Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1 Фарш механической обвалки. Его характеристики, свойства, способы получения и использования в технологии продуктов питания 7
1.2 Характеристика белковых добавок растительного и животного происхождения 21
1.2.1 Белковое сырье растительного происхождения, его свойства и области применения 23
1.2.2 Сухая пшеничная клейковина, её свойства и области применения 32
1.2.3 Концентраты животного белка и коллагеносодержащего сырья, их свойства и способы использования в производстве мясных рубленых полуфабрикатах 37
Заключение по обзору литературы 42
1.3 Цель и задачи исследования 43
2. Организация эксперимента, изучаемые объкты и методы исследований 44
2.1 Объекты исследований и методика организации экспериментов 44
2.2 Методы исследований 49
3. Комплексное исследование состава и свойств куриного фарша кур-несушек и структурирующих добавок 57
3.1 Исследование куриного фарша кур-несушек, полученного путем механической и ручной обвалки 57
3.1.1 Химический состав куриного фарша 58
3.1.2 Функционально-технологические свойства сырья 59
3.2 Исследование соевого белково-жирового обогатителя 61
3.2.1 Химический состав соєвого белково-жирового обогатителя 62
3.2.2 Функционально-технологические свойства соєвого белково-жирового обогатителя 63
3.3 Исследование сухой пшеничной клейковины 71
3.3.1 Химический состав сухой пшеничной клейковины 71
3.3.2 Функционально-технологические свойства сухой пшеничной клейковины 72
3.4 Исследование животного белка 79
3.4.1 Химический состав животного белка 79
3.4.2 Функционально-технологические свойства животных белков 80
3.5 Исследование модельных мясных систем, содержащих животный белок 87
3.6 Разработка и исследования комплексных пищевых растительных композиций 102
3.6.1 Создание пищевых растительных композиций 102
3.6.2 Исследование функциональных свойств растительной пищевой композиции 105
3.6.3 Исследование модельных систем, содержащих пищевую
растительную композицию 108
4. Разработка технологий базовых фаршей для про изводства мясных рубленых изделий 120
4.1 Мясные базовые фарши с пищевой растительной композицией, с пшеничной клейковиной и белково-жировыми эмульсиями... 120
4.2 Характеристика показателей качества разработанных изделий 122
Выводы 134
Список условных обозначений 136
Список используемой литературы
- Характеристика белковых добавок растительного и животного происхождения
- Концентраты животного белка и коллагеносодержащего сырья, их свойства и способы использования в производстве мясных рубленых полуфабрикатах
- Химический состав соєвого белково-жирового обогатителя
- Характеристика показателей качества разработанных изделий
Введение к работе
Одним из направлений «Концепции государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 года», в частности, предусмотрено «развитие биотехнологии получения новых видов пищевых продуктов с использованием пищевых добавок, биологически-активных веществ и сырья отечественного производства для производства продуктов питания», что во многом предопределяют устойчивую тенденцию к производству продуктов, в которых мясную основу комбинируют с белками и белоксодер-жащими компонентами растительного и животного происхождения.
В решении проблемы обеспечения населения полноценными продуктами питания важная роль принадлежит птицеперерабатывающей отрасли, как наиболее эффективно развивающейся во всем мире. В последнее время наиболее часто применяемым сырьем является мясо птицы механической обвалки. Однако при производстве продукции из мяса механической обвалки возникают технологические сложности, связанные с особенностями функционально-технологических свойств этого вида мясного сырья, при производстве из него продукции заданного качества.
Одной из сторон этой проблемы является расширение путей применения на пищевые цели мяса кур механической обвалки, остающегося в виде прирезей на костях после ручной обвалки и рациональной разделки тушки птицы, а также отбракованной нестандартной птицы, в том числе и кур-несушек, является его использование на кулинарные цели.
В отечественной и зарубежной литературе имеются многочисленные работы (Гоноцкого В.А., Красули О.Н., Хвыли СИ, Шумкова Е.Г., Field R.A., Mast M.G., Satterlee L.D. и др.), подтверждающие актуальность и целесообразность использования мяса птицы механической обвалки, а также работы (Высоцкого В.Г., Рогова И.А., Жаринова А.И., Устиновой А.В., Кудряшова Л.С., Антиповой Л.В., Горлова И.Ф., Ambrosidias I., Matulis R. И др.), подтверждающие актуальность и целесообразность комплексного использования белков рас-
тительного и животного происхождения, а также перспективность пищевых продуктов комбинированного состава.
