Технология мяса и мясных продуктов

метки: Мясной, Технология, Продукт, Производство, Курсовой, Работа, Белка, Эмульсия

системы стабильного сенсорного или технического контроля за качеством сырья и готовой продукции на разных этапах технологической обработки;

необходимость пересмотра сложившегося ассортимента в сторону увеличения объемов выработки изделий из натурального мяса, продукции целевого назначения (для различных возрастных, национальных и профессиональных групп населения), мясопродуктов с гарантированным соблюдением состава и качественных характеристик;

• широкое применение аддитивов, позволяющих модифицировать свойства сырья и регулировать качественные характеристики готовых изделий;
• повышение глубины переработки имеющегося белоксодержащего сырья, в результате применения белковых препаратов растительного и животного происхождения, вторичных ресурсов;
• создание новых и широкое применение известных интенсивных мало- и безотходных технологий особенно основанных на биотехнологических принципах;
• Решение этих технологических задач требует от специалиста высокой профессиональной подготовки.

Основные принципы технологии мяса и мясопродуктов

Мясо — специфический вид сырья. К отличительным его особенностям относится то, что являясь источником полноценного белка, мясо поликомпонентно по составу, неоднородно по морфологическому строению, неадекватно по функционально-технологическим свойствам, биологически активно и под действием внешних факторов лабильно изменяет свои характеристики.

В связи с этими обстоятельствами, производство высококачественных мясопродуктов, рациональное использование сырья и успехи в экономической области могут быть достигнуты лишь при условии глубокого профессионального понимания работником отрасли основных принципов, заложенных в технологии мяса.

Технология мяса — предмет многоплановый, так как рассматривает не только характерные изменения сырья на различных этапах его получения и переработки, но и предлагает разнообразные способы и варианты его использования в производстве мясопродуктов, пути стабилизации и улучшения качества, методы контроля на разных этапах технологического процесса и т.п.

Сущность технологии — в рассмотрении технологических схем и основных принципов производства в совокупности с множеством разнообразных, сопряженных друг с другом явлений и процессов, происходящих в мясе под воздействием технологических факторов.

Философские основы высоких технологий на этапе технонауки

... внимание обращено к ее продукту — к высоким технологиям (Hi-Tech), включающим наукоемкие многоцелевые технологии, способные инициировать процессы самоорганизации технических и социокультурных ... изобретены не человеком, а Богом, для раскрытия сущности Природы. В работе «Кантианские презумпции феноменологического конструктивизма» Смирнова обозначает когнитивную предпосылку классического ...

Одни из этих явлений относятся к необходимым условиям превращения сырья в продукт с заданными свойствами, другие могут оказаться нежелательными или не иметь практического значения. Так как мясо легко изменяет свои первоначальные свойства, состав и структуру, управлять ходом биохимических, микробиологических и ферментативных процессов можно лишь на основе их знания.

Как было показано ранее, мясное сырьё многокомпонентно, изменчиво по составу и свойствам, что может приводить к значительным колебаниям в качестве готовой продукции.

В связи с этим особенно важное значение приобретает знание функционально-технологических свойств (ФТС) различных видов основного сырья и их компонентов, понимание роли вспомогательных материалов и характера изменения ФТС под воздействием внешних факторов.

Вопрос рассмотрения ФТС неразрывно связан с проблемами:

• Ш оценки технологических функций и потенциальных возможностей использования сырья;
• Ш выбора вида, соотношений и условий совместимости компонентов рецептуры;
• Ш обоснования условий и параметров обработки сырья, что особенно существенно при изготовлении мясных эмульсий и осуществлении термообработки;
• Ш направленного регулирования свойств отдельных видов используемого сырья и мясных систем в целом;
• Ш прогнозирования характера изменения свойств мясных систем на различных этапах технологической обработки;
• Ш рационального использования белоксодержащих компонентов;
• Ш получения мясопродуктов гарантированного качества.

Под функционально-технологическими свойствами мясного сырья в прикладной технологии мясопродуктов понимают совокупность показателей, характеризующих его способность связывать и удерживать влагу и жир (влаго- и жиросвязывающая способность, влаго- и жиропоглощение), образовывать устойчивые эмульсии (эмульгирующая способность, стабильность эмульсии) и гели (способность гелеобразования, клейстеризации, желирования); сенсорные характеристики (цвет, вкус, запах), величину выхода и потерь при термообработке.

Функционально-технологические свойства мясных систем взаимосвязаны с количественным содержанием основных пищевых веществ, в первую очередь миофибриллярных белков и липидов, и их качественным (амино- и жирнокислотным) составом. Функционально-технологические свойства мясного сырья модифицируются во времени в процессе развития автолитических изменений, при механической обработке (массирование, тендеризация, измельчение разной степени), при выдержке в посоле, термообработке и других технологических воздействиях.

Прогнозирование поведения мясной системы представляет достаточно сложную задачу. Необходимо учитывать функционально-технологические свойства каждого ингредиента рецептуры и роль каждого из них в формировании качественных характеристик готового продукта. Степень выраженности функционально-технологических свойств сырья также зависит от условий его подготовки на разных стадиях технологического процесса.

Параллельно с термином ФТС в области академических наук используют понятие функциональные свойства (ФС), подразумевая под ними сложный комплекс физико-химических характеристик изолированного белка, определяющих его поведение при переработке и хранении, и обеспечивающих желаемую структуру, технологические и потребительские свойства готовых продуктов.

Требования к качеству сырья и производство полуфабрикатов в убойном ...

... и свойств их используют для производства пищевых продуктов, кормовой и технической продукции, медицинских препаратов [3]. Состав и свойства мяса и ... совокупность количественно преобладающих мышечных волокон и соединительнотканных оболочек. Отдельное мышечное волокно можно рассматривать как гигантскую ... задач в мясной отрасли является организация производства новых видов высококачественных мясных и мясо- ...

