Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 5
1.1 Пищевая ценность куриного яйца и яйцепродуктов 5
1.2 Микробиологические показатели куриного яйца и влияние на них различных способов обработки 15
1.3 Получение сухого яичного белка 17
1.4 Функциональные свойства яичного белка и влияние на них различных технологических факторов 20
1.5 Использование яйцепродуктов для получения продуктов питания 27
1.6 Заключение 32
ГЛАВА 2. Организация, объекты эксперимента и методы исследований , 35
2.1 Объекты исследования и организация постановки эксперимента., 35
2.2 Методы исследований 39
2.2.1 Методы определения функциональных свойств СЛБ 39
2.2.2 Методы изучения свойств фаршей и готовых колбасных изделий 41
ГЛАВА 3. Исследование свойств сухого яичного белка 49
3.1 Химический и аминокислотный состав сухого яичного белка 49
3.2 Физико-химические свойства и переваримость сухого яичного белка 52
3.3 Заключение 55
ГЛАВА 4. Изучение свойств фаршей и качественных показателен вареных колбас, изготовленных с использованием сухого яичного белка 56
4.1 Влияние степени гидратации сухого яичного белка на свойства фаршей и готовых колбасных изделий 56
4.1.1 Физико-химические показатели и микроструктура фарша с яичным белок 56
4.1.2 Качественные показатели и выход колбасных изделий 62
4.2 Влияние дозы гидратированного яичного белка на свойства фаршей и готовых колбасных изделий 71
4.2.1 Изучение физико-химических свойств и микроструктуры фаршей.. 72
4.2.2 Изучение качественных характеристик и определение выхода колбасных изделий 77
4.3 Исследования в условиях биологического эксперимента 92
4.4 Заключение 103
ГЛАВА 5. Разработка и опытно-промышленная проверка технологии вареных колбасных изделий с использованием су хого яичного белка 107
Выводы 115
Использованная литература
- Микробиологические показатели куриного яйца и влияние на них различных способов обработки
- Методы определения функциональных свойств СЛБ
- Физико-химические свойства и переваримость сухого яичного белка
- Физико-химические показатели и микроструктура фарша с яичным белок
Введение к работе
Одним из основных направлений государственной политики в области здорового питания является разработка высококачественных пищевых продуктов с направленным изменением химического состава и функциональных свойств, соответствующих адекватности организма человека. В мясной отрасли постоянно расширяются объемы и ассортимент используемых пищевых добавок и ингредиентов, основная цель применения которых заключается в поддержании качества и пищевой ценности продуктов.
Рядом отечественных и зарубежных ученых (Высоцкий В.Г., Жаринов А.И., Журавская Н.К., Липатов Н.Н. (мл.), Лисицын А.Б., Покровский А.А., Рогов И.А., Титов Е.И., Толстогузов В.Б., Салаватулина P.M., Arnaut F., Buchmann В., Honikel К., Hand Z., Feys M.; Mittal G.S., Kady A., Oser В., Usborne W., Welz W. и др.) накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал в области разработки сбалансированных, многокомпонентных продуктов и теории рационального питания.
Особое значение приобретают разработка рецептур и технологий новых комбинированных мясных продуктов с высокой биологической ценностью на основе сочетания мясного сырья с белками животного и растительного происхождения. Появившийся за последние годы на Российском рынке большой ассортимент белоксодержащих ингредиентов позволяет целенаправленно и эффективно использовать их при разработке новых рецептур мясных продуктов в соответствии с требованиями, предъявляемыми к продуктам высокого качества.
Актуальной является возможность использования в рецептурах колбасных изделий продуктов переработки яиц. Высокая пищевая ценность яйца, вкусовые достоинства, способность образовывать стойкие коллоидные системы разных типов способствуют его использованию в качестве компонента для разнообразных пищевых продуктов.