Перспективным путем решения проблемы рационального использования сырья, расширения ассортимента и повышения качества блюд и кулинарных изделий из мяса кур является разработка рецептуры и технологии рубленых полуфабрикатов из мяса кур-несушек механической обвалки, предполагающей замену части мяса различными белоксодержащими добавками и жировыми эмульсиями на основе растительных или животных жиров. Это позволит улучшить органолептические характеристики продукта, сократить потери массы после тепловой обработки и тем самым обеспечит экономию мясного сырья, улучшит структурно-механические характеристики фарша, а также повысит пищевую и биологическую ценность изделия.
Учитывая практический интерес использования мяса кур-несушек механической обвалки, была поставлена цель - разработка научно обоснованной рецептуры и технологии производства структурированных полуфабрикатов на основе мяса кур-несушек механической обвалки с белоксодержащими добавками животного и растительного происхождения.
В ходе комплексных исследований получена научная информация о пищевой и технологической ценности куриного мяса механической обвалки, соевого белково-жирового обогатителя, сухой пшеничной клейковины, концентратов животных белков и эмульсий на их основе, рубленых полуфабрикатов и готовых изделий, на основании которой:
теоретически и экспериментально обоснованно введение в изделия из мяса кур-несушек механической обвалки соевого белково-жирового обогатителя, сухой пшеничной клейковины и белково-жировой эмульсии на основе растительного и животного жира;
доказано, что использование сухой пшеничной клейковины позволяет увеличить выход готового изделия, усиливает устойчивость фарша к разрушающим воздействиям, а также оказывает стабилизирующее действие на мясную систему;
— установлено, что введение сухой пшеничной клейковины, соевого бел-
ково-жирового обогатителя и белково-жировых эмульсий на основе растительного и животного жира в фарш кур-несушек механической обвалки повышает его влаго- и жироудерживающую способность, улучшает реологические характеристики, способствует сокращению потерь массы после тепловой обработки и повышает биологическую ценность изделия;
— показано, что мясо кур-несушек механической обвалки может являться
основой для производства мясных структурированных изделий с использовани
ем белковых добавок как растительного, так и животного происхождения.
Результаты исследований, выводы и предложения диссертационной работы нашли практическое применение для:
использования мяса кур-несушек механической обвалки в качестве основы для приготовления мясных структурированных изделий;
выбора оптимального уровня замены мяса кур механической обвалки пищевой растительной композицией и белково-жировыми эмульсиями;
разработки рецептур и технологии приготовления белково-жировых эмульсий на основе растительного масла, нутряного свиного жира и отварной свиной шкурки для введения в изделия из мяса кур-несушек механической обвалки;
разработки рецептур и технологии приготовления структурированных изделий из мяса кур-несушек механической обвалки с сухой пшеничной клейковиной, соевым белково-жировым обогатителем и белково-жировыми эмульсиями на основе растительного и животного жира.
Характеристика белковых добавок растительного и животного происхождения
Известно, что в настоящее время дефицит белка в рационе питания россиян составляет 30 %, в том числе 50 % по животному белку, что с точки зрения медицины является неблагоприятным показателем. При этом ускоренными темпами осуществляется замена белков животного происхождения со сбалансированным аминокислотным составом на лимитированные.
Альтернативой существующим технологиям является разработка новых видов продуктов из нетрадиционного сырья. В этой связи возрос интерес к соевой культуре, которая ранее в России не нашла должного распространения. В наибольшей степени это связано с неэффективными методами переработки сои, и лишь в последнее десятилетие ее изучение сформировалось как научное направление [69].
Соя, как никакая из других культур, не имеет такого удачного состава, который представлен высоким содержанием белков, липидов, витаминов и минеральных веществ. В соевом зерне также имеется ряд так называемых фитопи-тательных веществ, полезных для здоровья человека. Функциональные особенности белка, легкая усвояемость и невысокая стоимость делают сою привлекательной для применения в пищевой промышленности.