Имея дело в практике мясного производства с многокомпонентными дисперсионными системами, представляется целесообразным считать более справедливым классифицировать характеристики мясного сырья как ФТС.

Принимая во внимание, что в сложных реальных мясных системах поведение белка как основного стабилизирующего компонента рецептуры всегда рассматривают во взаимосвязи как с другими составляющими (жир, вода, минеральные вещества, морфологические элементы), так и с изменяющимися в процессе технологической обработки сырья условиями среды и его состоянием, возникает необходимость в общем виде остановиться на специфике состава, свойств и структуры основных компонентов мяса и их значении в формировании ФТС мясопродуктов.

Функционально-технологические свойства (ФТС) составных частей мяса.

Приступая к рассмотрению ФТС составных частей мяса, следует напомнить, что наибольшее технологическое значение имеют мышечная, жировая и соединительная ткани, их количественное соотношение, качественный состав и условия обработки.

Мышечная ткань является основным функциональным компонентом мясного сырья и источником белковых веществ и состоит из мышечных волокон — своеобразных многоядерных клеток вытянутой формы (рис. 1,2).

Рис.1: 1 — Мышечная ткань; 2 — Мышечные волокна; 3 — Мышечное волокно; 4 — Миофибриллы; 5 — Саркомер

Рис.1 Рис. 2 — Структура мышечного волокна: 1 — ядро; 2 — миофиламент; 3 — миофибрилла; 4 — саркоплазма; 5 — сарколемма; 6 — ретикулиновые волокна; 7 — эндомизиальные коллагеновые и эластиновые волокна

Каждое мышечное волокно окружено тонкой соединительнотканной прослойкой — эндомизием, с помощью которой волокна объединяются в пучки первого порядка. Последние объединяются в пучки второго, третьего и т. д. порядков более плотной соединительнотканной прослойкой — перемизием. Из этих пучков формируется мускул, покрытый эпимизием, или фасцией.

В свою очередь мышечное волокно содержит множество миофибрилл, саркоплазму и сарколемму (оболочку).

Миофибриллы (рис. 3) — основные сократительные элементы мышечного волокна — представляют собой молекулярный уровень мышцы, характеризуются поперечной исчерченностью, создаваемой структурными элементами миофибриллы — саркомерами.

Миофибриллы существуют в виде длинных тонких структур, в которых под микроскопом различаются более или менее плотные зоны. Более светлые зоны представляют собой изотропные I — диски, а темные — анизотропные А-диски. Светлые зоны пересекаются темной линией (так называемой Z-линией).

Участок каждой миофибриллы, связанный на концах Z — полосками, рассматривается как структурная единица, или саркомер.

Рис. 3 — Схематичное изображение поперечно-полосатых миофибрилл: 1 — саркомер; 2 — А — диск; 3 — I — диск; 4 — Z — полоска

Саркомер представлен солерастворимыми контрактильными белками актином и миозином.

Каждая миофибрилла состоит из нескольких параллельных филаментов (белковых нитей) двух типов — толстые и тонкие.

Толстые нити содержат главным образом миозин, тонкие — актин, тропонин, тропомиозин.

Миофибриллы окружены и тесно связаны с особой структурой, состоящей из трубочек и пузырьков, называемой саркплазматическим ретикулумом. В различных клетках саркоплазматический ретикулум отличается по форме и функциям. В клетках скелетных мышц, сокращение которых стимулируется ионами Са ²⁺ , он участвует в процессе расслабления, обеспечивая реабсорбцию этих ионов.

На долю белков миофибрилл приходится около 30 % общего белка мышц. Они являются сократительными элементами клетки и представлены в основном миозином, актином, актомиозином, тропонином и некоторыми другими белками, 40 % массы которых приходится на миозин. Большое количество полярных групп, а также фибриллярная форма молекул обуславливают высокую гидратацию миозина. Актин составляет 12-15 % всех мышечных белков.

Изоэлектрическая точка миозина и актина составляет, соответственно, 5.4 и 4.7; температура денатурации 45-50 и 50-55°С.

Стабильность качественных характеристик мясопродуктов во многом зависит от количественного содержания и состояния миозина и актина.

Вторая группа белков мышечной ткани — белки саркоплазмы (20-25% от количества всех мышечных белков): миоген (20%), глобулин-Х (10-20%), миоальбумин, миоглобин и кельмодулин. Белки — водорастворимы, большая часть — полноценна, обладает высокой водосвязывающей способностью.

Особый интерес представляет миоглобин, обеспечивающий формирование привлекательного цвета у мясопродуктов.

Естественная окраска мяса обусловлена наличием в мышечной ткани миоглобина (Мb) — хромопротеина, состоящего из белкового компонента (глобина) и простетической группы (гема), и составляющего около 90 % общего количества пигментов мяса (10 % представлены гемоглобином крови).

Содержание гемоглобина в говядине колеблется в пределах от 0,4 до 1,0 %.

Небелковая часть миоглобина — гем — состоит из атома железа и четырех гетероцикличных пиррольных колец, связанных метиленовыми мостиками. Именно атом железа ответственен за формирование различного цветового оттенка мяса, так как легко окисляясь и отдавая один электрон, он может образовывать три формы миоглобина (рис.4).

Рис. 4 — Молекулярная структура дериватов миоглобина

В присутствии кислорода воздуха миоглобин окисляется с образованием оксимиоглобина — MbO ₂ , который придает мясу приятный яркий розово-красный цвет. Однако, это соединение нестойко: под воздействием света, воздуха, времени выдержки, нагрева происходит более глубокое окисление, сопровождающееся переходом железа гема из двухвалентного в трехвалентное. Образуется метмиоглобин — MetMb коричнево-серого цвета.

К белкам стромы относятся коллаген, эластин, ретикулин.

Таким образом, мясо содержит липофильные белки. С одной стороны, это нерастворимый коллаген с его желирующей способностью, с другой — миозин и актин, которые могут существовать в виде актомиозина и растворяться в воде (особенно в соленой).