Изучением свойств яиц, яйцепродуктов и вопросами их переработки занимались Буланов Н.А., Болтенков И.М., Гуслянников В.В., Никитин Б.И., Подлегаев М.А., Романов А.Л., Третьяков Н.П. , Hamm R,, Honikel и другие исследователи.
Яйцо в виде порошка или меланжа достаточно широко применяется при производстве колбасных изделий и полуфабрикатов. Питательная ценность яйца определяется высоким содержанием в нем полноценных и легко усвояемых белков.
Одним из перспективных белоксодержащих продуктов является сухой яичный белок (не содержащий желтка), который недавно появился на нашем продовольственном рынке.
Новый отечественный препарат - сухой яичный белок (СЯБ) производит фирма «Праксис-ОВО» из натурального белка куриного яйца, используя метод сушки. Однако известно, что в процессе сушки и хранения белка часть аминокислот может вступать в реакцию меланоидинообразования с редуцирующими сахарами (глюкозой, фруктозой) и образовывать комплексы, которые не усваиваются организмом человека, в результате чего снижается биологическая ценность продуктов.
Анализ свойств сухого яичного белка и его использование в производстве мясных продуктов позволит снизить существующий дефицит белка, увеличить объем выпускаемой продукции, отвечающей современным требованиям науки о питании, и рационально использовать мясное сырьё.
Исследования, направленные на разработку нового ассортимента вареных колбасных изделий с высокой пищевой и биологической ценностью при комплексном использовании сухого яичного белка, является актуальным.
Микробиологические показатели куриного яйца и влияние на них различных способов обработки
Содержимое только что снесенного яйца свободно от микроорганизмов, главным образом, благодаря естественной защите, обусловленной физическим строением яйца и химическим составом белка. Заражение, однако, может произойти или перед яйцекладкой, или вскоре после нее. Вследствие этого в яйце могут возникнуть процессы гниения или оно может стать источником распространения инфекции среди людей и животных [29,31,68,100].
Для производства яйцепродуктов, благополучных в санитарном отношении, и удлинения их сроков хранения используется пастеризация [134].
Во многих странах с целью сохранения свойств белков, яичный белок перед пастеризацией предварительно обрабатывают температурой, постепенно повышая её величину. После такой обработки пастеризацию проводят при температуре 51-52 С в течение 3 минут. При низкой температуре и небольшой экспозиции сохраняются функциональные свойства продукта, и наблюдается высокий пастеризующий эффект [60].
Американская фирма Stauffer Chemical Co.[54] предлагает другие способы эффективной обработки яичного белка. Его нагревают при температуре 38-54 С от 0,5 до 5 мин с целью инактивации исходной каталазы, добавляют 0,1 % перекиси водорода и повторяют нагревание, затем охлаждают и вводят каталазу для разрушения остаточной перекиси водорода.
Также проводятся исследования по использованию ионизирующего облучения для уничтожения микрофлоры в яичной массе. Laise Т., Ball Н., Tung М. и др. (Великобритания) [61] исследовали облученный j-лучами (дозой от 0,433 до 0,864 Мрад) яичный белок. Установлено уменьшение его вязкости, снижение коллоидных свойств, но эти свойства в процессе хранения восстанавливаются.
Коррік К.К. (Япония), Mulder R.W., Erdtrik A.W. (Германия) определили, что стерилизация яйцепродуктов в сепараторах и центрифугах имеет ряд преимуществ перед другими способами, так как при других способах обработки бактерии остаются в продукте и не гарантируется полная инактивация их токсинов, особенно стафилококков и в некоторой степени кишечных палочек. Весьма жизнеспособны термофилы — их жизнедеятельность может восстановиться после повреждения [62],
Cotterill O.I. и др. (Великобритания) сообщают, что пастеризация яичных продуктов, как правило, приводит к ухудшению функциональных свойств, а разрушение микроорганизмов, таких как Salmonella oranienburg, происходит в яичном белке (рН которого 7,0) при рН 9 при 56,6 С в течение 3,5 мин, в яичном меланже - при 60 С. Предлагается совмещать пастеризацию с центрифугированием [36].
