продуктов с применением биологических методов консервирования в сочетании с холодом, обеспечивающих  снижение энергозатрат, уменьшение потерь массы, сохранение высокого качества, ингибирование развития патогенной микрофлоры и увеличение срока их годности.

Актуальность: В последние годы наблюдается возросший интерес по использованию молочнокислых бактерий для консервирования пищи. Одним из главных аспектов этого интереса к биоконсервированию является возросший спрос потребителей к качеству продуктов питания и их безопасности для здоровья. Широко используемые химические консерванты, увеличивающие срок хранения продуктов питания, вызывают опасения. Потребители хотят «натуральных» продуктов высокого качества, которые являются безопасными и обработанными до минимума. В связи с этим актуальной проблемой является исследование влияния обработки охлажденного мяса птицы биологическими консервантами на сохранение качества и увеличение срока его хранения. По пищевой, биологической ценности и экономическим показателям переработки охлажденное мясо птицы имеет ряд преимуществ по сравнению с замороженным.  Одной из серьезных проблем производства охлажденного мяса птицы является ограниченный срок хранения. Одним из приоритетных направлений решения проблемы сохранения качества и увеличения срока хранения охлажденного мяса птицы являются применение дополнительных к холоду вспомогательных технологических средств таких как, вакуум упаковка, упаковка в регулируемой газовой среде, применение физических, химических и биологических консервирующих средств.

 Научная новизна проекта: Разрабатываемая энерго- и ресурсосберегающая технология хранения охлажденных продуктов животного происхождения обеспечивает сокращение потерь массы на 20-30%, снижение энергозатрат на 50% и увеличение срока хранения в 2-4 раза.Анализ информационных данных развития современных технологий консервирования продуктов животного происхождения показывает, что одним из перспективных направлений сохранения качества и увеличения срока    годности мяса и мясных продуктов в охлажденном виде   является разработка комплексной технологии в сочетании с бактериоцинами, биоактивными упаковочными материалами и вакуумной упаковкой с применением мониторинга всей холодильной цепи.

 Практическая значимость: Результаты данного проекта необходимы для развития птицеперерабатывающей отрасли страны, даст возможность отрасли птицеводства Казахстана выйти на новый уровень для удовлетворения нужд населения страны в ценных функциональных продуктах из птицы. Потребители хотят «натуральных» продуктов высокого качества, которые являются безопасными и обработанными до минимума. Бактериоцины, натуральные антиоксиданты и биоприоритетные поверхностно-активные вещества являются наиболее подходящими для решения этой проблемы. Научные результаты проекта дадут новые знания по разработке технологии хранения охлажденного мяса. Данный проект поддержан ОЮФЛ «Союз птицеводов Казахстана». 

Результаты НИР 

за 2023 год: 

1. Проведены аналитические исследования и патентный поиск по применению субкриоскопических режимов хранения в технологии холодильного консервировании продуктов животного происхождения.

Патентный поиск проведен глубиной – 40 лет. Всего отобрано по патентной документации 50 -документов, по странам: KZ (Республика Казахстан) – 1, GB (Великобритания) — 1, AU (Австралия) — 1, RU (Российская Федерация) — 32, US (Соединенные Штаты Америки) – 9, JP (Япония) — 1, CN (Китайская Народная Республика) — 2, CA (Канада) – 1, WO (Всемирная организация интеллектуальной собственности) – 2. Подготовлен патентный отчет в соответствии с СТ РК ГОСТ Р 15.011-2005. В результате патентного поиска было установлено, что объект техники обладает патентной чистотой. Дальнейшие исследования в области применения субкриоскопических режимов хранения в технологии холодильного консервирования продуктов животного происхождения представляют высокую актуальность для обеспечения безопасности и качества мясной продукции в современных условиях.

2. Определены значения криоскопической и предельной температуры переохлаждения мяса птицы и птицепродуктов для обоснования режимов их хранения при субкриоскопических температурах. Показано, что предельная температура переохлаждения является фиксированным индивидуальным показателем начала нуклеации (льдообразования) в птице и в отдельных видах птицепродуктов и совместно с криоскопической температурой рекомендуется, как критерий для обоснования температуры охлаждающей среды, обеспечивающей стабильность продуктов в переохлажденном состоянии  и обоснования технологических режимов хранения при субкриоскопических температурах.

В результате экспериментальных  исследований получены следующие значения для криоскопических температур (Т_кр.):

Для филе грудки куриной

— охлажденной:  -2,31°С;

— варено-копченой: -2,31°С;

— сырокопченой: -6,33°С.

Для предельных температур переохлаждения (Т_птп.) соответственно:

Для филе грудки куриной

— охлажденной: -4,65°С;

— варено-копченой: -3,74°С;

— сырокопченой: -9,53°С.