Реальная потребность пищевой промышленности РФ в наиболее дешевых и доступных соевых белках постоянно возрастает и в настоящее время оценивается в 40 тысяч тонн в год (в пересчете на сухие концентрированные продукты) с резким возрастанием этой потребности в последующие годы. Однако в России соевый белок в виде концентратов и изолятов пока не вырабатывается. Текстурированную соевую муку производят из импортной соевой муки.
По данным Министерства сельского хозяйства РФ, в России с 1991 по 1997 гг. площади посевов сои сократились почти на 40 %. В течение этого периода валовой ее сбор уменьшился более чем в два раза. Снижение сбора зерна сои было обусловлено как сокращением площади посевов, так и снижением урожайности культуры. Процесс уменьшения площади посевов сои в России был приостановлен лишь в 1998 г [59].
Одной из важнейших задач, стоящих перед учеными в настоящее время, является поиск новых видов белоксодержащего сырья, а также разработка эффективных приемов использования нетрадиционного сырья. При этом важная роль отводится медико-биологическим исследованиям по выявлению особенностей влияния разрабатываемых продуктов питания на организм человека. В нашей стране и за рубежом проводятся широкомасштабные исследования по использованию продуктов переработки сои, пшеницы, семян подсолнечника, люпина, рапса, гороха, фасоли и др., а также нетрадиционного растительного сырья, как наиболее перспективного, имеющего значительные мировые ресурсы, в производстве комбинированных мясных продуктов для повышения их биологической ценности.
Бобовые культуры - соя, горох, фасоль, чечевица, бобы, семена которых содержат в среднем 25 - 30 % белков, отличаются хорошей сбалансированностью по количеству незаменимых аминокислот и высоким содержанием водорастворимых белковых фракций [31, 68, 78,140, 146 - 148, 178].
Несмотря на перспективу использования в качестве компонентов комбинированных мясных продуктов различного белкового сырья растительного происхождения, в настоящее время основное внимание уделяется продуктам, переработанным из сои [31, 11, 112, 116, 133, 141, 183,211].
Хотя значительные ресурсы соевых бобов и экономическая целесообразность их применения в производстве мясных продуктов не вызывает сомнения, в Российской Федерации производство соевых белков не приобрело должного масштаба.
Сегодня на российском рынке широко представлена продукция различных зарубежных компаний, таких как Daniels Midland, Protein Technology International, Central Soya, Soya Mainz и другие, каждая из которых поставляет на российский рынок 10-15 наименований соевых белковых продуктов. Но наряду с этим ряд российских компаний - «Ассоя», «Техномол», «Благовещенский маслобойный завод» - начали производить некоторые соевые продукты [45, 59, 109, 133].
Одной из главных причин повышенного внимания к продуктам из сои -являются ее функциональные свойства, такие как жироудерживающая, влагос-вязывающая и стабилизирующая способность, гелеобразование и другие [46, 51,188,193,197,209].
Начиная с 60-х годов прошлого века, белковые продукты из сои используются как питательные и функциональные ингредиенты во всех категориях продуктов питания, доступных потребителю. Белковые продукты на её основе являются идеальным источником незаменимых аминокислот и прекрасно дополняют белки, содержащиеся в зерновых [31, 59, 108, 184].
Продукты из сои сегодня служат не только богатейшими источниками белков высшего качества, но все чаще применяются как функциональные пищевые продукты, используемые для профилактики, диетотерапии и лечения различных хронических заболеваний, широко распространенных во всем мире, и особенно в некоторых высокоразвитых странах [59, 69, 171 - 173,184].
Существует достаточно доказательств того, что потребление соевых белковых продуктов положительно отражается на здоровье людей [108].
Соевые белковые продукты подразделяются на три основные группы, которые отличаются по содержанию белка (от 40 до 90 %) [22]. К ним относятся соевая мука и крупа, соевые концентраты и изоляты. Разные виды муки, концентраты и изоляты связывают от 1 до 6 г воды на 1 г белка. Обычно концентраты и изоляты используются для абсорбции жиров; в то же время соевая мука может снижать абсорбцию жиров при изготовлении пончиков и других изделий, обжариваемых во фритюре.