Эти виды белков должны быть в оптимальном соотношении и совершенно необходимы для создания хорошей мясной структуры.

Как уже отмечалось, совокупность мышечных белков ответственна за эффективность образования мясных эмульсий, с которыми имеют дело специалисты в колбасном производстве и которые называют фаршем вареных колбас, сосисок и сарделек.

Известно, что количественное содержание белка в системе, его качественный состав, условия среды — все это предопределяет степень стабильности получаемых мясных систем, влияет на уровень водосвязывающей, эмульгирующей и жиропоглощающей способности, на структурно-механические и органолептические характеристик, на выход готовой продукции и т.д.

В частности, чрезмерное увеличение содержания мышечного белка в эмульсии сопровождается ухудшением консистенции готовых изделий; снижение концентрации — приводит к образованию бульонных и жировых отеков, появлению рыхлости, падению выхода.

Понять сущность приведенных примеров можно лишь после рассмотрения ФТС мышечных белков.

ФТС белков тесно связаны с их аминокислотным составом, структурой и физико-химическими свойствами.

В природе найдено около 200 аминокислот, однако в состав белков входят лишь 20 из них, которые получили название протеиногенных аминокислот.

Все протеиногенные аминокислоты являются -аминокислотами:

Правая часть формулы одинакова для всех протеиногенных аминокислот. R-остаток (радикал) — функциональная группа, у разных аминокислот неодинаков по структуре, электрическому заряду и растворимости.

В зависимости от химических свойств R-групп все аминокислоты подразделяются на четыре основных класса: 1) неполярные, или гидрофобные; 2) полярные; 3) отрицательно заряженные (- СОО -); 4) положительно заряженные ().

В растворе возможно существование 4-х электрохимических форм аминокислот рис.5

Рис.5

В водных растворах аминокислоты находятся в виде амфотерных ионов (цвиттер-ионов).

На ионизацию аминокислот в водных растворах большое внимание оказывает рН среды. В кислой среде высокая концентрация протонов подавляет диссоциацию карбоксильных групп () и аминокислоты заряжаются положительно.

В щелочной среде при избытке ОН- -ионов аминокислоты находятся в виде анионов за счет диссоциации протонированных аминогрупп.

Так как в кислой среде аминокислоты заряжены положительно, а в щелочной — отрицательно, то величина электрического заряда аминокислоты находится в тесной взаимосвязи с рН среды. Состояние аминокислоты, когда ее суммарный электрический заряд равен нулю, называется изоэлектрическим, а значение рН, обуславливающее это состояние, называется изоэлектрической точкой аминокислоты (рI).

По пространственному строению белки делят на глобулярные и фибриллярные.

Глобулярные белки состоят из одной полипептидной цепи или нескольких, плотно свернутых за счет нековалентных, а часто и ковалентных связей в компактную частицу, называемую глобулой. Обычно глобулярные белки хорошо растворимы в воде.

Фибриллярные белки состоят их вытянутых или спирализованных полипептидных цепей, расположенных параллельно и удерживаемых вместе за счет многочисленных нековалентных связей. Полипептидные цепи объединены в волокна (фибриллы).

Такие белки нерастворимы в воде.

ФТС белков тесно связаны с их химическим и аминокислотным составом, структурой и физико-химическими свойствами, которые определяют взаимодействие белок-белок, белок-вода; белок-липиды; а также поверхностно-активные свойства (образование эмульсий).

Взаимосвязь характера взаимодействия белков и ФТС систем :

Вид взаимодействия	ФТС
Белок—белок Белок—вода Белок—жир Жир— белок —вода	Гелеобразование Водосвязывание, набухание Жироплглощение Эмульгирование

Существенную роль в технологии мясопродуктов при получении высококачественных изделий из многокомпонентных полидисперсных мясных фаршевых систем играют такие свойства белков, как гелеобразование, водосвязывающая и эмульгирующая способности.

Процесс образования белковых гелей представляет собой межмолекулярное взаимодействие, в результате которого образуется развитая трехмерная пространственная структура, способная удерживать в межполимерном пространстве влагу и другие компоненты фарша. Перевод пищевых систем в гелеобразное состояние можно осуществлять различными способами, среди которых наиболее распространены три основных: нагрев или охлаждение жидкой системы (термотропные гели); изменение ионного состава системы, обычно в результате изменения рН или взаимодействия с ионами металлов (ионотропные гели) или концентрирование жидких растворов или дисперсных систем, содержащих гелеобразователь (лиотропные гели).

Эффективность воздействия различных факторов гелеобразования (температура, рН, наличие солей и сольвентов, концентрация белка и др.) определяется их влиянием на формирование сил взаимодействия, количество и природу сшивок, определяющих структуру геля и его прочность.

Одной из важнейших технологических функций белка в мясных системах является формирование водосвязывающей способности.

На характер взаимодействия в системе «белок-вода» (скорость и уровень прочности связывания) оказывают влияние такие факторы, как концентрация, вид и состав белка (наличие заряженных, полярных и свободных пептидных групп), его конформация (степень трансформации молекулы из состояния компактной глобулы к рыхлой спирали, повышающая доступность пептидных цепей и ионизированных аминокислотных остатков) и степень пористости (определяющая общую площадь поверхности сорбции), величина рН системы (характеризующая уровень ионизирования аминогрупп), степень денатурационных изменений (способствующих снижению сорбции воды белком вследствие возрастания доли межбелковых взаимодействий), наличие и концентрация солей в системе (влияние которых зависит от вида катионов и анионов).

Для характеристики состояния влаги в продукте все шире используют показатель активности воды Аw, отражающий химический состав и гигроскопические свойства изделий.

Знание и направленное применение особенностей связывания влаги различным белоксодержащим сырьём позволяет прогнозировать такие показатели, как выход изделий, уровень потерь влаги при термообработке, органолептические характеристики и др.

