Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературных данных
1.1 Использование молочных белков при производстве эмульгированных мясных продуктов
1.2 Ферментный препарат трансглутаминазы и его свойства 22
1.3. Использование трансглутаминазы в технологии пищевых продуктов 26
1.4 Пребиотические вещества и их использование в технологии пищевых продуктов 29
Заключение по литературному обзору 37
Глава 2. Организация эксперимента, объекты и методы исследования
2.1 Организация эксперимента 40
2.2 Объекты исследования 43
2.3 Методы исследования 43
Глава 3. Изучение функционально-технологических свойств препаратов молочных белков при действии трансглутаминазы
3.1 Определение активности ферментного препарата трансглутаминазы 54
3.2 Изучение гелеобразующей способности казеината натрия под действием трансглутаминазы 57
3.3 Изучение влияния продолжительности ферментации трапсглутаминазои казеината натрия на степень полимерюации казеината натрия 60
3.4 Изучение динамической вязкости казеината натрия, обработанного трансглутаминазой
3.5 Изучение функционально-технологических свойств препаратов казеината натрия
3.5.1. Оценка функционально технологических свойств молочных белков 64
3.5.2. Изучение функционально-технологических свойств молочно-белковых препаратов под действием трансглутаминазы ... 68
3.6 Изучение влияния ферментной обработки на переваримость казеината натрия пищеварительными ферментами in vitro 71
Глава 4. Обоснование и разработка состава пребиотических композиций на основе казеината натрия, модифицированного трансглутаминазой
4.1 Изучение влияния пребиотических веществ на гелеобразуїощую способность казеината натрия, ферментированного трансглутаминазой
4.2. Реакция дезаминирования 78
4.3. Изучение функционально-технологических свойств композиций 80
Глава 5. Влияние количества композиций на качественные показатели модельных фаршевых систем
5.1. Изучение структурно-механических свойств модельных фаршей 83
5.2. Изучение свойств модельных колбас 87
5.3. Микроструктурные исследования мясных фаршей с разработанными композициями 91
Глава 6. Получение эмульгированных мясных продуктов с использованием композиций и исследование их свойств
6.1. Разработка технологической схемы производства эмульгированных мясных продуктов с пищевыми композициями 98
6.2. Промышленная апробация эмульгированных мясных продуктов с использованием композиций в промышленных условиях 103
6.3. Изучение переваримости белков колбас пищеварительными ферментами in vitro 106
6.4. Разработка нормативной документации на производство пищевых композиций 107
Выводы
Список статей 112
Список использованной литературы 112
Приложения 129
- Использование трансглутаминазы в технологии пищевых продуктов
- Изучение гелеобразующей способности казеината натрия под действием трансглутаминазы
- Изучение функционально-технологических свойств молочно-белковых препаратов под действием трансглутаминазы
- Микроструктурные исследования мясных фаршей с разработанными композициями
Введение к работе
Питание является основным фактором обеспечения оптимального роста, развития, адаптации к влиянию внешней среды, качества и продолжительности жизни человека. Многие болезни цивилизации (диабет, ожирение, аллергия, гипертония, сердечно-сосудистые заболевания) являются алиментарно зависимыми и могут корректироваться соответствующими диетами.
В России проблема питания является одной из наиболее остро стоящих как перед медиками, так и перед специалистами пищевой промышленности в связи с экономическими, экологическими условиями, сложившимися в течение последних 10-15 лет. Причішами возшікновения различных заболеваний становится дефицит как эссенциальных биологически активных веществ, в том числе и пищевых волокон, так и полноценного белка.
В процессе питания человек потребляет до 600 различных веществ органической и неорганической природы, благодаря которым обеспечивается правильная работа всего организма. Здоровое питание осуществляется сбалансированным потреблением белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, пищевых волокон. Различные технологические процессы (рафинизация, дистилляция, термическая обработка и т.д.) приводят к тому, что готовые продукты теряют часть своих полезных свойств. В связи с чем, во всем мире разрабатываются новые виды комбинированных продуктов (зерновые, хлебобулочные, кондитерские, молочные, мясные продукты, напитки и т.д.), обогащенные необходимыми для человека веществами [34].