Концентраты животного белка и коллагеносодержащего сырья, их свойства и способы использования в производстве мясных рубленых полуфабрикатах
В последнее время из-за дефицита мясного сырья в России стоимость его постоянно повышается. Для снижения себестоимости продукции в процессе ее производства предприятия мясной промышленности все больше стали использовать белки растительного и животного происхождения и коллагеносодержа-щее сырье [8].
Однако использование растительных белков не полностью восполняет потребности в незаменимых аминокислотах, поэтому последние разработки ученых в России и за рубежом связаны с возможностью выделения белков из источников животного происхождения. Их получают из крови крупного рогатого скота, соединительной ткани, молочной сыворотки и других видов сырья [4]. Животные концентрированные белки - универсальные ингредиенты, имеющие высокую пищевую и биологическую ценность.
В настоящее время происходит совершенствование различных способов модификации коллагеносодержащего сырья, которое было вызвано низкими функционально-технологическими свойствами. Коллаген входит в структуру практически всех тканей животных организмов и является одним из важных компонентов вторичных продуктов переработки сельскохозяйственных животных в условиях промышленных предприятий [4].
Одним из видов коллагеносодержащего сырья являются свиные шкуры. Они являются перспективными для освоения их в технологии мясных продуктов. В настоящее время возникают новые представления о роли коллагена в питании - создание оригинальных продуктов, развитие нетрадиционных и совершенствование имеющихся технологий коллагеновых субстанций различной функциональности, с одной стороны, и известный и всевозрастающий дефицит животного белка и значительный объем малоценных и нерационально используемых ресурсов, с другой стороны, что требует научного обоснования и реализации подходов в обеспечении максимальной трансформации коллагеносодер-жащих ресурсов в полезные для человека продукты [9, 124, 125].
Включение в рецептуру мясных рубленых изделий белков, произведенных из вторичного коллагеносодержащего сырья и на основе крови, позволяет получить продукты хорошего качества с низкой себестоимостью [75, 85]. Их используют для частичной замены мясного сырья при производстве колбасных изделий, мясных рубленых полуфабрикатов, которые не только улучшают их структуру, эмульгирующую способность, способствуют желированию, но и стабилизируют мясную систему [4, 85, 113, 119].
Применение животных белков из коллагеносодержащего сырья позволяет обогатить мясные продукты пищевыми волокнами, улучшить их структуру и консистенцию [4, 9, 75, 85, 91, 113, 124, 144].
Однако опыты использования субпродуктов 2 категории, свиной шкурки, жилок и сухожилий, полученных при обвалке мяса и добавленные в фарш вареных колбас в виде белковых стабилизаторов в количестве до 10% к массе сырья, имеют свои негативные стороны с точки зрения органолептики.
Известно, что в коллагеносодержащих продуктов убоя в большом количестве содержится соединительная ткань, основные белки которой -коллаген и эластин - являются разбалансированными по аминокислотному составу. Однако, несмотря на это, перевариваемость коллагена колеблется в пределах 75-90% [15].
В результате многих экспериментов установлено, что частичная замена (до 20 %) мышечного белка на белок соединительной ткани существенно не снижает биологическую ценность мяса. Мышечные белки в сочетании с соединительнотканными стимулируют двигательную функцию желудка и кишечника, сокоотделение, оказывают благоприятное действие на состояние полезной микрофлоры кишечника [4].
Также ученые разработали рекомендации по использованию обогащенной коллагеном диеты в питании людей, находящихся в состоянии гипокинезии, имеющих избыточную массу тела, язвенную болезнь желудка и 12 - пер-стной кишки, больных атеросклерозом, гипертонией и ишемией [15].
Теория адекватного питания научно обосновала жизненно важную роль балластных веществ, и, прежде всего пищевых волокон, в метаболических процессах. Они формируют гелеобразные структуры, контролирующие процессы опорожнения желудка, их физико-химические свойства позволяют поддерживать нормальный обмен стероидных гормонов, холестерина и т.п. Пищевые волокна способствуют связыванию и выведению из организма металлов и канцерогенных веществ, являются источником существования микрофлоры, также чрезвычайно важна их роль в поддержание водносолевого баланса [119].