Рядом исследователей (Макаренко А.В., Крамм Э.А., 1996 г) проведен анализ качественного и количественного состава микрофлоры пищевого яичного белка и исследовано влияние микробиологического загрязнения на основные свойства и качества восстановленного из порошковой формы белка. Выявлено изменение физико-химических показателей белковых сред, ухудшающихся с возрастанием микробной зараженности. Метод, предложенный этими учеными для кратковременной консервации восстановленного из сухого яичного белка в сиропе сахарозы, позволяет значительно повысить качество используемого растворенного белка и увеличить срок его применения до нескольких суток [2].
Испанскими учеными в 1999г исследовано влияние высокого давления на выживание salmonella enteritidis в яичной массе. Продукт, трижды обработанный давлением 450 МПа по 5мин при температуре 20 и 2 С и содержавший 5мг/л низина, успешно хранился в холодильнике в течение 30 суток. Содержание жира и белка в продукте не влияло на допустимую продолжительность его хранения. Обработка высоким давлением может стать альтернативой обычной пастеризации [108].
В 2000г японскими учеными разработан простой способ пастеризации белка куриного яйца с целью инактивации присутствующих в нем сальмонелл и других патогенных микроорганизмов. Способ предусматривает ингибирование агрегации молекул овотрансферрина (1) путем добавления к 1, высушенному сухой термической обработкой в течение более 6 часов, овальбумина (2), высушенного распылительной сушкой при 120 С [127].
Методы определения функциональных свойств СЛБ
Влагосвязывающая способность (I) сухого яичного белка (СЯБ). Её определяли методом центрифугирования, предварительно смешав белок с водой. По разности добавленной воды и отцентрифугированной жидкости определяют объем (в мл) абсорбированной влаги. Объем абсорбированной воды можно определить и по разности веса осадка после центрифугирования и массы взятой навески [47].
Жиросвязывающая способность (2) СЯБ. Определяли также методом центрифугирования, предварительно настояв белок в рафинированном подсолнечном масле. Объем абсорбированного жира определяют по разности веса осадка после центрифугирования и массы взятой навески [48].
Жироэмульгирующие свойства (3) (ЖЭС) СЯБ определяли следующим образом: белок суспензировали в воде на миксере со скоростью 4000 об/мин в течение 1 минут. Затем добавляли рафинированного подсолнечного масла, и смесь эмульгируют в миксере со скоростью 8000 об/мин в течение 5 минут. После этого эмульсию центрифугировали в течение 5 минут со скоростью 2000 об/мин. ЖЭС определяют по отношению объема заэмульгированного слоя к общему объему.
Стабильность эмульсии (4) определяется следующим образом: эмульсия, приготовленная для определения эмульгирующей способности, нагревается в течении ЗОмин при 80 С, затем охлаждается водой из крана в течении 15минут. После этого эмульсию центрифугируют в течении 5 минут со скоростью 2000 об/мин и определяют объем эмульсии (ОЭ) и водной фазы (ОВФ). Стабильность эмульсии определяют как отношение ОЭ к сумме ОЭ и ОВФ, то есть к общему объему [102].
Степень гидратации (5). В высокий химический стакан вливают 100мл дистиллированной воды и добавляют белок, начиная с 20-22 г, перемешивают 30 минут и помещают на водяную баню с температурой 100 С на 30 минут. Затем нагретую смесь помещают в центрифужный стакан, охлаждают и центрифугируют 15 минут со скоростью 3000 об/мин. Если влага отделяется - повторяют опыт, увеличивая содержание белка, и повторяют опыт до тех пор, пока отделение влаги не прекратится. Если не происходит отделение воды, то продолжают опыт с меньшим количеством белка до появления свободной воды после центрифугирования [124].
