ВведениеСтруктура питания большинства населения Российской  Федерации  не  соответствует концепции сбалансированного питания, о чем свидетельствуют систематические исследования, проводимые институтом  питания  РАМН.  В  связи c этим целесообразным является разработка функциональных пищевых продуктов массового потребления на основе нетрадиционных источников мясного сырья отечественного производства, обладающего высокой пищевой и биологической ценностью [1–4].Российское  фермерское  страусоводство является относительно молодой и динамично развивающейся отраслью сельского хозяйства. Многие страусиные фермы расположены на территории   Российской    Федерации,    например, в Ленинградской, Московской, Краснодарской областях, Владимире, Вологде, Брянске, Тольятти, Ростове, Челябинске и других городах. Большой интерес   к   выращиванию   страусов   обусловлен их высокой продуктивностью, чем у других сельскохозяйственных животных (годовая продуктивность  одной  самки  страуса  в  среднем  в5 раз превосходит  продуктивность  мясной коровы); широким ассортиментом продукции страусоводства (мясо, субпродукты, яйца, жир, кожа, перья); хорошей адаптацией к новым условиям окружающей среды; рационом питания, состоящим из обычных для нашей страны сельскохозяйственных   культур,   таких   как, овощи, зерновые, комбикорма, зелень полевых растений. Следует отметить, что мясо страуса является диетическим, не имеет религиозных и национальных ограничений [5–8].В таблицах 1–4 представлены основные компоненты химического состава, содержание аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов охлажденного мяса страуса, используемого для ферментирования. Как следует из представленных в таблицах данных, мясо страуса отличается повышенным содержанием полноценного белка, витаминов группы В, селена, магния, калия и фосфора.Однако значительное количество соедини- тельной     ткани      обусловливает      жесткость мяса страуса и снижает его усвояемость, для повышения которой целесообразно использовать биомодификацию свойств мясного сырья.Биотехнологические методы обработки пищевого сырья с повышенным содержанием соединительной ткани основаны на применении ферментов растительного, животного и микробиологического происхождения. Отечествен- ный и мировой опыт свидетельствует о целесообразности применения ферментных препаратов    для    биомодификации    свойств сырья с высоким содержанием соединительной ткани   в   мясной   промышленности,   в   частности Таблица 1 – Основные компоненты химического состава мяса птицыTable 1 – The main components of the chemical composition of poultry meat (ostrich, chicken, and turkey) Вид мяса Содержание,%Энергетическая ценность,                                                                     ккал/кДж               ВлагаБелокЖирМясо страуса*75,1 22,01,097/406Мясо цыплят- бройлеров**75,3 20,62,6106/444Мясо индейки **74,1 21,62,1105/440* – результаты собственных исследований** – по данным работы [5]* – according to this research** – according to [5] Kolodyaznaya V.S. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 4, pp. 22–29  Таблица 2 – Аминокислотный состав белков мяса страуса [5]Table 2 – Amino acid composition of ostrich meat proteins [5] Таблица 4 – Минеральный состав мяса птицы [5] Table 4 – The mineral composition of poultry meat (ostrich, chicken, and turkey) [5]  Вид мясаСодержание, мг/100 г мяса                    Na   K      Ca      Mg    P       Fe    Zn       Se         Мясо страуса5532010,0172494,42,400,024Мясо цыплят- бройле- ров883259,0282001,22,130,014–0,022Мясо индейки8628518,8232271,42,45–  Незаменимые аминокислотыСодержаниеАмино- кислотный скор, %г/100 г мясамг/г белкаВалин1,2053,0106Лейцин1,9687,0124Изолейцин1,0044,0110Лизин2,0090,0164Метионин + цистин0,9542,0120Треонин1,1551,0128Триптофан0,2310,2102Фенилаланин + тирозин1,8281,0135Заменимые аминокислоты Содержаниег/100 г мясамг/г белка Аланин1,3560,0 Аргинин1,4062,0 Гистидин0,5022,0 Серин0,9542,0 Аспарагиновая кислота2,2098,0 Глутаминовая кислота3,35149,0 Глицин1,3761,0 Пролин1,1049,0   Таблица 5 – Характеристика коллагеназыTable 5 – Characteristics of collagenase            Наименование показателей                   Характеристикаи норма                    Результаты контроля           Внешний видТонкодисперсный порошокТонкодис- персный порошокЦветОт светло-серого до светло- коричневогоСерыйЗапахСпецифический, свойственный данному виду