Эмульгирующие свойства (ЭС) определяют поведение белков при получении эмульсий.

Наличие большого количества гидрофильных и гидрофобных групп в белках обусловливает ориентацию полярных групп к воде, а неполярных — к маслу (жиру), в результате чего образуется межфазный адсорбционный слой. Эластические свойства и механическая прочность этой межфазной пленки определяет стабильность эмульсии и, как следствие, качество готовых изделий.

ЭС белков зависит от большого числа факторов. Одна из важнейших характеристик белка как эмульгатора — структура его молекулы. Обусловлено это тем, что структура адсорбционных пленок и свойства стабилизируемых белком эмульсий являются функцией нативной структуры белка.

Фибриллярные белки характеризуются лучшими эмульгирующими свойствами по сравнению с глобулярными. Они быстрее снижают межфазное натяжение и имеют более низкое его равновесное значение.

Пленки белков являются по сути белковыми гелями, реологические свойства которых зависят от конформации молекул, причем пленки с большей упорядоченностью, включающие глобулярные молекулы в нативном состоянии, дают рост более жестким, устойчивым к механической деформации гелям.

Структура адсорбционных слоев, образованных как глобулярными, так и фибриллярными молекулами, в значительной степени определяется концентрацией белка на межфазной поверхности.

На ЭС белка оказывает влияние его концентрация, растворимость и гидрофобность, степень денатурации, а также величина рН и ионная сила раствора.

Использование в составе компонентных пищевых систем эмульсионного типа белоксодержащих ингредиентов с высокими ЭС обеспечивает получение стабильных качественных характеристик готовых изделий.

Таким образом, белки мышечной ткани обладают способностью взаимодействовать между собой и другими компонентами ткани, связывать влагу, эмульгировать жиры. Введение в мясные системы поваренной соли и низкомолекулярных фосфатов оказывает положительное влияние на проявление ФТС белков.

В технологии колбасного производства широко используются жировые ткани.

Жировая ткань составляет в мясе до 30%, является разновидностью рыхлой соединительной ткани в которой находятся жировые клетки, состоящие из триглицеридов, в структуре которых преобладают неполярные углеродные группировки. Соотношение химических соединений в жировой ткани значительно варьирует в зависимости от вида, породы, пола и упитанности животного. Белковые вещества жировой ткани, содержащиеся в сравнительно небольшом количестве, являются в основном соединительнотканными белками: коллагеном, эластином, а также альбуминами и глобулинами. Качественный состав жирных кислот в структуре животных жиров определяет их физико-химические свойства.

Жиры характеризуются низкой полярностью, в воде практически нерастворимы. В небольших количествах вода с жиром образует устойчивую коллоидную систему (при температуре 40-100°С жир присоединяет от 0,15 до 0,45% воды).

Однако при определенных условиях жир с водой может образовывать достаточно стабильные эмульсии, что является весьма важным обстоятельством в колбасном производстве.

В системах жир-вода могут образовываться водо-жировые эмульсии двух типов (рис.6):

Рис. 6

Способность жира к взаимодействию с водой зависит от:

— природы жира, температуры его плавления, степени диспергирования. Свиной жир эмульгируется лучше говяжьего, костный (легкоплавкий) жир — лучше свиного, гомогенизированный жир лучше грубоизмельченного;

— наличия в системе эмульгаторов — веществ, молекулы которых кроме неполярной группировки, содержат несимметричную поляризованную группу и обладают выраженной поверхностной активностью. В технологической практике имеет значение содержание в мясных системах природных эмульгаторов (лецитин, холестерин, моноглицериды), продуктов, возникающих в процессе обработки (продукты распада белка), солерастворимых белков мышечной ткани, белковых препаратов (соевый изолят, казеинат натрия), так и химические аддитивы (поливалентные фосфаты, поверхностно-активные вещества).

— температуры среды. Повышение температуры до уровня, обеспечивающего снижение величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз жир-вода до нуля, позволяет получить взаимное смешивание жидкостей и образование эмульсий;

Композиции, содержащие белок, животный жир и воду в соотношении 1:5:5 (с добавлением 2% поваренной соли), представляют собой эмульсии с весьма высоким уровнем стабильности и могут быть использованы при производстве различных видов мясопродуктов.

При приготовлении эмульсии необходимо обеспечить максимальное участие жира в процессе эмульгирования, а для этого требуется контроль за порядком введения ингредиентов в куттер, за изменением температуры фарша, за уровнем диспергирования жира и степенью его распределения в мясной системе.

Влияние уровня стабильности эмульсии и количественного содержания жира в фарше на качественные показатели готовых мясопродуктов выражается в существенных изменениях органолептических характеристик: присутствие достаточного количества связанного жира в изделии повышает вкусовые достоинства изделий (запах, вкус, консистенцию, пластичность), снижает степень усадки батонов, устраняет морщинистость их поверхности.

Соединительная ткань — вторая белоксодержащая составляющая мяса, образована аморфным межклеточным веществом и переплетением коллагеновых и эластиновых волокон. Коллаген — гликопротеид, основной белок соединительной ткани, неполноценен, снижает биологическую ценность, увеличивает жесткость мясного сырья.

Коллаген входит в состав сарколеммы мышечных волокон, рыхлой и плотной соединительной ткани, костной, хрящевой и покровной тканей и составляет около 30% всех белков живого организма. Коллаген в нативном виде не подвергается расщеплению пищеварительными ферментами, нерастворим в воде, в слабых растворах кислот и щелочей, имеет высокую механическую прочность. Однако как с физиологической так и технологической точки зрения наличие в мясе до 10-15% соединительной ткани является положительным. При достаточно высокой степени измельчения и под воздействием термообработки коллаген хорошо гидролизуется с образованием глютина и желатоз, которые обладают выраженной водосвязывающей и застудневающей способностью, что позволяет частично стабилизировать свойства готовых мясных изделий. Однако, жиропоглощающая способность коллагена соединительной ткани весьма низкая. Физико-химическая сущность изменений коллагена состоит в сваривании и гидротермическом распаде с образованием желеобразной структуры. Явление сваривания наблюдается при нагревании коллагена во влажном состоянии до 58-62°С. Режим сваривания коллагена играет важное значение в обеспечении кулинарной готовности мяса и повышении пищевой ценности и усвояемости продукта в целом. Водосвязывающая способность коллагена при сваривании повышается.