Полученные данные свидетельствуют о значительной разнице между криоскопической температурой и предельной температурой переохлаждения мяса птицы и птицепродуктов и необходимости дифференцирования режимов их хранения при субкриоскопических температурах

3. Обоснованы оптимальные концентрации пищевого пленкообразующего состава (ППС) для обработки тушек птицы, обеспечивающие минимальные потери массы Для обоснования концентрации был выбран серийно выпускае­мый пищевой пленкообразующий состав (ППС) на основе моноглицеридов и их ацетилированных производных. Опыты были прове­дены на моделях-аналогах мяса птицы по теплофизиче­ским свойствам, выполненных из геля агар-агара.

Связь между концентрацией раствора ППС (х) и  коэффициентом сопротивления испарению воды (R) для продолжительности хранения модельных образцов 120 часов, описывается эмпирической формулой: R=1,664·x^0,107.                     Установлена зависимость между концентрацией пищевого пленкообразующего состава ППС) и коэффициентом сопротивления испарению с продолжительностью хранения и обоснована оптимальная концентрация пищевого пленкообразующего состава (ППС) для обработки тушек птицы, обеспечивающие минимальные потери массы ППС для промпереработки птицы – 1%, а в случае реализации – 3%. В отличии от интенсивных способов охлаждения обработка неупакованных тушек птицы пищевыми покрытиями сокращает усушку не только на стадии охлаждения, но и при последующем хранении.

4. Разработаны: Рекомендации по обработке тушек птицы // Алматы, 2023. — 94 с. ISBN-978601-7224-60-8. В настоящих рекомендациях представлен технологический процесс обработки тушек птиц пищевым пленкообразующим составом для длительного хранения в охлажденном состоянии.

за 2024 год:

1. Изучено влияние концентрации молочной кислоты в растворе ППС на изменение содержания КМАФАнМ и психотрофных микроорганизмов при обработке и последующем хранении охлажденных тушек птицы.

Для обоснования выбора концентрации молочной кислоты в растворе пищевого пленкообразующего состава (ППС) были прове­дены опыты на образцах мяса птицы (полутушки), обработанных различными ее концентрациями в составе ППС.

Растворы пленкообразующего состава готовили по рецептуре с концентрацией молочной кислоты 0; 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0%, а раствор молочной кислоты в воде готовили с концентрацией 2%.

Для каждой из указанных концентраций ППС были рассчитаны средние величины содержания КМАФАнМ и психротрофных микроорганизмов после обработки тушек птицы и в процессе их хранения.

Анализ полученных данных по определению влияния различных концентраций молочной кислоты на микробиологические изменения показал, что  значительное угнетение КМАФАнМ начинается при концентрации молочной кислоты в составе ППС 1,5%, в то время как для психротрофных микроорганизмов аналогичный эффект наблюдался при концентрации кислоты 0,5%. Однако при одинаковой концентрации молочной кислоты в воде и в составе ППС эффективность влияния МК на степень ингибирования развития микроорганизмов в составе ППС выше, чем в воде, т.е. имеет место синергетический эффект.

2. Определено влияние введения бактериоцина в состав ППС на изменение величины активной кислотности среды (pH) и окислительно-восстановительного потенциала (Eh).

Стабильность хранения и безвредность большинства консервированных пищевых продуктов основана на применении нескольких консервирующих факторов, используемых в комбинации.

В связи с этим представляет интерес определение изменения значений рН и Еh для различных ППС с введением в их состав консервантов.

Для исследования были выбраны три состава:

1. Пищевой пленкообразующий состав на основе моноглицеридов ППС 3% + МК 2%;
2. Пищевой пленкообразующий состав на основе молочной сыворотки 5% + глиц. 10% + МК 2% + ЛК 0,2%;
3. Пищевой пленкообразующий состав на основе молочной сыворотки 5% + глиц. 10% + МК 2% + ЛК 0,2% + низин.

Результаты исследований показали, что при введении 2% молочной кислоты в раствор пленкообразующих составов самое большое снижение рН (от 7,85 до 2,67) имеет место для ППС на основе моноглицеридов. Для этого состава характерно также самое высокое значение окислительно-восстановительного потенциала Еh (158,0).

Анализ экспериментальных данных показывает, что степень изменения активной кислотности среды и окислительно-восстановительного потенциала зависит также от вида кислоты и пленкообразующего состава. Самое низкое значение рН характерно для молочной сыворотки без добавления консервантов.

Запланированные исследования

на 2024 год:

1. Изучение влияния новых композиций пищевых пленкообразующих составов на кинетику гидролиза белков мяса птицы ферментами желудочно-кишечного тракта и структурные изменения пищевых покрытий при хранении.
2. Установление влияния пищевых покрытий в сочетании с биологическими консервантами на физико-химические изменения мяса птицы при холодильном хранении. Исследование влияния пищевых покрытий с бактериоцинами на ингибирование развития микроорганизмов и изменение органолептических показателей охлажденных тушек бройлеров при хранении.
3. Публикация 1 статьи в рецензируемом научном издании, индексируемом в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющем процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти).

