Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные направления повышения качества мясных фаршевых консервов 6
1.1. Влияние реологических и функциональных свойств сырья на качество мясных фаршевых консервов 6
12. Анализ существующих белковых препаратов и пищевых добавок, применяемых в мясной промышленности ... 15
1.3.Использование белково-жировых эмульсий при производстве фаршевых мясопродуктов 26
1.4. Заключение литературного обзора 33
1.5. Цель и задачи исследований 34
Глава 2. Постановка эксперимента и методы исследований 36
2.1. Объекты исследований и схема эксперимента 36
2.2. Методы исследования реологических свойств белково-жировых эмульсий и фарша консервов 40
2.3. Методы исследования функциональных свойств белково-жировых эмульсий и фарша консервов 41
2.4.Определение химического состава белково-жировых эмульсий и фаршевых консервов 43
2.5. Определение биологической ценности белково-жировых эмульсий и фаршевых консервов 44
2.6. Метод решения задач оптимизации белково-жировых эмульсий и фаршевых консервов 45
2.7. Определение качественных показателей фаршевых консервов 47
Глава 3. Разработка рецептур многокомпонентных белково-жировых эмульсий 50
3.1. Выбор вида фосфатных добавок в составе белково-жировых эмульсий...50
3.1.1 .Влияние вида фосфатных добавок на реологические свойства белково-жировых эмульсий 50
3.1.2. Влияние вида фосфатных добавок на функциональные свойства белково-жировых эмульсий 53
3.2. Использование каррагинана Bengel MBF и поли фана А-Экстра в белково-жировых эмульсиях 55
3.2.1. Влияние каррагинана Bengel MBF и полифана А-Экстра на реологические свойства белково-жировых эмульсий 55
3.2.2. Влияние каррагинана Bengel MBF и полифана А-Экстра на функциональные свойства белково-жировых эмульсий 56
3.3. Оптимизация рецептур белково-жировых эмульсий 58
Глава 4. Влияние белково-жировых эмульсий на реологические и функциональные свойства фарша консервов и качество готового продукта 67
4.1. Влияние белково-жировых эмульсий на реологические свойства фарша консервов 67
4.2. Влияние белково-жировых эмульсий на функциональные свойства фарша консервов 70
Глава 5. Разработка рецептур и технологии фаршевых консервов из конины с использованием белково-жировых эмульсий .74
5.1. Оптимизация рецептур фаршевых консервов с использованием белково-жировых эмульсий ..74
5.2. Биологическая ценность фаршевых консервов из конины с использованием белково-жировых эмульсий 79
5.3. Характеристика минерального состава фаршевых консервов из конины с использованием белково-жировых эмульсий .80
Выводы 84
Список использованной литературы 86
Приложения 100
- Анализ существующих белковых препаратов и пищевых добавок, применяемых в мясной промышленности
- Методы исследования реологических свойств белково-жировых эмульсий и фарша консервов
- Использование каррагинана Bengel MBF и поли фана А-Экстра в белково-жировых эмульсиях
- Влияние белково-жировых эмульсий на функциональные свойства фарша консервов
Введение к работе
Фаршевые изделия имеют наибольший удельный вес в объеме мясопродуктов, вырабатываемых промышленностью. Важным фактором рационального использования сырья является выбор наиболее оптимального ассортимента и рецептур мясопродуктов.
Наиболее перспективными при производстве фаршевых мясопродуктов являются белковые препараты животного и растительного происхождения, которые применяют путем прямого внесения в фарш или в виде суспензий и эмульсий различных композиций.
Знание закономерностей изменения основных функциональных и реологических свойств фарша, от которых зависит консистенция, сочность и структура готового продукта, необходимо для более эффективного применения белковых препаратов и пищевых добавок в составе белково-жировых эмульсий (БЖЭ) при производстве традиционных мясных продуктов, создания рецептур и технологий производства новых видов комбинированных мясопродуктов.