При длительной выдержке в воде (особенно при рН 5-7) — коллаген сильно набухает, его масса увеличивается в 1,5-2 раза.

ФТС коллагена:, Ш не растворим в воде;, Ш набухает в средах с рН 5-7;, Ш низкая жиропоглощающая способность;, Ш после термообработки образует глютин и желатозы с высокой ВСС и застудневающей способностью

Одним из направлений использования коллагенсодержащего сырья, основанном на функциональности белка коллагена, является приготовление белкового стабилизатора.

Белковый стабилизатор — продукт, применяемый в производстве вареных и ливерных колбас в количестве 10 % от массы основного сырья с целью повышения влагоудерживающей способности и выхода продукции. В основе использования лежит способность коллагена и продуктов его гидротермического распада к набуханию, что в известной мере компенсирует резкое уменьшение влагоудерживающей способности белков мышечной ткани, входящих в состав сакроплазмы и миофибрилл, в связи с денатурацией при тепловой обработке.

Вариант I. Изготовление белкового стабилизатора из свиной шкурки

а) Приготовление белкового стабилизатора из сырой шкурки.

Зачищенную свиную шкурку промывают водой, измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, смешивают с 50 % воды и гомогенизируют на эмульситаторах либо коллоидной мельнице. Полученную массу выдерживают при 2-4 градусах С в течение 10-24 часов, затем вновь измельчают на волчке с диметром отверстий решетки 2-3 мм и вводят в рецептуры вареных колбас I и II сорта взамен основного сырья.

б) Приготовление белкового стабилизатора из вареной шкурки.

Зачищенную свиную шкурку помещают в кипящую воду (соотношение 1:1,5) и варят 6-8 часов при температуре 90-95 градусов С. Затем пропускают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, гомогенизируют на коллоидной мельнице с добавлением 50% к массе сырья бульона; полученную массу охлаждают до 2-4 градусов С в течение 10-24 часов, вторично измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм.

Необходимо иметь в виду, что наличие в рецептурах колбас свыше 15% коллагена соединительной ткани вызывает понижение стабильности сырого фарша, образование отёков желе, морщинистость наружного слоя и плохую снимаемость оболочки у готовых колбасных изделий.

Вариант II. Изготовление эмульсий на основе свиной шкурки

а) Эмульсия с высокой ВСС.

Свиную шкурку варят в воде, охлаждают, измельчают на волчке, после чего гомогенизируют на куттере, добавляя 50% к массе сырья воды и 3% соевого изолята.

Полученную массу вводят в рецептуры сосисок и вареных колбас в количестве 5-7%.

б) Эмульсия с высокими эластично-пластическими свойствами.

Свиную шкурку (33%) варят в воде, охлаждают, измельчают на волчке, после чего гомогенизируют на куттере, добавляя 33% воды и 30% свиного шпика (жирной свинины) и 4% соевого изолята.

Полученную массу вводят в рецептуры вареных колбас, ливерных колбас, паштетов.

Комплексное использование соевого изолята, имеющего высокую эмульгирующцю и водосвязывающую способность, со свиной шкуркой либо другими видами низкофункционального коллагенсодержащего сырья даёт возможность существенно улучшить свойства мясных эмульсий, обогатить аминокислотный состав белкового компонента, расширить технологические возможности использования побочного белкового сырья, обеспечить высокую экономическую результативность работы предприятия.

В мясной эмульсии, образуемой в результате интенсивного механического измельчения тканей, образуемая дисперсная система состоит из дисперсной фазы — гидратированных белковых мицелл и жировых частиц различных размеров, и из дисперсионной среды — раствора белков и низкомолекулярных веществ.

Мясные эмульсии представляют собой систему, состоящую из тонкоизмельченного мяса, воды и жира, причем вода и жир диспергированы, находятся в коллоидном состоянии, а белок и вода образуют пространственный каркас (матрицу), удерживающий жир.

Эмульсия — стабильная система «жир — белок — вода»

Факторы, обеспечивающие стабильность мясной эмульсии

Белок играет важную структурную роль в процессе получения эмульсий. Получение эмульсий рассматривают как наложение трех процессов: диспергирования жидкости, коалесценции и адсорбционного процесса образования защитных слоев, причем считается, что последний процесс главным образом и определяет свойства конечных эмульсий.

Коалесценция — это слияние капель, усиливающееся при флокуляции или криминге, в конечном счете приводящее к разрушению эмульсии; криминг — это гравитационное, т.е. седиментационное или флотационное, разделение масляных капель без изменения распределения по размерам; флокуляция — это агрегация капель при взаимодействии между ними без их слияния.

Если непрерывное перемешивание должно привести к динамическому равновесию между дроблением и коалесценцией, то в присутствии эмульгатора образование защитных пленок на поверхности капель дисперсионной фазы затрудняет коалесценцию. Вследствие этого равновесие в значительной степени смещается в сторону образования эмульсий.

Защитную функцию эмульгатора обусловливают его адсорбционные свойства (поверхностная активность) и способность к структурообразованию на границе раздела фаз. Происходящее вследствие адсорбции эмульгатора понижение поверхностного натяжения облегчает дробление жидкости. Количество поверхностно-активного вещества (ПАВ), адсорбированного на поверхности раздела фаз (ПРФ), т. е. величина адсорбции (Г) является одним из важнейших параметров, определяющих свойства межфазных адсорбционных слоев (MAC).