продутаСоответствуетОстаточная влажность, %, не более10,07,3Показатель активности водородных ионов (рН) 1 % водного раствора6,0–8,56,5Протеолитическая активность, ПЕ/мг препарата, не менее80,0130,0Содержание белка,%, не более60,070,0   Таблица 3 – Витаминный состав мяса птицы [5]Table 3 – Vitamin composition of poultry meat (ostrich, chicken, and turkey) [5] Вид мяса            Содержание, мг/100 г мяса            B1B2PPB5B6B ,9мкгB  ,12мкгМясо страуса0,550,482,971,10,535,50,65Мясо цыплят- бройлеров0,090,156,10,790,513,30,42 Мясо индейки       0,05 0,22   7,8     0,65 0,33   9,6    –         при производстве рубленых полуфабрикатов, деликатесных и колбасных изделий, вместо энергоемких способов обработки, таких как тумблирование и массирование [9–17].Применение коллагеназы, обладающей протеолитической активностью и субстратной специфичностью к расщеплению коллагена соединительной ткани, значительно улучшает функционально-технологические свойства и выход готового продукта за счет конверсии структуры белков и трансформации свойств. Применение коллагеназы для обработки сырья с повышенным содержанием соединительной ткани увеличивает содержание свободных аминокислот и небелковых азотистых соединений, которые при тепловой обработке превращаются в летучие соединения, участвующие в формировании мясного вкуса и аромата [18–20].Следует  отметить,  что   ферментированное мясо страуса можно использовать для создания функциональных продуктов питания с целью повышения усвояемости белков соединительной ткани    и    профилактики    алиментарно-зависимых     заболеваний людей с пониженной активностью протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта.Цель работы – оптимизировать технологические параметры ферментирования фарша из бедренной части мяса страуса с применением метода планирования многофакторных экспериментов. Объекты и методы исследованияОбъектом исследования выбрано мясо бедренной части страуса, выращенного на территории Ленинградской области (пос. Белоостров).Убой и обескровливание птицы производили без предварительного электроглушения. Затем тушку птицы шпарили, вручную снимали оперение и потрошили. Чтобы избежать микробиологической порчи, поверхность тушки после потрошения обрабатывали 1 % раствором уксусной кислоты. После обвалки мясо бедренной части страуса охлаждали  до  температуры  в  центре  2  ±  2 °С. Колодязная В. С. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 4 С. 22–29 Таблица 6 – Матрица планирования и результаты экспериментаTable 6 – The planning matrix and experimental results № опытаХ1С, %Х2τ, чХ3t, ºСХ Х1    2y1y1𝑦𝑦̅̅1̅y2y2𝑦𝑦̅̅2̅2𝑆𝑆12𝑆𝑆21–10,02–12+119+191,992,192,00,460,500,480,020,00102+10,06–12–15–189,890,490,10,510,530,520,180,00023–10,02+16–15–187,187,587,30,770,810,790,080,00104+10,06+16+119+182,783,381,00,950,990,970,180,0010500,0404012087,387,787,50,600,640,620,080,0020  Для исследования использовали мясное сырье со значениями рН и влагоудерживающей способности 6,2 и 92,4 %.В качестве ферментного препарата использовали 2  3коллагеназу  (ТУ  9154-032-11734126-10),  получен- переменная    Х )    и    температуры     выдержки (t, кодированная переменная Х ) на изменение влагоудерживающей способности и содержания аминного азота, выбранные в качестве функций отклика (Y ) и (Y ). 1                2 ную     из      гепатопанкреаса    камчатского     краба, 0  0характеристика которой представлена в таблице 5. Параметры       ферментирования                 фарша       на основном уровне и интервал варьирования приняты Содержание              аминного       азота      определяли следующие: С =  0,04  %,  ΔС = 0,02 %; τ =  4  ч, методом  формольного  титрования,  влагоудержи-вающую способность – методом прессования, значение рН – потенциометрическим методом, содержание белка – методом Кьельдаля, содержа- ние жира – методом Сокслета по стандартным методикам, изложенным в работе [21]. ферментированиифарша      измяса      страусас      применениемколлагеназыпри      изучении  Для  оптимизации  технологических  параметровΔτ = 2 ч; t = 12 °С, Δt = 7 °С. 0  Составлена матрица планирования экспери- мента методом дробных реплик, представленная в таблице 6.Кодированные переменные варьировали на двух уровнях – верхнем (+1) и нижнем (–1) и определяли по формулам:  влияния  на  функции  отклика  трех  факторов  (n)  𝑋𝑋1 𝐶𝐶 − 𝐶𝐶0 =     ∆𝐶𝐶    ;  𝑋𝑋2 𝜏𝜏 − 𝜏𝜏0 =     ∆𝜏𝜏    ;  𝑋𝑋3  𝑡𝑡 − 𝑡𝑡0 =            .           (1)∆𝑡𝑡 использовали метод дробных реплик, который позволяет   изучить   одновременное   воздействие на  процесс  нескольких  факторов  при  проведении Для проверки воспроизводимости опытов определены: среднее арифметическое значение функции отклика влагоудерживающей способности сравнительно небольшого числа опытов N (N = 2n–1);обнаружить эффект взаимодействия факторов при совместном их влиянии; построить математическое описание   изучаемого   процесса   (математическую и содержание аминного азота –   𝑦𝑦̅̅1̅    и 𝑦𝑦̅̅2̅,  оценка  дисперсиидлякаждой      серии     параллельныхопытов  𝑆𝑆21и  𝑆𝑆2    (2табл.  6);  критерий  Кохрена  (G ),p  модель), позволяющее оптимизировать выходной параметр без проведения дополнительных экспериментов [22].Определяли  влагоудерживающую  способность и  содержание  аминного  азота   в   зависимости от массовой доли вносимой коллагеназы, продолжительности и температуры выдержки фарша с целью оптимизации технологических параметров  применения   коллагеназы   в   фарше, а также органолептические показатели (цвет, консистенция, внешний вид, запах). Результаты и их обсуждение 1  В процессе оптимизации технологических параметров биомодификации свойств мяса страуса исследовали   влияние   массовой   доли коллагеназы (С, кодированная переменная Х ), продолжительности   выдержки   (τ,   кодированнаяпредставляющий  собой отношение наибольшей изоценок дисперсий к сумме всех оценок дисперсий. 1                                                                                                     2  Опыты по определению влагоудерживающей способности (y ) и содержания аминного азота (y ) проведены при одинаковых условиях в двукратной повторности (К = 2). р1  р2 таблРасчетные значения  критерия  Кохрена  (G  и G ) определены при общем количестве оценок дисперсий      и      и   числе степеней  свободы  f  =  К  –  1.  Табличное  значение критерия   Кохрена   (G   =   0,907)   найдено  при доверительной вероятности 0,95 и f = 1. p1                                             p2 таблТак   как   G   =   0,39   и   G   =   0,31   меньше G , то опыты воспроизводимы, а  оценки дисперсий – однородны.Для оптимизации технологических параметров ферментирования мясного сырья использовали уравнение регрессии следующего вида:  Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 + b123X1X2 X3,                           (2)  где Y – функция отклика; b , b , b , b  , b , b  , b      – – для содержания аминного азота: b = 0,69, b = 0,06, 0       2       3       12       13коэффициенты регрессии. 23       123 0                         1 3 b = 0,19, b = 0,04. Рассчитаны коэффициенты регрессии: 2                         3 1  2Для      произведения       Х Х и       фактора      Х  0 –  для  влагоудерживающей  способности  b=  88,1, столбцы   совпадают,   поэтому   коэффициенты   b b = –1,55, b = –2,95, b = –0,6; и  b   не  могут  быть  определены  в  отдельности.  12 1                            2                            3                                                                                                                    3 Kolodyaznaya V.S. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 4, pp. 22–29  Коэффициенты b  , b , b   не значимы. математическому               планированию     экспериментов 13      123      23 Для подтверждения адекватности полученного уравнения изучаемому процессу проведен статистический анализ значимости коэффициентов регрессии и определена проверка адекватности уравнения регрессии. 𝑦𝑦                                                                       b Вычислена погрешность экспериментов при определении оценки дисперсии воспроизводимости (𝑆𝑆2) и оценка дисперсии (S ).Значимость коэффициентов регрессии опреде- ляли из условия  b s  |b| ≥ |S t |,                                    (3)позволили         применять         высокоэффективныесхемы планирования, такие как метод крутого восхождения/наискорейшего спуска. Этот метод нашел применение при решении задач оптими- зации технологических процессов в пищевых технологиях.Важным преимуществом математического планирования    экспериментов,     по     сравнению с  классическими  методами   исследования, является  возможность  одновременного  влияния на технологический процесс большого числа факторов. Кроме  того,  этот  метод  позволяет наряду     с     количественным     учетом     каждогоотдельного фактора установить наличие в системе  s где  t–  значение  критерия  Стьюдента,  найденное межфакторных взаимодействий и оценить влияние при   доверительной   вероятности   0,95   и   числестепеней свободы f = N – 1.