Растворимость (б) СЯБ определяли экспресс-методом [28] следующим образом: 5г СЯБ помещают в колбу вместимостью 200-250 мл, туда же добавляют 25 мл предварительно приготовленного 5%-ного раствора хлорида натрия. Содержимое колбы взбалтывают в течение 20 мин. После 5 мин отстаивания пипеткой берут 1-2 капли раствора и помещают в рефрактометр. Определяют показатель преломления исследуемого раствора. Затем измеряют показатель преломления 5 % раствора хлорида натрия. Индекс растворимости рассчитывают по формуле (2.1): Х = (пі-п2) 1000, где (2.1) X - индекс растворимости, Пі - показатель преломления исследуемого раствора, ГІ2 - показатель преломления 5%-ного раствора хлорида натрия, 1000 - коэффициент перерасчета рефракционного индекса на растворимость. Растворимость сухого яичного белка определяли по индексу в соответствии с нормами. Определение величины рН (7). Концентрацию ионов водорода измеряли потенциометрическим методом с помощью рН-метра модели 2696 (ООО «Измерительная техника») с пределом измерения рН от 2,0 до 11,0.
Определение влагосвязывающей способности образцов (8). Показатель влагосвязывающей способности (ВСС) образцов фаршей вареных колбасных изделий определяли методом прессования [28]. Метод основан на легком прессовании до выделения испытуемым образцом воды, сорбции этой воды фильтровальной бумагой и определения количества отделившейся влаги по размеру площади пятна, оставленного ею на фильтровальной бумаге. Площадь пятен определяли планиметром. Значения ВСС вычисляли по формуле (2.2): Х = (А-8.4 В) 100/А, (2.2) где А - общее содержание влаги мг, В - площадь влажного пятна см , X - содержание связанной влаги в % к общей влаге, ВА - коэффициент на 1 см фильтровальной бумаги.
Определение предельнрго_напряжения сдвига (9). Предельное напряжение сдвига (0о, Па) [25,63,87] определяли с помощью пенетрометра ПМДМ и рассчитывали по формуле (2.3) Ребиндера: 0о = к m / h2, (2.3) где к - константа Ребиндера: 2,1 Н/кг при конусе с углом при вершине 60; m — масса конуса со штангой (50,69 10" кг); h — глубина погружения конуса, м.
Определение цветовых характеристик (10). Определение цветовых характеристик мясных продуктов проводили с помощью спектроколориметра «Спектротон» при участии к.т.н. Семёновой А.А.
Принцип работы прибора основан на одновременном измерении коэффициентов отражения образцов на 24 фиксированных длинах волн, расположенных через ІЗ нм в видимой области спектра от 380 до 720 нм, с последующей математической обработкой результатов измерения на ЭВМ, встроенной в измерительный блок. Прибор измеряет: коэффициенты цвета МКО (1931г) - X, Y, Z; координаты цветности - х, у; координаты цвета CIELab (1976г) [32] - L (светлота), а (краснота), b (желтизна); насыщенность - S; оттенок - Н; желтизна — G и другие показатели. Все измерения проводили с трехкратной повторностью.
Определение напряжения среза и работы резания (\\). Определение напряжения среза и работы резания проводили на универсальной испытательной машине "INSTRON М-1140" с измерительной ячейкой "Kramer Shear Press", представляющей собой кубическую камеру. В крышке и дне измерительной ячейки находятся по десять сквозных вертикальных параллельных пазов, через которые свободно проходит десять лезвий ножа, закрепленного в адаптер датчика нагрузок. Нож перемещается траверсой INSTRONa с заданной линейной скоростью. После определения на диаграммной ленте максимального усилия, напряжение среза и работы резания рассчитывалось математическим путем [40,76].