Для белков величина адсорбции на каплях эмульсий при достижении насыщения MAC составляет 1-3 мг/м ² .

При высокой концентрации белка или в условиях интенсивного перемешивания время формирования MAC определяется стадиями: адсорбции, изменения конформационного состояния макромолекулы и образования большого числа нековалентных межмолекулярных связей, обусловливающих прочность возникающих межфазных структур, причем дисперсность эмульсии обеспечивается уже на первой стадии формирования MAC.

Различают понятия «эмульгаторы» и «стабилизаторы». К первым относят вещества, способствующие образованию и стабилизации ПРФ в процессе эмульгирования (низкомолекулярные ПАВ, например, лецитин), ко вторым — стабилизирующие полученные эмульсии (водорастворимые полисахариды: каррагинан, ксантан и др.).

Пищевые белки, такие как казеин, желатин, обладают свойствами как эмульгаторов, так и стабилизаторов, являясь наиболее предпочтительными при производстве пищевых эмульсий.

Стабильность эмульсий — понятие кинетическое. С течением времени ряд самопроизвольных процессов приводит к следующим основным видам разрушения эмульсий: кримингу; флокуляции; коалесценции.

Скорость криминга V _s хорошо описывается уравнением Стокса для скорости движения незаряженной изолированной капли в ньютоновской среде

(1)

где А — радиус сферической капли, см;

₀ — плотность дисперсионной среды, г/см³ ;

• плотность дисперсной фазы, г/см ³ ;

g — ускорение свободного падения, м/с ² ;

• динамическая вязкость среды, Па ^. с.

Уравнение Стокса указывает три пути замедления криминга в разбавленных эмульсиях. Один из них — уменьшение размеров капель, например, при гомогенизации под давлением. Поскольку пищевые эмульсии являются полидисперсными, размер наибольших капель является критическим, т.е. определяющим скорость всего процесса. На практике, даже после интенсивной гомогенизации, частичный криминг происходит из-за наличия в эмульсиях капель, диаметр которых выше 5 мкм.

Величина А ² в уравнении (1) рассчитывается по формуле

(2)

где Ni — число капель радиусом А (например, измеренное счетчиком Коултера).

Теоретически криминг может быть устранен выравниванием плотностей дисперсной и непрерывной фаз. На практике возможности технологов в этом плане ограничены. Разность плотностей растительных масел и воды составляет около 10 ² кг/м³ . Эту разницу можно сократить на 50 % при создании условий, способствующих кристаллизации масла, а также добавлением сахара и спирта. Увеличение плотности масляной фазы — другой путь выравнивания плотностей. В большинстве стран в настоящее время применение бромированного масла запрещено или ограничено. Это относится и к другим «утяжеляющим» компонентам. Процесс криминга можно также замедлить, увеличивая вязкость основной фазы (если позволяют требования, предъявляемые к эмульсиям).

Коалесценция представляет собой необратимый процесс окончательного разрушения эмульсий. Уменьшение свободной энергии в результате коалесценции обеспечивается снижением площади поверхности раздела (S) при постоянстве межфазного натяжения ().

Экспериментальное разделение флокуляции и коалесценции во времени невозможно для низкомолекулярных ПАВ, поскольку два процесса следуют один за другим. Для высокомолекулярных ПАВ временной интервал между флокуляцией и коалесценцией может быть значительным.

Влияние рН на коалесценцию является одним из наиболее ценных источников информации о роли белка в стабилизации эмульсий. Можно выделить четыре основных фактора влияния рН на стабильность эмульсий:

• неполная растворимость некоторых белков в изоэлектрической точке;
• при pI, где электростатическое отталкивание между молекулами белка минимально, жесткость MAC максимальна. Это может способствовать стабилизации капель против их деформации и разрушения;
• поверхностный потенциал белковых пленок равен нулю при рН = pI;
• при этом электростатическое отталкивание препятствует разрыву белковых MAC;

— электростатическое отталкивание между отдельными частями молекулы адсорбированного белка минимально при рН = pI, что приводит к формированию более компактной конфигурации молекулы, а, следовательно, к уменьшению эффекта стерической стабилизации.

При термическом воздействии в результате взаимодействия денатурирующих при нагреве белков возникает пространственный каркас — термотропный гель, прочность которого зависит от количества и степени взаимодействия миофибриллярных белков. Основная роль в процессе формирования сетки и геля принадлежит миозину, однако, актин и другие белки также могут образовывать гель как индивидуально, так и в присутствии других белков.

Роль саркоплазматических белков в образовании геля миозина несущественна, напротив, содержащиеся в этой фракции ферменты (протеазы и фосфатазы), инактивируемые при температурах более 60 градусов ⁰ С, способствуют деградации структуроообразующих белков и снижению прочности геля.

Положительное влияние на гелеобразование актина, миозина и тропомиозина оказывают низкомолекулярные фосфаты.

Способность мясного сырья поглощать и удерживать влагу определяется гидрофильными свойствами белков мышечного волокна, в частности, миозином, актином и в некоторой степени тропомиозином, на поверхности молекул которых имеются полярные группы, способные взаимодействовать с диполями воды. Количество присоединенной воды или величина водосвязывающей способности в тонкоизмельченном мясном сырье в основном обусловлено числом гидрофильных центров у белков, что в свою очередь зависит от:

• природы белка (глобулярные либо фибриллярные) и его состояния;
• количества белка в системе;
• интервалом от изоточки белка, т.

е. от рН среды. При рН ниже 5,4 связывание воды минимально. В практике сдвиг рН в нейтральную сторону осуществляют путем введения в фарш щелочных фосфатов;

• степени взаимодействия белков друг с другом. В процессе посмертного окоченения в результате образования актомиозинового комплекса, сопровождающегося блокированием полярных групп, величина водосвязывающей и эмульгирующей способности резко снижается;
• наличия нейтральных солей и, в частности, поваренной соли, присутствие которой повышает растворимость актина и миозина, препятствует их комплексованию и, следовательно — увеличивает величину водосвязывания;
• температуры среды.