На   основании   анализа   полученных   данных уравнения регрессии имеют следующий вид: Y1 = 88,1 − 1,55X1 − 2,95X2 − 0,6X3,         (4) последних, а также определить значение параметров при оптимальной эффективности процессов [22].Оптимизация параметров ферментирования мяса страуса методом крутого восхождения представлена в таблице 7.Принято,     что     оптимизация     заканчиваетсяпри     значениях:    влагоудерживающей    способно- Y2 = 0,69 + 0,06X1 + 0,19X2 + 0,04X3.          (5) сти   y =   86,5 %,   содержания   аминного   азота  1 y = 0,80 мг/100 г. Для проверки адекватности уравнений регрессии 2Проведена  органолептическая  оценка  качества рассчитаны: 2                                                                ферментированного фарша по пятибалльной шкале, – оценка дисперсии адекватности (𝑆𝑆ад     ): в     которой     приняты     следующие           дескрипторы: 2   =   1 ∑𝑁𝑁 𝑆𝑆2 э   −  𝑦𝑦р),           (6) запах,      внешний            вид,         консистенция,       цвет. 𝑆𝑆ад   𝑁𝑁−𝐵𝐵 𝑗𝑗=1 𝑗𝑗   (𝑦𝑦𝑗𝑗 𝑗𝑗 На   рисунке   1   представлена   органолептической оценка            показателей               качества              фарша   без где      B       –      число      коэффициентов      регрессииискомого  уравнения,  включая  и  свободный  член; ферментирования (контрольный образец) и фарша, ферментированного   с   внесением   коллагеназы   с  э р– экспериментальное и расчетное значение 𝑦𝑦𝑗𝑗  − 𝑦𝑦𝑗𝑗функции отклика в j – м опыте; N – число опытов полного факторного эксперимента. массовой долей 0,05 %, времени выдержки 4,5 ч приt = 13 °С.Выбраны    следующие           параметры    ферменти-  p1 –  значения  критерия  Фишера  (F=  3  и  F =  5), рования  фарша  на  основе  мяса  бедренной  части  p2 которые  сравнивали  с  его  табличным  значениемстрауса:  массовая  доля  коллагеназы  C  =  0,05  %,   (F табл= 7,71). Так как расчетные значения меньше табличных,   то   уравнения   адекватно   описываютизучаемый процесс.Фундаментальные работы Р. Фишера, Д. Бокса, Ю. Адлера                и             других      исследователей по Таблица 7 – Характеристика и результаты экспериментаTable 7 – The characteristics and results of the experiment        консистенция цвет 543210 12                запах    Характери- стикаС, %τ,чt, ℃Х1Х2Х3𝑦𝑦𝑝𝑝   𝑦𝑦𝑝𝑝1             2и № опыта      Основной уровень0,04412––––        –Интервал варьирования0,0225––––        –Шаг движения0,010,51––––        –Крутое восхождение10,054,5130,50,250,286,50,7820,065,0141,00,500,484,80,8630,075,5151,50,750,683,20,9540,086,0162,01,000,881,61,03  внешний вид – контрольный образец– ферментированный фарш из мяса страуса Рисунок 1 – Органолептическая оценка показателей качества ферментированного фарша и контрольного образцаFigure 1 – The organoleptic evaluation of the quality of the fermentedminced meat and the control sample Колодязная В. С. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 4 С. 22–29  время выдержки фарша τ = 4,5 ч при температуре t = 13 °С. Дальнейшее увеличение концентрации коллагеназы, времени выдержки и температуры фарша приводит к снижению влагоудерживающей способности,  разжижению  консистенции   фарша и снижению общего содержания белка с 22,0 % до 14,0 %  из-за  протеолиза.  Эти  изменения  связаны с уменьшением содержания высокомолекулярных белков, увеличением количества пептидов различной молекулярной массой и свободных аминокислот, что сопровождается снижением значения рН с 6,2 до 5,7. ВыводыПредложены оптимальные технологические параметры ферментирования фарша на  основе мяса страуса с применением коллагеназы: массовая доля коллагеназы 0,05 %, продолжительность выдержки фарша 4,5 ч при t = 13 °С, позволяющие получить фарш с высокими органолептическими показателями и фукционально-технологическими свойствами, по сравнению с контрольным образцом. Полученный ферментированный фарш при выбран- ных режимах ферментирования рекомендуется использовать в технологии рубленых полуфабрика- тов, вареных колбасных изделий, фаршевых мясорастительных консервах, предназначенных для профилактики алиментарно-зависимых заболева- ний людей с пониженной активностью протеоли- тических ферментов желудочно-кишечного тракта. Конфликт интересовАвторы   заявляют   об   отсутствии   конфликта интересов.