Известно, что биологическая ценность продукта - величина интегральная и зависит, прежде всего, от сбалансированности аминокислотного состава продукта, а не входящих в него отдельных белков. Поэтому необходимо подбирать такие варианты добавок коллагеносодержащего сырья, которые не снизят, а в отдельных случаях повысят аминокислотную сбалансированность продукта. Вместе с тем, наличие органолептических показателей является важным фактором, сдерживающим содержание балластных веществ в продукте, поскольку, как было отмечено выше, новая продукция с добавлением коллагеносодержащего сырья или белков из него не должна уступать традиционным мясным изделиям.
Химический состав соєвого белково-жирового обогатителя
Понятие «функциональные свойства» охватывает комплекс физико-химических характеристик пищевых систем, определяющих поведение сырья при переработке и обеспечивающих желаемую структуру, технологические и потребительские свойства готовых пищевых продуктов [192, 194, 200, 218].
Очевидно, свойства пищевых систем тесно связаны со структурой входящих компонентов. Например, аминокислотный состав и функциональные свойства белка тесно связаны между собой. Поведение белка в водной среде определяется его полиэлектролитным характером, который обусловлен соотношением кислых и основных аминокислот, а также числом и расположением гидрофильных и гидрофобных участков на поверхности макромолекулы. Большое значение имеет количество дисульфидных связей, стабилизирующих структуру белка и приводящих к образованию межмолекулярных дисульфид-ных мостиков [119, 120]. К основным функционально-технологическим свойствам белков в технологии мяса и мясных продуктов относят его влагосвязывающую (ВСС), влаго-удерживающую (ВУС), жироудерживающую (ЖУС), эмульгирующую способности (ЭС), а также стабильность эмульсии (СЭ). Поскольку предсказать функциональные свойства белка на основе его молекулярных характеристик и структуры достаточно трудно, поэтому преобладающую роль в их оценке играют эмпирические методы.
Показатели функционально-технологических свойств определяли для куриного фарша, приготовленного после ручной обвалки кур-несушек и мяса механической обвалки кур-несушек. Результаты экспериментов представлены в таблице 3.2.
Данные функционально-технологических свойств (таблица 3.4.) куриного фарша, приготовленного после ручной обвалки кур-несушек и мяса механической обвалки кур-несушек позволяют говорить о следующем. Влагосвязывающая способность фарша после ручной обвалки находится на достаточно высоком уровне (64,4 %) и превосходит мясо механической обвалки (60,2 %), что объясняется известным фактом - влагосвязывающая способность продукта имеет более высокое значение при большей массовой доле белка и меньшей жира, в нашем случае — количество жира содержащегося в мясе ручной и меха нической обвалки, практически одинаково, но количество белка несколько больше в фарше ручной обвалки. Однако ВСС характеризует лишь потенциальные возможности белковой системы связывать и удерживать воду. Наиболее важными, с точки зрения технологии, являются специальные показатели (ВУС, ЖУС), которые характеризуют способности белков сырья удерживать определенное количество влаги и жира после термообработки, а также ЭС и СЭ, которые характеризуют белковую систему к сродству с липидами.
Исследования показали, что куриный фарш, приготовленный после ручной обвалки, превосходит показатели мяса механической обвалки кур-несушек по ВУС на 11,8 % и по ЖУС на 3,76 %, это видимо, связано с тем, что миофиб-риллы фарша ручной обвалки образуют более устойчивую белково-жировую матрицу.
Для мяса механической обвалки характерны более низкие показатели функционально-технологических свойств по сравнению с фаршем, приготовленным после ручной обвалки, которые, по всей видимости, связаны с тем, что мясо механической обвалки имеет более разрушенную структуру миофибрилл. Так как, в мясе механической обвалки присутствуют включения костного мозга, частички кости, косный жир, то, при разработке мясных продуктов высокого качества на основе мяса механической обвалки необходимо в рецептурные композиции дополнительно включать белковые препараты животного и растительного происхождения, благодаря которым можно улучшить не только функционально - технологические свойства фарша, но и органолептические характеристики готового изделия.
Характеристика показателей качества разработанных изделий
Основываясь на результатах работы, представленных в разделе 3, предложены рецептуры мясных базовых фаршей:
Базовый фарш 1 - содержит в своем составе пищевую растительную композицию (ПРК). Опытный образец содержал в своем составе 20 % пищевой растительной композиции, состоящей из соевого белково-жирового обогатителя и сухой пшеничной клейковины.