Повышение температуры среды выше 42-45°С приводит к денатурации белков, их агрегированию и, соответственно, снижению количества гидрофильных групп;

• степени измельчения мышечной ткани. Увеличение степени гомогенизации обеспечивает разрушение мышечных волокон, выход из них белков и таким образом увеличивает возможность контакта с водой.

Направленное повышение величины водосвязывающей способности мясных эмульсий можно осуществлять с применением пищевых добавок и компонентов трех видов.

1. Веществ, повышающих гидратацию мышечных белков за счет сдвига рН и разблокирования гидрофильных центров, к которым относятся натриевые соли фосфорных кислот.

2. Веществ, не влияющих на степень гидратации мышечных белков, но хорошо связывающих воду (как правило после термообработки), к которым относятся крахмал, пшеничная мука, желатин, белковый стабилизатор из свиной шкурки.

3. Веществ — белкового происхождения (соевый изолят, казеинат натрия, сухое молоко, кровь и её фракции), обеспечивающих повышение как концентрации растворимых белков в системе, так и пищевой ценности готовых мясных изделий.

Эмульгирующие свойства мышечных белков уменьшаются в ряду:

миозинактомиозинсаркоплазматические белкиактин.

Максимальная эмульгирующая емкость саркоплазматических белков проявляется при рН 5,2, миозина и актомиозина — при рН 6-8, т. е. в интервале, характерном для большинства мясопродуктов. Увеличение ионной силы за счет введения поваренной соли способствует росту эмульгирующей емкости саркоплазматических белков при указанном рН, миофибриллярных — в интервале рН 5-6.

Свойства получаемых мясных эмульсий зависят не только от ФТС индивидуальных белков, но и от соотношения в системе солерастворимых белков и жира. Эмульгирующая способность белка ограничена, поэтому наиболее рациональным соотношением жир : белок в гомогенизированных фаршах является диапазон от 0,6:1,0 до 0,8:1. В отечественной практике принято считать оптимумом соотношение белок : жир : вода равное 1:0,8: (35).

Контроль за содержанием мышечного белка в эмульсии — главное условие получения стабильных мясных систем. Высокое содержание общего белка (и мышечной и соединительной ткани) ещё не свидетельствуют о высоком уровне потенциальной эмульгирующей способности, т. к. коллаген в нативном виде не участвует в процессе жиропоглощения, эмульгирования и стабилизации эмульсий. Эти функции выполняют только мышечные белки.

Уменьшение содержания солерастворимых белков в системе или чрезмерное введение жира неизбежно (в отсутствии специальных стабилизаторов эмульсий) приведет к получению мясных фаршей с нестабильными свойствами, что обусловлено дефицитом группировок, находящихся на поверхности белка и ответственных за взаимодействие с жировыми каплями.

Напротив, чрезмерное повышение содержания мышечных белков в системе при одновременном снижении доли жира, хотя и сопровождается образованием весьма стойких эмульсий, но приводит после термообработки к ухудшению органолептических показателей (появление сухости, повышение жесткости, снижение пластических свойств).

Введение хлорида натрия (поваренной соли) и низкомолекулярных фосфатов улучшает ФТС солерастворимых белков и повышает стабильность эмульсий.

Температура мясного сырья является важным фактором, определяющим эффективность эмульгирования. Миозин и актомиозин — термолабильны (температура денатурации лежит в интервале 42-50°С), и в случае локального нагрева фарша при куттеровании белки могут денатурировать раньше, чем начнется эмульгирование.

Экстракция белка наиболее эффективно происходит при температуре мяса около точки замерзания (около -2°С), в связи с чем при куттеровании сырья целесообразно использовать подмороженное мясо, либо добавлять снег, лёд или ледяную воду. По вышерассмотренной причине температура сырья перед началом куттерования не должна превышать 1±1°С.

При этом использование чрезмерно перемороженного сырья, превращающегося при измельчении в гранулы либо порошок с низкой вязкостью и гомогенностью, непригодно для приготовления эмульсий вследствие нахождения воды в кристаллическом твердом состоянии (лёд), что ограничивает уровень растворения белков.

Идеальным температурным диапазоном для готовых мясных эмульсий в конце процесса куттерования является 10-18°С, причем возможные отклонения от рекомендуемого интервала, как правило, связаны с видом используемого жира: при работе с тугоплавким говяжьим жиром температура фарша может быть несколько выше; при применении легкоплавкого свиного — ниже.

Продолжительность куттерования и степень измельчения сырья предопределяет уровень стабильности мясных эмульсий.

При обработке мяса на куттере в течение первых 1-2 минут преобладает механическое разрушение тканей, выход белков, их интенсивное набухание, взаимодействие между собой и добавляемой водой с образованием белковой пространственной матрицы, внутри которой находятся полуразрушенные мышечные волокна, обрывки соединительной ткани, жировые клетки и фрагменты других морфологических элементов мяса. Дальнейшая гомогенизация сырья приводит к диспергированию жира, уменьшению линейных размеров морфологических элементов эмульсии, перемешиванию компонентов фарша, что обеспечивает получение стабильной водо-белково-жировой эмульсии с высокой липкостью.

В зависимости от числа ножей и скорости их вращения, вида сырья рекомендуемая продолжительность куттерования составляет 8-10 минут. Сокращение периода куттерования не обеспечивает необходимой степени гомогенизации сырья, выхода белка в систему фарша, эффективного перемешивания; при слишком длительном куттеровании частицы сырья чрезмерно измельчаются, что требует дополнительного введения в эмульсию солерастворимых белков (например соевого изолята); кроме того происходящее при этом повышение температуры фарша ухудшает стабильность эмульсии.