Региональные особенности Восточной Сибири, связанные с сырьевой
базой и структурой питания коренных жителей, обусловливают
перспективность использования конины. Фаршевые мясопродукты из конины представлены на потребительском рынке только колбасными изделиями. Актуальным для нашего региона является разработка ассортимента и технологии фаршевых консервов из конины. При этом следует учитывать особенности структуры и состава конины, так как готовые изделия из нее обладают жесткой консистенцией, недостаточно сочные, темно-коричневого цвета, с характерными вкусовыми качествами и запахом. В этой связи следует применять научно обоснованные технологии для улучшения качества фаршевых мясопродуктов из конины.
В связи с этим актуальна разработка рецептур и технологии фаршевых мясопродуктов из конины при использовании БЖЭ с улучшенными реологическими и функциональными свойствами.
Анализ существующих белковых препаратов и пищевых добавок, применяемых в мясной промышленности
В мясной промышленности многих стран при производстве комбинированных фаршевых мясопродуктов широко используется вторичное белоксодержащее сырье растительного и животного происхождения, пищевые и функциональные добавки для улучшения технологических свойств готового продукта [1,10, 14,29,32, 34, 45, 57, 62, 79, 89, 119, 123, 133, 139, 141, 142].
При разработке новых видов мясопродуктов одним из критериев оценки их рецептур является нормализация химического состава продукта с позиции оптимального соотношения белка и жира. Одним из подходов решения этой задачи является направленное использование белково-жировых композиций для повышения функциональных свойств фарша. При этом происходит компенсирование недостатка мышечного белка в фарше с целью сохранения или увеличения ВСС, ВУС и жироудерживающей (ЖУС) способностей, а также устойчивости фарша, увеличение объема выработки продукции при одновременном снижении расхода мясного сырья на 1т продукта, стабилизация качества и повышение пищевой ценности продукта, снижение себестоимости сырья и готового продукта [37, 80, 116, 136, 145, 147, 148, 152].
Наибольшее распространение получили препараты животного и растительного происхождения - белковые гидролизаты, а также добавки, изготовленные из крови убойных животных, молочно-белковые концентраты и белки сои.
Сотрудниками Семипалатинского технологического института мясной и молочной промышленности, Аркальского и Семипалатинского мясокомбинатов проводились исследования по разработке технологии получения новых комбинированных мясопродуктов из конины. В рецептуре новых видов продуктов использованы несколько видов белковых масс, полученных из субпродуктов II категории (селезенки, легкого, рубца шерстных субпродуктов). Кроме того, были проведены исследования по целесообразности применения мясной обрези и диафрагмы в качестве замены основного сырья в виде мясной массы до 20 % в производстве фаршевых мясопродуктов. Использование такой массы позволяет получить продукт с высоким качеством и выходом, не отличающимся от требований стандарта. Применение их в виде белково-водио-жировой эмульсии, состоящей из крови, топленого свиного жира и бульона от субпродуктов повышает питательную ценность мясопродуктов [104].
Белки животного происхождения в виде сухого порошка - сравнительно новый вид белковых препаратов. В настоящее время усилиями преимущественно европейских фирм разработана и внедряется широкая гамма животных белков («Супергель», «Сканпро Е-95», «Атари СТ 97»). Полноценные животные белки значительно превосходят растительные по биологической ценности [92].
Значительный экономический эффект при производстве фаршевых мясопродуктов дают препараты из крови убойных животных. В них содержатся более 17 % белка, в состав которого входят все незаменимые аминокислоты, витамины, ферменты и минеральные соли, играющие большую роль в процессах обмена веществ. Содержащийся в крови лецитин способствует лучшему усвоению жиров. Хорошей ВСС и отличной ЭС обладает сухая плазма крови [34, 137].
Среди белковых препаратов животного происхождения наибольшее распространение также получили и мол очно-белковые концентраты: пищевой казеин, казеинаты (казеинат Na, К, Са), копреципитаты в нерастворимой и растворимой формах, сывороточные белковые концентраты [141].
Пищевые казеинаты как по своему составу, так и по пищевой и биологической ценности мало чем отличаются от нативного казеина, но в отличие от казеина они хорошо растворяются в воде, что создает предпосылки для использования их в консервном производстве.