Создание подходящих условий для производства продуктов питания, обеспечивающих поступление в рацион достаточного количества жизненно важных питательных веществ, является важным шагом для поддержания здоровья человека. Профилактика, а иногда и лечение заболеваний, связанных с дефицитом белка, биологически активных веществ, в том числе
5 и пищевых волокон, осуществляется посредством применения специальных биологических добавок и рекомендацией соответствующей диеты, включающей в свой состав продукты, приготовленные из мяса.
Создание большинства мясных продуктов профилактического действия, достаточно трудная задача, когда речь идет о придании ему пробиотических свойств путем внесения живых молочнокислых микроорганизмов. О сырокопченых колбасах в данном случае можно говорить отдельно, поскольку в их приготовление включаются стартовые культуры, часть из которых уже может быть пробиотиками. Однако чтобы поддержать в организме человека эту полезную микрофлору требуется внести в мясной продукт пребиотические вещества. При употреблении таких продуктов в большей степени будут обеспечиваться благоприятные условия, способствующие поддержанию, развитию и численному увеличению микробиотических бактерий в кишечнике человека. Подобные технологии профилактических мясных продуктов с направленным регулирующим воздействием на систему пищеварения вполне осуществимы в реальном мясоперерабатывающем производстве.
Комбинирование мясного сырья с молочными белками представляется хорошей возможностью для получения мясного продукта с пребиотиками, например, олигосахаридами. Эффективным аспектом рассмотрения путей их введения могут стать пищевые композиции, полученные на основе казеината натрия и обладающие гелеобразующей способностью.
Благодаря обширным исследованиям в изучении физико-химических и функциональных свойств казеинатов стало возможным получать смеси на их основе с добавлением полисахаридов или фермента трансглутаминазы, сшивающего остатки аминокислот лизина и глутамина. В результате гидратации подобных смесей происходит образование гелей и улучшение структуры продукта, в котором они могут быть использованы.
Однако предлагаемые способы не были исследованы и оценены на возможность внесения в состав смесей казеинатов с полисахаридами или
ферментом трансглутаминазой таких биологически активных компонентов, как пребиотические вещества, играющие существенную роль в создании соответствующих условий для развития молочнокислой микробиотической микрофлоры в организме человека. В этой связи представляется актуальной разработка добавок, содержащих пребиотические вещества и казеинат натрия, ферментация которых ацилтрансферазным ферментом микробного происхождения приводит к образованию геля.
Научная новизна работы. Обоснованы и разработаны состав композиций на основе модифицированного трансглутаминазой казеината натрия и пребиотических веществ (лактулозы, олигофруктозы, инулина) и параметры их получения. Установлены зависимости изменения свойств казеината натрия во времени под действием трансглутаминазы и пребиотических веществ, проявляющиеся в увеличении молекулярных масс, водоудерживающих и эмульгирующих свойств. Показано, что ферментация препарата казеината натрия трансглутаминазой не приводит к ухудшению переваримости пищеварительными ферментами in vitro геля и готовой мясной продукции с его добавлением.
Предложен и апробирован метод определения активности препаратов трансглутаминазы на основе энзиматического колориметрического теста.
Изучена динамика ферментативной реакции с образованием микроколичеств аммиака в системе «казеинат натрия - трансглутаминаза -пребиотическое вещество». Введение пребиотических веществ в состав композиций на основе модифицированного казеината натрия не приводит к снижению прочности полученных гелей.
Изучено влияние композиций на основе модифицированного трансглутаминазой казеината натрия и пребиотических веществ на структурно-механические, физико-химические и микроструктурные показатели модельных фаршей.
7 На способ получения композиции, содержащей пребиотики, подана заявка на патент № 2006141277 от 22.11.06 г.
Практическая значимость. Установлено, что использование трансглутаминазы и пребиотических веществ (лактулозы, олигофруктозы, инулина) в технологии эмульгированных мясных продуктов компенсирует отсутствие способности к гелеобразованию у казеината натрия, что дает основание рекомендовать разработанные композиции к использованию в рецептурах эмульгированных мясных продуктов.