Нагрев на заключительном этапе производства колбас фиксирует свойства мясных эмульсий, однако, конечный технологический результат — качество готовой продукции — зависит от условий термообработки. Чем выше относительная влажность и температура греющей среды, тем больше вероятность получения нестабильной эмульсии.

Таким образом, выполнен анализ состава, свойств и механизма образования мясных эмульсий, произведена оценка функций каждого из компонентов мяса в формировании эмульсии, рассмотрены факторы, определяющие стабильность получаемых эмульсий.

Предложена градация (Жаринов А.И.), позволяющая идентифицировать сырье по уровням ФТС.

Показатели ФТС	Диапазоны значений ФТС для групп
	1	2	3	4	5
ВУС, ВСС, % к общей влаге	20-40	41-60	61-80	81-90	91-100
ВПС, % к исходной массе	4-10	11-30	31-60	61-100	101-120
ЖУС, % к исходной массе	1-10	11-20	21-30	31-40	41-50
Пластичность, см 2 /г	4-6	7-10	11-15	16-20	21-30

5-я группа — очень высокие свойства, 4-я — высокие, 3-я — средние, 2-я — ниже среднего, 1-я — низкие. В соответствие с предложенной градацией была разработана классификация мясного сырья (табл.), предназначенная для определения условий совместимости компонентов в рецептурах при проведении процесса конструирования мясопродуктов.

Вид сырья	До термообработки	После термообработки
	ВСС, % к общей влаге	Пластичность, см 2 /г	ВПС, % к исходной массе	ЖУС, % к исходной массе	ВСС, % к общей влаге	Пластичность, см 2 /г	ВПС, % к исходной массе	ЖУС, % к исходной массе
	3 мм	куттер	3 мм	куттер	3 мм	куттер	3 мм	куттер	3 мм	куттер	3 мм	куттер	3 мм	куттер	3 мм	куттер
Говядина: — в/с	4	5	2	2	3	5	4	5	3	4	1	2	3	2	3	4
— 1с	4	5	2	2	4	5	4	5	3	3	1	1	2	2	3	4
— 2с	3	4	2	3	3	3	3	3	3	3	1	1	2	2	2	4
котлетное мясо	4	4	3	3	3	3	3	4	2	2	1	1	2	2	2	3
Свинина: — нежирная	3	3	2	2	3	4	3	4	3	3	2	2	3	2	3	3
— полужирная	3	3	2	3	3	4	3	3	3	3	2	2	2	2	2	3
— жирная	—	—	3	3	2	3	3	3	1	1	2	2	1	1	2	1
Баранина: -мясная	3	4	1	1	3	3	3	5	3	3	1	1	2	2	3	3
— жирная	—	—	2	2	2	2	2	3	—	—	2	2	1	1	1	1
— односортная	3	3	2	2	3	3	3	4	2	2	1	1	2	2	2	2
Субпродукты I категории говяжьи:
печень	3	4	5	5	—	—	—	—	3	3	1	2	2	2	4	4
почки	5	4	1	1	1	1	1	1	5	5	1	2	1	1	1	2
мозги	—	—	5	5	1	1	1	1	2	3	3	3	1	1	2	2
сердце	2	2	3	3	1	2	1	1	2	2	2	2	2	2	3	3
язык	3	3	2	2	1	1	1	2	4	4	2	2	2	2	2	2
диафрагма	3	4	2	2	1	2	1	2	3	3	2	2	2	2	2	3
Субпродукты II категории говяжьи:
мясо голов	3	3	2	2	3	3	2	2	3	3	1	1	2	2	3	3
вымя	2	3	4	4	1	2	2	2	1	2	2	2	3	2	4	3
рубец	2	3	1	2	3	3	3	3	3	4	2	3	3	3	3	5
легкое	5	5	3	3	3	3	3	4	4	4	2	1	3	3	4	4
селезенка	3	3	4	4	2	2	2	2	3	3	2	2	2	3	3	3
губы	5	5	1	1	1	1	1	1	4	4	1	2	2	2	2	3
мясо пищевода	3	3	2	2	2	2	1	2	2	2	1	2	2	2	3	2
шквара пищевая	—	—	—	—	—	—	—	—	5	5	2	3	3	3	4	5
мясо свиных голов	—	—	1	1	2	2	1	2	1	1	2	2	2	2	1	2

ВТОРИЧНОЕ БЕЛОКСОДЕРЖАЩЕЕ СЫРЬЁ

Способы улучшения его качества. Пути технологического использования

Является очевидным, что одними из важнейших принципов, предопределяющих эффективное развитие мясной отрасли и обеспечение всех слоев населения продуктами питания, являются:

• рациональная переработка и максимальное использование имеющихся белоксодержащих ресурсов на основе малоотходных технологий;
• высокое качество вырабатываемой продукции, включая разработку технологий новых видов мясных изделий с нетрадиционными органолептическими характеристиками, с заданными составом и свойствами, различным целевым назначением;

• снижение себестоимости продукции и отпускной цены.

В связи с этим особое значение приобретает вопрос повышения эффективности применения в колбасно-консервном производстве побочных продуктов убоя, таких как субпродукты II категории, пищевая кровь, мясо механической дообвалки (ММД), пищевая шквара, соединительная ткань от жиловки мяса, свиная колбасная шкурка и т.п. Анализ (рис. 7) показывает, что при первичной переработке скота и птицы массовая доля этих видов белоксодержащего сырья составляет от 9 до 21%.

Структура же переработки и использования субпродуктов II категории и вторичного белоксодержащего сырья, нуждается в кардинальном пересмотре.

Статистические данные свидетельствуют, что при наличии на мясоперерабатывающих предприятиях РФ значительных ресурсов этого вида сырья на пищевые цели перерабатывается не более 60% от их объема. Значительную же часть пищевого белоксодержащего сырья, наряду с сырьем, полученным при вынужденном забое больных животных, направляют в зверосовхозы для откорма пушных зверей и на производство сухих животных кормов.