Базовый фарш 2 - содержит в своем составе пшеничную клейковину и эмульсию. Опытный образец содержал в своем составе 20 % белково-жировой эмульсии на основе растительного масла и 5 % гидратируемой пшеничной клейковины.
Базовый фарш 3 - содержит в своем составе пшеничную клейковину и эмульсию. Опытный образец содержал в своем составе 20 % белково-жировой эмульсии на основе отварной свиной шкурки и 5 % гидратируемой пшеничной клейковины.
Базовый фарш 4 - содержит в своем составе пшеничную клейковину и эмульсию. Опытный образец содержал в своем составе 20 % белково-жировой эмульсии на основе внутреннего свиного жира и 5 % гидратируемой пшеничной клейковины.
В таблице 4.1. приведены продукты и их количество, необходимое для приготовления 1 килограмма базового фарша. Технологические схемы приготовления базовых фаршей представлены в приложении 1.
На основании рецептур базовых фаршей (раздел 4.1.) были приготовлены шницеля куриные натуральные, в качестве контроля (К) был взят шницель натуральный рубленный из фарша кур ручной обвалки.
Технологический процесс производства изделий из мяса механической обвалки осуществлялся следующим образом: в фарш механической обвалки добавляли соль, перец, воду, необходимую для гидратации сухой пшеничной клейковины и соевого белково-жирового обогатителя, затем добавляли СБЖО и клейковину, перемешивали и выдерживали 10 минут для их набухания, вводили предварительно приготовленную эмульсию, перемешивали, далее массу порционировали, панировали и формовали полуфабрикаты. Рецептура полуфабрикатов с выходом готового изделия 75 г представлена в таблице 4.2.
Готовые изделия и полуфабрикаты характеризовали по содержанию основных веществ (таблицы 4.3 и 4.4). Полуфабрикаты изделий обжаривали в течение 5 минут на жарочной поверхности, затем доводили до готовности в жа-рочном шкафу до температуры внутри изделия 85 С. Готовность изделий определяли с помощью термопары.
Из данных таблицы 4.2 было установлено, что введение соевого белково-жирового обогатителя и сухой пшеничной клейковины позволяет сократить потери массы по сравнению с контролем на 55 %, а введение сухой пшеничной клейковины и белково-жировой эмульсии - в среднем на 43 %.
Сокращение потерь при тепловой обработке происходит вследствие увеличения влагосвязывающей, влагоудерживающей и жироудерживающей способностей в сырой фаршевой системе за счет введения белоксодержащих продуктов и жировых эмульсий.
Как видно из представленных данных (таблице 4.3), разработанное изделие «Вариант 1» характеризуется высоким содержанием белка и низким содержанием жира. Увеличение массовой доли белка в полуфабрикате произошло за счет введения сухой пшеничной клейковины и соевого белково-жирового обогатителя, химический-состав которых характеризуется большим содержанием белка и низким содержанием жира. В результате введения пищевой растительной композиции, в модельной фаршевой системе увеличивается содержание растительного белка и жира, а количество куриного жира снижается.
Разработанное изделие «Вариант 2» характеризуется достаточно высоким содержанием белка и жира. Небольшое снижение массовой доли белка и увеличения массовой доли жира в полуфабрикате произошло за счет введения белково-жировой эмульсии, которая состоит из 1 части животного белка, 10 частей рафинированного растительного масла и 10 частей воды. В результате введения белково-жировой эмульсии на основе растительного масла, в модельной фаршевой системе увеличивается содержание растительного жира, а количество куриного жира снижается, при этом увеличивается содержание ненасыщенных 125 жирных кислот в конечном продукте, что делает этот продукт более полноценным.
Разработанное изделие «Вариант 3» характеризуется также высоким содержанием белка и жира. Небольшое снижение массовой доли белка и увеличения массовой доли жира в полуфабрикате произошло за счет введения белко-во-жировой эмульсии, которая состоит из 1 части животного белка, 15 частей отварной свиной шкурки и 30 частей воды. В результате введения белково-жировой эмульсии на основе отварной свиной шкурки в модельной фаршевой системе увеличивается количество соединительно-тканных белков, входящих в состав свиной шкурки, что позволит улучшить моторную функцию желудка и кишечника.