Разработан проект нормативной документации, предусматривающий производство пищевой добавки на основе модифицированного трансглутаминазой казеината натрия и пребиотических веществ (лактулозы, олигофруктозы, инулина).
Разработаны методические указания к лабораторно-практическим работам для студентов специальностей 240901, 240902, 200503, 260301, 260302, 260303, 260505: «Определение активности препарата трансглутаминазы, изучение динамики ферментативной реакции с образованием аммиака», используемые в учебном процессе.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на Международной научно-практической конференции «Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК» (Москва, 2004 г.), Международной научно-практической конференции «Новые мировые тенденции в производстве продуктов из мяса птицы и яиц» (Москва, 2006 г.), 5-й Международной научно-практической конференции «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2006 г.)
8 Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 9 работ, в том числе методические указания к лабораторным работам для студентов, подана заявка на патент.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, глав экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений. Работа содержит 128 страниц машинописного текста, 20 таблиц, 28 рисунков. Библиография включает 151 наимеповаїше. Приложения к диссертациоішой работе представлены на 15 страницах.
Использование трансглутаминазы в технологии пищевых продуктов
В промышленных масштабах выпускается Са2+-независимая микробная ТГ из рода Streptovericillium. Независимость от кальция -полезное свойство микробного фермента в изменении функциональных свойств пищевых белков, так как много белковых систем (например, молочный казеин или миозин мяса) имеют тенденцию осаждаться при относительно низких концентрациях кальция в продукте. В связи с чем, в лабораторных исследованиях и промышленности используется Са независимая ТГ, выделенная из Streptovericillium sp. [137].
Как зарубежом, так и в России проводятся эксперименты по применению трансглутаминазы для использования в технологии производства пищевых продуктов. Так, например, ТГ используют для получения сурими из рыбного фарша. Для чего трансглутаминаза добавляется в количестве 1% к массе, затем фарш набивается в оболочку и отправляется на заморозку, для образования плотной структуры[74, 111, 114].
В России разработана технология формованных реструктурированных изделий из мяса кролика, включающая его обвалку с последующим массированием при добавлении 30% рассола. В состав входит ферментный препарат трансглутаминазы в количестве 1,65% к массе рассола [36].
Z. Pietrasik с соавторами проводились исследования полезности ТГ с диетологической позиции. Было установлено, что при использовании ферментного препарата возможно снижение концентрации соли в готовом продукте, что позволяет использовать её в продуктах диетической направленности и создавать продукты с пониженным содержанием поваренной соли [133].
В Германии исследовали свойства фарша вареных колбас при совместном действии на них фосфатов и трансглутаминазы. Изучение таких показателей как консистенция и прочностные характеристики сырого фарша и готовых вареных колбас позволили сделать вывод о том, что фосфаты и трансглутаминаза не обладают никаким совместным действием. Однако эти исследования позволили сделать вывод о том, что увеличение количества трансглутаминазы в фарше повышает его эластичность и прочность. Отмечалось, что после термообработки готовый продукт был более плотным, менее влажным на срезе по сравнению с мясным фаршем без внесения трансглутаминазы [147].
Chen R.N. с соавторами был изучен способ получения прочного коллагенового геля с микробной трансглутаминазой без нагрева раствора коллагена. Внесение фермента позволило получить более стойкую систему к денатурирующим условиям и приготовить пищевые продукты с диапазоном рН от 3 до 12 [100, 148].
В Японии предложено использовать ТГ для изменения молекулярных масс и улучшения функциональных свойств пищевых белков, в частности для увеличения водоудерживающей способности при гелеобразовании сои и молочных белков, а также для восстановления структуры пасты из порошка пшеницы [119, 65].
В хлебопекарной промышленности ТГ в сочетании с другими ферментами было предложено использовать в качестве замены эмульгаторов, входящих в состав хлебопекарных улучшителей, для придания тесту из муки, содержащей пшеничный белок, большей пористости и гомогенизации тестовой массы [107]. В большинстве своем используемые эмульгаторы являются химическими агентами, которые исследователи активно пытаются заменить природными биологическими веществами. В отличие от многих ферментных препаратов, которые в основном вызывают гидролиз, трансглутаминаза образует новые связи между аминокислотами, что усиливает пептидные цепочки и стабїілизирует структуру белка [72].