на 2025 год:

1. Разработка технологической инструкции и технологии приготовления и нанесения антимикробного пищевого покрытия на тушки птицы перед холодильным хранением.
2. Производственная апробация и внедрение новой технологии хранения мяса птицы.
3. Получение 1 патента РК в казахстанском патентном бюро на способ хранения мяса и мясных продуктов. Публикация 1 статьи в рецензируемом научном издании, индексируемом в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющем процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти), 2 статьи в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО, 1 научной монографии по технологии хранения охлажденного мяса птицы и птицепродуктов. 

Ожидаемые результаты проекта: 

В результате выполнения НИР будет разработаны  экологически безопасная технология  синтеза и нанесения раствора биоконсерванта на основе бактериоцина на охлажденное мясо перед хранением. Применение данной технологии для обработки охлажденного мяса обеспечит увеличение срока хранения бескостного вакуумупакованного охлажденного мяса до 60 суток при сохранении его качества и потребительских свойств, снижение энергозатрат на 40-45%.

Социально-экономический эффект заключается в организации хранения животноводческого сырья, улучшении экологической обстановки РК, поддержке отечественных товаропроизводителей мясной отрасли, применение бактериоцина обеспечивает снижение использования  химических консервантов для обработки мяса и удовлетворяет требованиям покупателей в безопасности пищевых продуктов.

По результатам НИР опубликовано:

1. Стоянова Л. Г., Умиралиева Л. Б., Дибирсулаев М. А., Искаков М. Х., Филатов И. Д., Бармак С. М. Биоконсерванты нового поколения  для повышения безопасности  охлаждённого мяса птицы // Мясная Индустрия – 2023.  — №10. – С.42-47. DOI: 37861/2618-8252-2023-10-42-47

Представлен экспериментальный подход к cозданию биоконсервантов на основе природного и рекомбинантного штаммов Lactocоccus lactis ssp. lactis 194 и F-116 с пробиотическим потенциалом. Штаммы синтезирует многокомпонентный антибиотический комплекс широкого спектра бактерицидного и фунгицидного действия против патогенов, колонизирующих охлажденное мясное сырье с одновременным обогащением его биологически активными метаболитами (бактериоцинами пептидной природы, антимикотиками, лактатом, супероксиддисмутазой). Показана перспективность их использования, как биокосервантов нового поколения с пробиотическим потенциалом для повышения безопасности и увеличения сроков хранения охлажденного мяса птицы.

2. Умиралиева Л.Б., Дибирасулаев М.А., Дибирасулаев Д.М., Стоянова Л.Г., Искаков М.Х., Филатов И.Д. определение криоскопической и предельной температуры переохлаждения мяса птицы и птицепродуктов // Вестник КазУТБ – 2024. — №1(22). – С. 226-236. DOI: https://doi.org/10.58805/kazutb.v.1.22-258

В представленной статье приведены данные экспериментальных исследований по определению значений криоскопической и предельной температуры переохлаждения мяса птицы и температуры охлаждающей среды, необходимой для обоснования технологических режимов хранения, обеспечивающих устойчивое переохлажденное состояние птицы различного термического состояния. Анализ полученных данных при одностадийном режиме охлаждения показал, что для всех образцов филе куриной грудки предельная температура переохлаждения ниже криоскопической независимо от термического состояния филе. Полученные данные свидетельствуют о значительной разнице между криоскопической температурой и предельной температурой переохлаждения мяса птицы и птицепродуктов и необходимости дифференцирования режимов хранения в зависимости от состава и термического состояния продукта. Опираясь на полученные данные вычислены рекомендуемые температуры хранения мяса птицы и птицепродуктов.

В рамках круглого стола на тему «Современные научные исследования в области АПК РК: Актуальные вопросы, достижения и инновации», посвященного дню работников науки, 12 апреля 2024 года, исполнители выступили с докладом по теме исследований проекта.

Также по теме проекта, исполнителями была проведена лекция студентам и магистрантам Казахского научно-исследовательского университета и зарубежных ВУЗов, в рамках Международной летней школы.

Исполнители проекта:\

 Умиралиева Лазат Бекеновна – руководитель проекта, кандидат технических наук – ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8256-0161 Scopus ID: 56328566500

Дибирасулаев Магомед Абдулмаликович – главный научный сотрудник, доктор технических наук – ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8496-2669 Scopus ID: 6504676682

Стоянова Лидия Григорьевна – главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор – ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1192-2863 Scopus ID: 6508343048

Дибирасулаев Дибирасулав Магомедович – научный сотрудник, кандидат технических наук – ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0016-0445

Искаков Михаил Халияскарович — научный сотрудник, кандидат технических наук – ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3441-8275

Филатов Иван Дмитриевич – младший научный сотрудник, ответственный исполнитель проекта, магистр – ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4855-3950