Физико-химические свойства и переваримость сухого яичного белка
На следующем этапе были проведены сравнительные исследования влагоудерживающей способности (ВУС), жиросвязывающей способности (ЖСС), жироэмульгируюшей способности (ЖЭС), стабильности эмульсии, растворимости СЯБ и яичного порошка. Результаты проведенных исследований представлены в табл. 3.4. При сравнении функциональных свойств СЯБ и яичного порошка видно, что у исследуемого продукта ЖСС на 38,0 % выше, чем у яичного порошка. Жироэмульгирующая способность СЯБ на 5,5 % ниже яичного порошка, что можно объяснить присутствием в яичном порошке желтка, который является хорошим эмульгатором жира. Стабильность эмульсии исследованных продуктов одинаковая. Важным показателем является растворимость высушенных продуктов. Нами установлено, что растворимость СЯБ лучше, чем у яичного порошка, вероятно, за счет .отсутствия жира. Высокая растворимость может способствовать более равномерному распределению СЯБ в готовом продукте. Установлено, что величина рН СЯБ нейтральная.
Способность СЯБ к удерживанию влаги определяли после его термической обработки при разной степени обводнения водой [124]. Параллельно изучали способность сухого яичного порошка удерживать влагу.
Установлено, что L г яичного белка способен удерживать от 6 до 8 г воды, соответственно степень его гидратации составляет 1:6, 1:7, 1:8. Следует отметить, что степень гидратации яичного порошка находится на уровне 1:4.
Из анализа приведенных данных можно сделать заключение, что СЯБ имеет более высокими функциональными свойствами по сравнению с яичным порошком.
Зная, что в СЯБ содержится 80,0 % белковых веществ, можно рассчитать, сколько белка будет содержаться в гидратированном ЯБ. Расчетное количество белка при разном разведении СЯБ водой представлено на рис. 2.
Из рис. 2 видно, что при степени гидратации ЯБ водой от 1:6 до 1:8 количество белка в единице геля остается практически на одном уровне, около 10 %, и эквивалентно количеству белка в заменяемом сырье (свинине полужирной).
Степень атакуемости белков в желудочно-кишечном тракте протеолитическими ферментами является одним из основных показателей, определяющих пищевую ценность продуктов. Результаты определения переваримости белков куриного яйца пищеварительными ферментами "in vitro" дают возможность оценить степень утилизации белков организмом человека. Результаты исследований атакуемости СЯБ пищеварительными ферментами позволяют констатировать, что он обладает хорошей переваримостью. Общий уровень тирозина после инкубации проб в искусственном желудке составил 17,9 мг на 1 г белка. Но следует отметить, что переваримость неденатурированного СЯБ "in vitro" меньше на 3,9 %, чем у сырого белка куриного яйца. Полученные результаты можно объяснить тем, что в процессе сушки температура, необходимая для испарения влаги, оказывает денатурирующее действие на белки яйца, в результате чего, в составных частях яйца возникают необратимые изменения [59].
Следует отметить, что сухой яичный белок является безопасным продуктом и имеет следующие микробиологические показатели: наличие кишечной палочки в 0,1 г продукта не выявлено, сальмонеллы в 25 г і. продукта отсутствуют.
Физико-химические показатели и микроструктура фарша с яичным белок
Определение величины рН колбасных фаршей показало, что концентрация ионов водорода всех опытных образцов близки к контрольному. Это свидетельствует о том, что СЯБ с различной степенью гидратации, добавленный в количестве 10 % к массе сырья, не влияет на величину рН мясного фарша.
Вместе с тем следует отметить, что наблюдается увеличение массовой доли общей влаги в опытных образцах фарша. Однако, как видно из результатов исследований, добавление СЯБ при его разведении в воде 1:6 и 1:7 (соответственно образец 1 и 2) увеличивает ВСС мясных фаршевых систем на 1,2 % и 0,9 % по сравнению с контролем, а образец 3 (содержащий ЯБ гидратированньш 1:8) обладал минимальной ВСС.