В Германии разработан способ изготовления хлебобулочных изделий, часть пшеничной муки у которых заменена на ржаную, овсяную, ячменную, кукурузную, гречневую, просяную, амарантную, картофельную, муку квиноя и бобовых с добавлением ТГ в количестве 10-5000 единиц на 100 кг муки [94].
Влияние трансглутаминазы на свертываемость молочного сгустка была исследована О Sullivan с соавторами. Исследования молочного сгустка показали, что пастеризованное молоко, обработанное ТГ, имеет больший по размеру и по плотности сгусток, чем не обработанное ферментом. Использование ТГ в технологии сыров [149] позволяет сократить время созревания и предотвратить кристаллизацию лактозы.
Исследования проводили также и для комбинаций различных белков растительного и животного происхождения. Взаимное использование таких белков с ТГ позволяет улучшить функциональные свойства белка, за счет образования дополнительных межмолекулярных связей и, следовательно, более прочной структуры. Так, например, разработаны и запатентованы рыбные и мясные продукты, в состав которых входит соевый белок, подвергшийся ферментации трансглутаминазой [95].
Разработано пищевое покрытие, в состав которого входит ферментированный трансглутаминазой казеин или его производные. Пищевая композиция в данной оболочке удерживается в процессе обработки и хранения, и подвергается перевариванию в желудочно-кишечном тракте млекопитающих [56].
Все большее распространение в диетическом и лечебном питании получают продукты, включающие в своем составе пребиотические вещества. Как показывает отечественный и зарубежішй опыт, для пищеварения целесообразно сочетание мясных компонентов с балластными веществами, что возможно при использовании в питании продуктов, содержащих как мясное, так и растительное сырье[55].
За последние несколько лет работы в этом направлении получили широкое распространение. Предложены технологии изготовления блюд с различными овощными наполнителями, например, со свекольной и морковной мезгой, являющимися отходами консервной промышленности и представляющими собой концентрат пищевых волокон - клетчатки, гемицеллюлоз, лигнина и пектиновых веществ, которые играют важную роль в регуляции деятельности кишечника, нормализуют полезную микрофлору кишечника, стимулируют выделение холестерина и др [61].
В литературе приведены данные о выработке низкокалорийных паштетов из печени животных. Для снижения калорийности в рецептуре паштетов использовали различные добавки: картофелепродукты, горох, рис, манную крупу, морскую капусту. Показано также, что применение овощей в качестве наполнителей в рубленые мясные юделия из говядины, позволит расширить ассортимент диетических продуктов на мясной основе и в определенной степени восполнит недостающие для полноценного рациона клетчатку и усвояемые минеральные вещества [22].
Устиновой А.В. и др. разработан широкий ассортимент консервов, паштетов, кремов, полуфабрикатов для детского и диетического питания и использованием растительного сырья, включающего пищевые волокна. Получение паштетов из потрохов птицы, обогащенных растительными продуктами (пищевыми волокнами) и сухим обезжиренным молоком, позволило повысить их биологическую ценность и решить проблему адекватного питания, соответствующего фгоиологическим и биохимическим потребностям организма[19, 62, 85, 86].
Другим способом обогащения пищевыми волокнами и пребиотическими веществами считается внесение изолированных препаратов пребиотических веществ, при выборе которых основное внимание, помимо пребиотического влияния, уделяется их функциональным свойствам -размеру частиц, водоудерживающим и жиросвязывающим показателям [69].
Изучение гелеобразующей способности казеината натрия под действием трансглутаминазы
Был исследован раствор казеината натрия, ферментированный трансглутаминазой, внесенной таким образом, чтобы количество препарата составляло 1 % к массе белка. Изучался казеинат натрия, воздействие трансглутамипазы на который было прервано через 30, 60, 90 и 120 мин от начала обработки ферментом нагревом до 80 С.