Казеинат натрия обладает высокой биологической ценностью. В сухом белковом остатке содержатся все незаменимые аминокислоты. Содержащийся в казеинате натрия метионин оказывает липотропное действие при пищеварении и предупреждает отложение жира. Высокая пищевая ценность казеината натрия обусловлена не только аминокислотным составом, но и высокой степенью усвояемости (до 80 %), Казеинат натрия обладает высокой ЭС. По этому показателю он превышает копреципитаты, цельное молоко, концентрат сывороточных.белков, растительные и другие немясные белки. Это объясняется тем, что казеин содержит в своем составе лецитины, которые относятся к природным эмульгаторам. Лецитины хорошо набухают в воде и при подходящих условиях образуют стойкую эмульсию.
Для производства фаршевых мясопродуктов казеинат натрия применяют в виде порошка или в составе БЖЭ [34, 143].
Hauser и др. установили, что добавление в мясной фарш молочных белковых добавок повышает его устойчивость к нагреванию. Особенно это относится к казеинатам и казецитам [131].
В некоторых странах при производстве фаршевых мясопродуктов используется молочная подсырная сыворотка. Так в Польше получены препараты с хорошей растворимостью, способностью к желированию и положительно влияющие на органолептическую оценку продукта [4].
В то же время Jacguet В., Poterre Р. отмечают, что введение в мясной фарш сухой молочной сыворотки в количестве 1,1 г на 1 кг белков ведет к понижению рН до 5,7 и даже до 5,55, что существенно повышает потери массы при варке и стерилизации фарша [135].
Большое внимание науки и промышленности в нашей стране, а также за рубежом в качестве источника пищевого белка уделяется растительному белку. Функциональные свойства и пищевая ценность в сочетании с экономической эффективностью выдвигают растительные белки на одно из первых мест в ряду заменителей мяса и белковых ингредиентов при производстве мясопродуктов [31, 97, 117, 124, 132].
Методы исследования реологических свойств белково-жировых эмульсий и фарша консервов
Дисперсность эмульсии, преобладающий размер жировых шариков, определяли микроскопическим методом, основанным на измерении геометрических параметров частиц (жировых шариков) с помощью микроскопа. Величину жировых капель устанавливали при помощи счетной камеры и винтового окулярного микрометра МОВ-1-15Х [85]. 2) определение динамической вязкости белково-жировых эмульсий
Для измерения динамической, или абсолютной, вязкости использовали шариковый вискозиметр Гепплера. Способ измерения падающим шариком в широкой трубке, реализующий закон Стокса, используют для определения вязкости структурированных систем. Для определения динамической вязкости использовали шарик № 6 с диаметром равным 11,805-10 "Зм и массой-6,991 10 "3 кг [24]. 3) определение предельного напряжения сдвига белково-жировых эмульсий
ПНС эмульсий, как одну из важных реологических характеристик материала, служащих для оценки прочности его структуры, определяли на полуавтоматическом пенетрометре ПП-3 по глубине максимального погружения рифленого индентора в испытуемую эмульсию. Индентор имеет форму конуса, с углом при вершине конуса 60 с массой подвижной части прибора 0,2852 кг. Константа конуса при данном угле равна 2,1 н / кг [47]. 4) определение предельного напряжения сдвига и эффективной вязкости фарша консервов
ПНС и эффективную вязкость фарша консервов определяли на ротационном вискозиметре РВ-8, который используют при изучении материалов с большой вязкостью. Ротационный вискозиметр РВ-8 состоит из ротора, стакана, шкива, который посредством двух падающих грузов приводит во вращение ротор станины прибора. Радиус шкива — 0,0263 м, внутренний радиус стакана - 0,019м, радиус ротора - 0,01605 м. Ротор имеет рифленую поверхность, что исключает скольжение фарша консервов. Остановка и пуск прибора осуществляли стопорным приспособлением, В стакан закладывали 30 г исследуемого фарша. На чашки устанавливали равные по массе грузы. После пяти оборотов подвижная система прибора останавливалась с одновременным выключением секундомера. Измерения проводили до минимальной продолжительности замера 1,5-2,5 с по возрастающей нагрузке (неразрушенная структура) и по убывающей нагрузке (разрушенная структура) [24, 68]. 