На основании того, что концентрация ионов водорода во всех испытуемых образцах была практически одинакова, можно сделать вывод, что ВСС колбасного фарша зависит не только от состояния мышечных белков, но и от присутствия в нем яичного белка. Более высокая ВСС образцов фарша опыт 1 и 2 (табл. 4.1), по всей видимости, обусловлена свойствами СЯБ - высокой степенью гидратации, что подтверждается оценкой функциональных свойств СЯБ.
При микроструктурном исследовании контрольного образца фарша установлено, что фарш состоит преимущественно из механически измельченной до мелкозернистой белковой массы мышечной ткани, а также включает в свой состав крупные фрагменты мышечной и соединительной тканей средним размером 0,6-0,8 мм, составляющих не более 10 % массы фарша. Неразрушенные частицы сырья сохраняют характерные микроструктурные признаки, по которым легко можно судить о составных частях фарша. Помимо мышечных волокон, в большинстве которых сохранялась поперечная исчерченность и структура ядер, в фарше обнаружились пучки рыхлой соединительной ткани, специй. Жир, вышедший при куттерование из разрушенных клеток, равномерно распределялся в фарше как в виде жировых капель размером 10-50 мкм в вакуолях и мелких микрокапиллярах, так в мелкозернистой белковой массе. Компоновка структурных элементов фарша разрыхлена. Масса фарша » пронизана неоформленными вакуолями (микрокапиллярами) неправильной формы, часто взаимосвязанными друг с другом узкими полостями и каналами; размеры вакуолей составляют 50-350 мкм (рис. 3).
Микроструктура опытного образца (опыт 1) фарша, содержащего яичный белок (гидратация 1:6) характеризуется более плотной компоновкой структурных элементов фарша по сравнению с контрольным образцом. Основная часть фарша представлена измельченной до мелкозернистой белковой массы мышечной тканью, включающей в свой состав крупные неразрушенные частицы мышечной и соединительной ткани, специй, яичный белок. Жир в виде мелких и средних капель размером 10-45 мкм равномерно распределяется в микрокапиллярах и белковой массе фарша. Масса фарша пронизана мелкими округлой формы вакуолями (микрокапиллярами) размером 50-70 мкм, меньшая часть вакуолей неоформленны; местами они . сливаются между собой и их размеры достигают 250 мкм (рис. 4). Микроструктурным исследованием опытного образца фарша (опыт 2), содержащего яичный белок (гидратация 1:7) установлено, что структура фарша по морфологическим показателям приближается к контрольному образцу. Масса фарша относительно компактна, включает в свой состав преимущественно мелкозернистую белковую массу, а также фрагменты мышечной и соединительной ткани, яичный белок, специи. Жир в виде капель размером 10-60 мкм распределяется в мелкозернистой белковой массе и микрокапиллярах равномерно по всему объему фарша. Масса фарша пронизана вакуолями и микрокапиллярами округлой или неправильной формы, взаимосвязанными друг с другом узкими щелями. Размер микрокапилляров не отличается существенно от контрольного образца и составляет 50-350 мкм (рис. 5).
Микроструктура опытного образца фарша (опыт 3), содержащего яичный белок (гидратация 1:8) характеризуется разрыхленной массой фарша, более порозной по сравнению с контрольным образцом. Фарш состоит преимущественно из мелкозернистой белковой массы, включающей в свой состав крупные частицы (0,6-0,7 мм) мышечной и соединительной ткани, а также специи, яичный белок. Жир в виде капель размером 20-60 мкм распределяется в микрокапиллярах и мелкозернистой белковой массе. Масса фарша разрыхлена неоформленными, слившимися микрокапиллярами или вакуолями, часто образующими широкие полости и щели до 600-700 мкм. Основная часть вакуолей составляет 20-450 мкм (рис. 6).
Из выше приведенных исследований свойств фаршей содержащих ЯЕ со степенью разведения 1:6, 1:7, 1:8 следует, что наиболее рациональной является степень гидратации 1:7 (опыт 2), так образец фарша 2 имел наилучшие показатели, сопоставимые со свойствами контрольного образца фарша.