Полученные нами данные свидетельствуют о том, что процесс образования полимеров болышгх молекулярных масс (более 440 кДа) начинается непосредственно с начала инициации реакции в первые 30 мин (рис. 10).
По интенсивности окраски каждого изучаемого образца видно, что полученный белок имеет три фракции с диапазоном молекулярных масс приблизительно 67, 100 кДа, и свыше 140 кДа. По интенсивности окраски полос электрофореграммы видно так же, что в полученном образце белка преобладают полимеры, молекулярные массы которых более 300 кДа.
Воздействие трансглутамипазы на препарат казеината натрия увеличивает молекулярные массы получаемых таким образом полимеров. По данным Damodaran S. et al., в процессе обработки ферментом происходит увеличение молекулярных масс от мономеров до димеров, тримеров, тетрамеров к полимерам большой молекулярной массы. В течение первых 40 мин от начала реакции преобладают, в основном, диммеры, молекулярные массы которых составляют приблизительно 70 кДа и количество которых уменьшается в ходе реакции. Накопление триммеров начинается только после 30 мин и достигает своего максимума к 90 мин реакционного времени, затем исчезает. Появление тетрамеров происходит после 40 мин от начала реакции, а их исчезновение наблюдается после 90 мин.
Как видно из полученных нами данных (рис.10), основное увеличение молекулярных масс казеината натрия происходит в течение первых 30 мин от начала реакции. Воздействие трансглутаминазы приводит к тому, что фракции, характеризующиеся низкими молекулярными массами, а именно до 140 кДа, полимеризуются. Наиболее четко эта зависимость прослеживается через 120 мин от начала реакции.
На полосе 5 были обнаружены три наиболее четко выделенные фракции модифицированного казеината натрия: около 67, 100 и более 440 кДа, между которыми наблюдаются более светлые полосы, показывающие миграцию наиболее легких фракций модифицированного белка. Образование фракций с таким разбросом молекулярных масс (от 440 кДа) можно объяснить тем, что фермент сшивает наиболее близко расположенные остатки аминокислот (лизина и глутамина) казеината натрия, которые являются частью одной молекулы либо двух соседних. Наличие на электрофореграмме на всех четырех полосах областей с молекулярными массами около 67 кДа вероятно связано с тем, что изучаемый препарат казеината натрия содержит около 15 % примесей низкомолекулярных белков, которые, по-видимому, обладают низким сродством к ферменту.
Таким образом, через два часа ферментации препарата казеината натрия трансглутаминазой остаются три больших фракции с молекулярными массами около 67, 100 и свыше 400 кДа.
Изучение динамической вязкости казеината натрия, обработанного трансглутаминазой. Образование высокомолекулярных полимеров в процессе ферментации казеината натрия трансглутаминазой сопровождается увеличением вязкости его раствора (рис. 11), что связано с изменением молекулярной массы и пространственной структуры ферментированного казеината натрия.
Резкое увеличение динамической вязкости раствора казеината натрия, происходящее после полутора часов ферментации, соответствует образованию большой фракции с молекулярной массой более 440 кДа.
Оценка функционально технологических свойств молочных белков. В результате представленных в ранее в этой главе данных, следует, что казеинат натрия под действием трансглутаминазы приобретает гелеобразующую способность. Данное обстоятельство позволяет предположить, что казеинат натрия также может изменить свои функционально-технологические свойства.
Был проведен анализ свойств молочных белков, представленных на российском рынке. Распространенными молочными белками, используемыми в производстве мясных продуктов, являются сухое обезжиренное молоко, сывороточный белковый концентрат, копреципитат и казеинаты, часть из которых представлена смесями с альбуминами и полисахаридами (ПРИЛОЖЕНИЕ 1). Следует так же отметить, что полисахариды используются, в основном, для придания гелеобразующей способности таких смесей.
Для собственных исследований были взяты препараты молочных белков, в составе которых производителем не заявлены полисахариды, так как такие смеси труднее ферментируются трансглутаминазой, что более подробно описано в главе 4.