1) определение эмульгирующей способности и стабильности эмульсий Важной характеристикой БЖЭ является ЭС, которая определяет поведение белков при их хранении и переработке, при получении эмульсий. ЭС и СЭ определяли по методам К.Свифта и Мак-Креди (США) [И5]. 2) определение жиросвязывающей способности эмульсий Решающую роль в развитии процессов влаго- и жиросвязывания, а также устойчивости эмульсии играет общее содержание белковых веществ в системе. ЖСС определяли по прописи фирмы «Central Soya», основанной на определении количества жира, удерживаемым 1 г пробы [150]. 3) определение влагосвязывающей способности и потерь при тепловой обработке эмульсий ВСС БЖЭ определяли по методу Bygowshi (Венгрия), а потери при тепловой обработке - по прописи фирмы «Ralston Purina Company» [129, 151]. В комплекс основных функциональных свойств фаршевых продуктов входят; ВСС, ВУС, ЖУС и устойчивость фарша. 4) определение водо- и жироудерживающей способностей и устойчивости фарша консервов Устойчивость фарша является наиболее важным показателем, определяющим качество продукта и обусловливается одновременным оптимальным развитием как ВСС сырого фарша, так и ВУС и ЖУС фарша, прошедшего тепловую обработку. ВУС и ЖУС, а также устойчивость фарша при тепловой обработке определяли методом последовательного определения основных функциональных свойств фарша из одной навески, разработанным сотрудниками ВНИИМПа Салаватулииой P.M., Любченко В.И. и другими [90]. 5) определение влагосвязывающей способности фарша консервов Из всех существующих методов определения ВСС, основанных на центрифугировании и прессовании, наиболее простым и удобным является «пресс-метод», разработанный Грау Р. и Хамм Р. в модификации В.Воловинской и Б.Кельмана [35]. 6) определение величины рН эмульсий и фарша консервов Универсальным показателем является величина рН фарша - активная реакция среды. Наиболее точным методом определения величины рН в растворах является потенциометрическии метод, основанный на измерении электродвижущей силы элемента, состоящего из .электрода, потенциал которого обусловлен концентрацией ионов водорода в испытуемом растворе. Величину рН определяли в водной вытяжке мясного фарша 1:10 [35]. Определение химического состава дает возможность получить представление о качестве мяса и мясопродуктов, их пищевой ценности, зависящих от количественного соотношения влаги, белка, жира и минеральных веществ [8, 113]. 1) определение массовой доли влаги Массовую долю влаги определяли методом высушивания до постоянного веса при температуре 103-105С [ГОСТ 17671-82-77]. 2) определение массовой доли белка Метод основан на минерализации пробы по Къельдалю, отгонки аммиака в раствор серной кислоты с последующим титрованием исследуемой пробы [ГОСТ 25011-81]. 3) определение массовой доли жира Массовую долю жира определяли методом Сокслета. Метод основан на многократной экстракции жира растворителем из подсушенной навески продукта с последующим удалением растворителя и на высушивании жира до постоянной массы. Экстракцию проводили в аппарате Сокслета. В качестве растворителя использовали петролейный эфир [ГОСТ 23042-86]. 4)определение массовой доли золы Мясо содержит значительные количества легкоусвояемых форм важнейших минеральных веществ. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма - водно-солевом, кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ [94].
Использование каррагинана Bengel MBF и поли фана А-Экстра в белково-жировых эмульсиях
В настоящее время в отечественной мясной промышленности и за рубежом широко применяют фосфатные добавки для повышения влагосвязываемости и стабилизации, как мясных, так и белково-жировых эмульсий. Анализ литературного обзора, а также анализ работы ОАО «Бурятмясопром» позволил выбрать наиболее широко используемые в мясной промышленности фосфатные добавки: натрий пирофосфорнокислый трехзамещенный, полифан А-Экстра, ТАРИ К 7 и ТАРИ К 20 для исследования их влияния на ФТС БЖЭ.
Для изучения ФТС эмульсий с фосфатными добавками была взята эмульсия, технология и рецептура которой была разработана сотрудниками ВСГТУ. Ее рецептура включала в кг на 100 кг эмульсии: смесь казеината натрия и соевого изолята - 11 кг (в соотношении 1:1), вода - 45 кг, в качестве жирового компонента использовалось растительное масло- 44 кг [45].