Для наглядного представления влияния трансглутаминазы на свойства казеинатов проводили сравнительное исследование с другими молочными белками. Полученные результаты показывают, что препараты казеинатов натрия обладают высокой водоудерживающей и жироудерживающей способностью, но для них характерно отсутствие гелеобразующей способности, что было показано ранее.
Были определены некоторые функционально-технологические свойства молочно-белковых препаратов, которые позволили провести сравнительную оценку этих препаратов. Данные представлены в таблице 4.
Из трех исследованных препаратов казеината натрия два были одного производителя. Препараты не отличались по химическому составу, однако проведенная оценка их ФТС позволила выявить некоторые различия. Более низкие показатели водоудерживающей (ВУС) и жироудерживающей (ЖУС) способностей третьего препарата казеината натрия объясняются, по-видимому, более низким рН, и, следовательно, более близким нахождением белков этого препарата к изоэлектрической точке.
Способность стабилизировать эмульсии - одно из наиболее важных показателей, характеризующих поведение белка при введении его в рецептуру эмульгированного продукта. Проводили определение устойчивости эмульсий в зависимости от количества вводимого белка (рис. 12).
Изучение функционально-технологических свойств молочно-белковых препаратов под действием трансглутаминазы
Следует отметить, что приготовление гелей на основе препарата казеината натрия связано с изменением привычной схемы приготовления гелей (рис.13). К обычно выполняемым операциям взвешивания компонентов, их перемешиванию с последующей термической обработкой при 70 ± 2 С добавляется процесс ферментации суспензии в течение 2 ч при 40 ± 2 "С. Процесс инактивации ферментного препарата, составляющий не менее ] 0 мин при 70 ±2 С, совмещается с термической обработкой.
Блок-схема получения геля казеината натрия, ферментированного трансглутаминазой При добавлении фермента рН сухого обезжиренного молока и препарата сывороточных белков снижается (с 6,96 до 5,11 и с 8,51 до 6,59 соответственно), тогда как рН препарата копреципитата и казеината натрия повышается (табл. 5). Внесение трансглутаминазы способствует увеличению функционально-технологических показателей препаратов казеината натрия, тогда как на ФТС других исследуемых препаратов ферментация трансглутаминазой не оказывает влияния. Из иностранных источников известно, что поваренная соль не оказывает отрицательного влияния на активность трансглутаминазы. Однако при измерении критической концентрации гелеобразования изменение концентрации поваренной соли в большую сторону приводит к увеличению количества белка, такие же изменения происходят и при измерении других ФТ показателей.
На рисунке 14 представлены зависимости доли стабильной эмульсии в общем объеме всей эмульсии, приготовленной с добавлением казеината натрия. Более стабильна эмульсия, приготовленная из модифицированного казеината натрия.
Следует отметить, что при ферментации трансглутаминазой доля стабильной эмульсии при содержании белка 5,26 г в 100 г эмульсии, т.е. соотношение белок:жир:вода равное 1:9:9, составляет 98 % против 67 % в эмульсии, стабилизированной неферментированным казеинатом натрия.
Кроме того, из трех препаратов казеината натрия, свойства которых были нами изучены, для дальнейших исследований более интересными представляются препараты казеината натрия 1 и 3, обладающие высокими жироудерживающей, водоудерживающей свойствами, а так наименьшей критической концентрацией гелеобразования (ККГ), по сравнению с препаратом казеината натрия 2.
Определение переваривав мости белков пищеварительными ферментами in vitro. Пищевую ценность любого продукта питания в первую очередь определяют питательные свойства его составных частей, их биологическая ценность, усвояемость. Биологическая доступность белковых веществ характеризуется способностью расщепляться под действием пищеварительных ферментов на отдельные фрагменты (аминокислоты и пептиды) и их усваиваемость организмом.
Биологическая доступность белка и степень его усвоения зависит от природы белка и его структуры: белки соединительной ткани расщепляются хуже, чем мышечные; нативные - хуже денатурированных.
Изменение физической структуры веществ (степени дисперсности за счет измельчения) и биохимической структуры белка (денатурация, гидролиз), повышают доступность компонентов действию пищеварительных ферментов. Образование надмолекулярных белковых структур в результате взаимодействия белковых частиц друг с другом или с молекулами некоторых других веществ понижает их биологическую доступность.