Для эффективного применения БЖЭ при производстве традиционных мясопродуктов необходимо знание закономерностей изменения основных реологических свойств, таких как дисперсность эмульсий, ПНС и вязкость; и функциональных свойств эмульсий - ВСС, ЖСС, СЭ и потерь при тепловой обработке. Это наиболее значимые показатели эмульсии, поскольку они влияют на качество готовых мясопродуктов.
Известно, что БЖЭ представляет собой дисперсную систему, имеющую коагуляционную структуру [41, 85].
При образовании коагуляционных структур в БЖЭ существенную роль играют поверхностно-активные вещества и растворенные в воде белки, которые выступают в качестве эмульгаторов и стабилизаторов образуемых систем и могут существенно изменять их реологические свойства.
В связи с этим было изучено влияние вида фосфатных добавок на реологические свойства эмульсий, рецептуры которых представлены в табл.]. Результаты исследований (табл.2) показали, что все фосфатные добавки улучшают реологические свойства БЖЭ. Однако эффективность их различна.
Наибольшие ПНС и динамическая вязкость отмечены в БЖЭ с полифаном А-Экстра. Полифан А-Экстра в составе БЖЭ способен повышать ПНС и динамическую вязкость эмульсий на 20 % и 47 % соответственно по сравнению с контролем.
Для характеристики степени дисперсности эмульсий размеры жировых шариков разделили на три фракции: крупная - от 5 до 10 мкм, средняя - от 1 до 5мкм, мелкая - менее 1 мкм (рис. 3, приложение 1).
Эмульсии с полифаном А-Экстра отличаются более однородной структурой с преобладанием (70 %) мелкой фракции жировых шариков, что на 28, 6 % больше, чем в контрольном образце. Это объясняется воздействием полифана А-Экстра на эмульсионную способность белков соевого изолята и казеината натрия, так как полифан А-Экстра не содержит длинноцепных фосфатов, поэтому имеет значительную степень диссоциации, что усиливает действие его на белки.
Установлена тесная корреляционная связь между данными дисперсности и ПНС эмульсий (коэффициент корреляции, г=0,96; достоверность 98,3%).
Как показали экспериментальные исследования, проведенные в предыдущей главе, БЖЭ с исследуемыми фосфатными добавками обладают различным уровнем реологических свойств. Наилучшие показатели отмечены в БЖЭ с полифаном А-Экстра.
При исследовании вида фосфатных добавок в составе БЖЭ необходимо знание не только закономерностей изменения реологических характеристик, но и их функциональных свойств. Для этого были взяты БЖЭ (контроль и опыт), исследования проводились по той же схеме, как при изучении их реологических свойств. Были проведены экспериментальные исследования, заключающиеся в определении ВСС, ЖСС, ЭС, СЭ, потерь при тепловой обработке и рН.
Серия проведенных исследований показала, что введение фосфатных добавок способствует улучшению основных показателей функциональных свойств БЖЭ по сравнению с контролем, данные которых представлены в табл.3 (г = 0,89-0,99).
Так, ВСС БЖЭ с полифаном А-Экстра на 11 %, с ТАРИ К 7 на 10 % выше по сравнению с контролем, это объясняется повышением показателя рН на 0,1-0,4 единицы. Известно, что полифосфаты обладают способностью, аналогично природной АТФ, восстанавливать влагосвязываемость протеина. При этом увеличение рН до 7,4-7,5 способствовало улучшению ВСС эмульсий. ЖСС БЖЭ с фосфатными добавками увеличивается с увеличением дисперсности эмульсий. Высокий уровень ВСС, ЖСС и ЭС в эмульсиях с полифаном А-Экстра обеспечивает стабильность данных эмульсий, которая на 10 % выше контрольного образца, что отражается на потерях при тепловой обработке, которые в 3 раза меньше по сравнению с контролем и в 2 раза меньше, чем в БЖЭ с ТАРИ К 20.
Наиболее высокий уровень реологических и функциональных свойств отмечен в БЖЭ с полифаном А-Экстра. В связи с этим в дальнейших исследованиях в качестве фосфатной добавки в рецептурах БЖЭ был взят полифан А-Экстра.