Отличительной особенностью молочных белков по сравнению с растительными белками является их способность легко расщепляться под действием ферментов желудочно-кишечного тракта и образовывать при этом пептиды и свободные аминокислоты, быстро всасывающиеся в кровь. В отличие от белков мяса молочные белки не содержат пуриновых оснований, избыток которых ухудшает обмен веществ в организме.
При внесении трансглутаминазы в раствор казеината натрия образуются высокомолекулярные полимеры. Фермент оказывает воздействие как на остатки пептидов внутри одного белка, так и на соседние молекулы, в результате сшивок остатков пептидов, содержащих глутамин и лизин, формируя є-(у- глутамил) лизиновые изопептидные связи. Таким образом, в результате действия трансглутаминазы на белковые препараты образуются прочные структуры, что может привести к возрастанию устойчивости белкового компонента к действию ферментов желудочно-кишечного тракта.
Определение степени расщепления и усвояемости белковых компонентов, как правило, производят двумя путями: в опытах in vivo и опытах in vitro в системах "пепсин-трипсин". Для определения влияния трансглутаминазы на биологическую доступность ферментативно-модифицированного казеината натрия проводилась оценка степени его расщепления in vitro в системах "пепсин-трипсин" по методу Покровского А.А. и Ертанова И.Д.
Для определения перевариваемое был взят образец казеината натрия, ферментированного трансглутаминазой, в течение 2 ч. Для сравнения оценивалась степень переваримости раствора казеината натрия без трансглутаминазы. Модификация препарата казеината натрия трансглутаминазой не оказывает существенного влияния на его перевариваемость .
Таким образом, ферментативная обработка казеината натрия трансглутаминазой приводит к тому, что полученный модифицированный белковый препарат не уступает по своей переваримости исходному казеинату натрия. Обнаружено медленное увеличение динамической вязкости 1 % раствора препарата казеината натрия, ферментированного трансглутаминазой, в течение первого часа с начала реакции, что соответствует накоплению фракций, содержащих полимеры казеината с молекулярными массами больше 100 кДа. Увеличение интенсивности окраски фракции, содержащей полимеры больших молекулярных масс, в течение последующего часа ферментации также подтверждает увеличение динамической вязкости 1 % раствора казеината натрия.
Микроструктурные исследования мясных фаршей с разработанными композициями
Применительно к мясным продуктам гистологические исследования позволяют увидеть микроструктурные процессы разрушения мышечной ткани при механической и термической обработке, степень образования пористости фарша при использовании белков, характер взаимодействий вводимого белка с частицами мышечных волокон.
Были исследованы гистологические изменения мясных модельных систем, содержащих композиции и прошедших термическую обработку.
За контрольный образец был принят модельный фарш, в состав которого был внесен казеинат натрия в количестве 10 % к массе фарша. При гистологическом исследовании установлено, что масса фарша однородная, основная ее часть хорошо измельчена и представлена мелкими частицами мышечной, соединительной и жировой тканей с микроструктурными особенностями, характерными для животного сырья после термической обработки. Фарш сформирован из мелких и средней величины фрагментов мышечной, соединительной и жировой тканей. Мышечная ткань имеет характерные для температурного воздействия микроструктурные изменения - умеренную деструкцию мышечных волокон, выражающуюся в набухании, появлении их разрывов и фрагментации. В результате можно наблюдать группы мышечных волокон с элементами эндомизия и перимизия, а также их фрагменты, длина которых сопоставима с диаметром волокна. Исчерченность мышечных волокон преимущественно стертая. Клеточные ядра не выявляются. В фарше присутствуют фрагменты соединительной ткани преимущественно округлой формы и не превышающие 1 мм. Фарш содержит фрагменты жировой ткани в виде отдельных липоцитов и измельченных жировых капель .
Образец, содержащий композицию, в состав которой входит олигофруктоза, представлен более однородной компактной фаршевой массой с менее выраженной пористостью. Основная ее часть достаточно измельчена и представлена мелкозернистой белковой массой с включением сохранивших структуру частиц мышечной, соединительной и жировой тканей.