Влияние белково-жировых эмульсий на функциональные свойства фарша консервов
Для разработки математических моделей рецептур фаршевых консервов из конины, расчет которых осуществлялся модифицированным симплекс-методом, изучали химический и аминокислотный составы всех рекомендуемых компонентов в рецептуры, их ограничение на минимальное и максимальное содержание. Качество готового продукта характеризовали по химическому составу, соотношению коэффициентов Б : Ж; Б : В и органолептической оценке.
Согласно теории сбалансированного и адекватного питания пищевые продукты должны содержать определенные виды нутриентов и балластных веществ в физиологически целесообразных количествах и соотношениях, причем применительно к мясным изделиям приоритетное внимание уделяется незаменимых аминокислотам [44].
В связи с этим, в основу разработки математических моделей фаршевых консервов из конины с БЖЭ были положены современные представления о сбалансированном питании, одним из принципиально важных положений которого, является требование к содержанию белка и жира в продукте в соотношении, близком к 1 : 1. При создании пищевых продуктов повышенной биологической ценности использовали эффект комбинирования и взаимного обогащения белков, что позволяет улучшить биологическую ценность продуктов путем устранения у них лимитирующих факторов [86].
Критериями оптимальности являлись сумма незаменимых аминокислот; коэффициент белок : жир, белок : влага; соотношение минеральных веществ Са : Р.
При разработке моделей за неизвестные приняты доли компонентов, входящих в единицу продукта: х і - конина жилованная односортная, х 2 - БЖЭ. Химический и минеральный составы компонентов, рекомендуемых в рецептуры фаршевых консервов, представлены в таблицах 14 и 15, а аминокислотный - в таблице 16.
Характеристика аминокислотного состава показывает, что лимитирующими аминокислотами в эмульсиях являются метионин + цистин, в конине лимитирующие аминокислоты отсутствуют. Это легло в основу ограничивающих факторов модели для рецептур фаршевых консервов.
Для создания продукта сбалансированного по всем показателям требуется создание комплексной модели, которая будет учитывать, как химический и аминокислотный составы, так сбалансированные соотношения не только белка, жира и влаги, но и основных минеральных веществ сырьевых ингредиентов.
Комплексная модель задачи оптимизации рецептур фаршевых консервов из конины с БЖЭ описывается следующей системой неравенств: где 1)-содержание белка; 2) - содержание жира; 3) -содержание влаги; 4) - содержание золы; 5) - метионин + цистин; 6) - коэффициент жир ; белок; 7) - коэффициент влага : белок; 8) - соотношение Са: Р; 9) - значение ВУС.
Для определения пищевой ценности фаршевых консервов из конины с БЖЭ были изучены их аминокислотный и минеральный составы, рассчитаны показатели биологической ценности. Характеристика аминокислотного состава и показатели биологической ценности представлены в табл. 19.
Анализ аминокислотного состава фаршевых консервов показал, что количество незаменимых аминокислот в консервах «Фарш степной» рецептур I и II больше на 8 и 6 % соответственно, чем в контроле.
Коэффициент утилитарности аминокислот белка опытных консервсв, характеризующий их сбалансированность, выше контроля на 14 %, показатель сопоставимой избыточности аминокислотного состава белка, который характеризует процент неутилизируемого белка, уменьшается в опытных консервах с БЖЭ I - на 26 %, в консервах с БЖЭ II - на 17 % по сравнению с контролем.
Общий уровень потенциальной биологической ценности опытных консервов, показывающий степень продуктивного использования незаменимых аминокислот, в опытных консервах выше контроля на 7-Ю %.
Результаты исследований свидетельствуют о хорошем аминокислотном составе незаменимых аминокислот в консервах «Фарш степной». использованием белково-жировых эмульсий
Анализ минерального состава консервов, представленный в табл. 20, показал, что консервы «Фарш степной» отличаются довольно высоким содержанием железа, цинка, меди и кобальта, которые чрезвычайно важны для кроветворения, тканевого дыхания и улучшения обмена веществ.
В консервах «Фарш степной», особенно выработанных по рецептуреІІ, содержится меди на б % больше, железа - в 1, 5 раза, а кобальта в 4 раза выше по сравнению с контролем благодаря богатому минеральному составу каррагинана, получаемого из красных морских водорослей.