В фаршевой массе идентифицируются мышечная ткань в виде мышечных пучков и отдельных мышечных волокон, или же их небольших фрагментов, фрагменты соединительной ткани, чаще всего имеющие округлую или же вытянутую форму и величину, как в контрольном образце.
Ядра в клетках мышечной и соединительной тканей не выявлены. Фарш содержит жировую ткань в виде отдельных групп липоцитов или жировых капель - фрагментов деструкции клеток жировой ткани в процессе изготовления фарша и его термической обработки. Содержание мелкозернистой белковой массы в фарше достаточное для формирования несколько более компактной, чем в контроле массы. Других структурных отличий от контроля не выявлено (рис. 23).
Образец, в состав которого входил инулин, представляет термически обработанную однородную компактную фаршевую массу с умеренной пористостью. Основная часть достаточно тонко измельчена и представлена мелкозернистой белковой массой с включением сохранивших структуру фрагментов мышечной, соединительной и жировой тканей.
В составе фарша видна мышечная ткань в виде мышечных пучков и отдельных мышечных волокон, или же их небольших фрагментов, присутствуют небольшие фрагменты соединительной ткани, имеющие форму и величину аналогичную таковым в контрольном образце. Ядерные структуры в клеточных фрагментах мышечной и соединительной тканей не выявляются. Фарш содержит жировую ткань в виде отдельных групп липоцитов или жировых капель. Содержание мелкозернистой белковой массы в фарше достаточное. Частицы инулина равномерно распределены в фарше и не дифференцируются в форме отдельных специфически организованных образований. Мелкозернистая масса образует агрегационные системы, слипающиеся с частицами разрушающихся клеточных структур. Других значимых структурных отличий от контроля не выявлено (рис.24).
При микроскопическом исследовании мясного фарша, содержащего композицию, включающую лактулозу, установлено, что фарш достаточно однороден, в основном хорошо измельчен и представлен мелкими элементами мышечной, соединительной и жировой тканей с изменениями микроструктуры, типичными для животных тканей после термической обработки, в массе фарша сформированы многочисленные мелкие поры, равномерно расположенные и имеющие размер преимущественно в пределах 15-25 мкм. В составе фарша не выявляются какие-либо окрашиваемые примененными гистологическими красителями компоненты. Мышечная ткань имеет характерные для температурного воздействия микрострукгурные изменения - умеренную деструкцию мышечных волокон и частично стертую исчерченность в них при появлении разрывов и распространенной фрагментации. В некоторых фрагментах мышечных волокон наблюдается поперечная исчерченность. В результате можно наблюдать частицы мяса, состоящие из групп мышечных волокон и их фрагменты, длина которых приближается к 10 мкм.
В фарше присутствуют фрагменты рыхлой и плотной части соединительнотканного каркаса мышц преимущественно округлой формы. Фарш содержит достаточно много фрагментов жировой ткани в виде отдельных липоцитов и измельченных жировых капель. При этом в результате термообработки липиды растапливались и, частично, формировали крупные слившиеся образования. Клеточные ядра во всех элементах мяса не выявляются (рис.25). Заметных изменений микроструктурных особенностей мясных компонентов по сравнению с контролем не наблюдали.
При гистологическом исследовании модельного фарша, с добавлением 15% казеината натрия к массе, установлено следующее. Образец представлен термически обработанной достаточно однородной компактной фаршевой массой с умеренной пористостью. Основная ее часть характеризуется высокой степенью измельчения и представлена мелкозернистой белковой массой с включением сохранивших структуру частиц мышечной, соединительной и жировой тканей.
Включает в свой состав следующие компоненты - мышечную ткань в виде частиц мышечных пучков, отдельных мышечных волокон или же их небольших фрагментов. В фарше также присутствуют элементы рыхлой и плотной (сухожилия и фасции) соединительной ткани. Они имеют округлую или же вытянутую форм и, величину, аналогичную для частиц компонентов в контрольных образцах. Жировая ткань в фарше представлена в виде жировых капель, представляющих собой продукт деструкции липоцитов в процессе изготовления фарша и его термической обработки.
