Технологічні аспекти використання гідроколоїдів та сумішей на їх основі у технологіях ковбасних виробів
Технологічні аспекти використання гідроколоїдів та сумішей на їх основі у технологіях ковбасних виробів
Постановка проблеми. На сьогоднішній день, в умовах різкого підвищення цін на продукти харчування, попит на ковбасні вироби економ-класу досить високий. У звязку з цим, виробництво даної продукції потребує заміни основної сировини за рахунок білково-жирових емульсій, а також підвищення вмісту звязаної вологи в продукті. Для досягнення поставлених цілей застосовують стабілізатори рослинного походження, зокрема гідроколоїди.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Ковбасні вироби - це продукти, виготовлені з мясного фаршу з сіллю і спеціями, в оболонці або без неї і піддані термічній обробці або ферментації до готовності до споживання. Ковбасні вироби готують з суміші різних видів мяса з додаванням жиру, білкових препаратів, солі харчової, спецій і інших інгредієнтів. В результаті фізико-хімічних змін, що відбуваються в процесі теплової обробки, мясопродукти набувають специфічного смаку, запаху, кольору і консистенції [1, 2].
Однак, як показує практика, при виробництві ковбасних виробів виробники часто стикаються з рядом проблем, які мають безпосередній вплив на якість готового продукту, зокрема нестабільність мясної емульсії і, як наслідок, утворення бульйонних набряків, великий відсоток втрат при термічній обробці та ін.
Відомо, що мязові білки, виконують водо - та жироутримуючі функції, що відповідають за формування високовязких розчинів (в присутності солі харчової) та термотропних гелів, відіграють вирішальну роль у забезпеченні стійкості мясних емульсій. Однак навіть максимальна кількість білка не завжди вирішує проблему стабільності фаршевих емульсій.
Ситуація ускладнюється необхідністю включення в рецептури ковбас жирової сировини, зниженням допустимого рівня застосування фосфатів і, часто, неможливістю додаткового введення рослинних або тваринних білків [3]. Тому підтримка стабільності мясних емульсій ковбасних виробів економ-класу стає проблемою для технологів.
Крім того, продукція різних виробників на українському ринку ковбасної продукції має схожі товарознавчо-технологічні характеристики та властивості, тому важливим є дослідження ринку, аналіз споживчих переваг і основних тенденції, безперервний пошук нових технологій, модернізація виробничих потужностей [4].
Отже, проблема вдосконалення технологій ковбасних виробів багатогранна, що вимагає використання певних технологічних інновацій. Однією з таких інновацій є використання гідроколоїдів у технологіях виробництва ковбасних виробів.
Вітчизняними і зарубіжними вченими (І.А. Рогов, Н.Н. Ліпатова, В.А. Пасічний, Л Мііапі, С.Б. Hollingworth та ін.) доведено актуальність комбінованого використання білків тваринного і рослинного походження у поєднанні з різними гідроколоїдами (камеді, карагенани, пектини та ін.), сформульовані принципи управління основними фізико-хімічними і біохімічними процесами, відповідальними за формування якісних характеристик готової продукції [3, 5-8].
Гідроколоїди являють собою органічні сполуки різного походження (тваринного, рослинного або мікробіологічного), які за своєю природою найчастіше є полісахаридами зі складною хімічною структурою. Молекули гідроколоїдів являють собою лінійні або розгалужені полімерні ланцюги, згорнуті в клубки. Наявність великої кількості гідроксильних груп помітно збільшує їх здатність звязувати молекули води та утворювати вязкі дисперсії і/або гелі при диспергуванні у середовищі, що містить вільну вологу [9].
Гідроколоїди знайшли широке використання у всіх галузях харчової промисловості. Вони використовуються як функціонально-технологічні інгредієнти для підвищення вязкості; забезпечення гелеутворення, плівкоутворення, піноутворення; підвищення стабільності при нагріванні, заморо - жуванні-розморожуванні, запобігання росту кристалів; стабілізації суспензій або емульсій; інкапсу - лювання. Однак не всі гідроколоїди функціонують однаково за різних значень рН та концентрацій електролітів, термічній обробці, мають неоднакову стійкість при зберіганні тощо. Отже, перше завдання, яке стоїть перед виробниками, є вибір найбільш оптимального гідроколоїду з огляду на мету його використання, а зробити цей вибір досить проблематично, враховуючи їх різноманітність.
При виборі гідроколоїду необхідно керуватися наступними критеріями:
1)функціонально-технологічні властивості гідроколоїду в кінцевому харчовому продукті (необхідно визначитися із текстурою, які вимагає кінцевий продукт і тими, які надає гідроколоїд);
2)механізм дії гідроколоїду і фактори, які впливають на нього (більшість гідроколоїдів поставляються у вигляді порошків, а максимальна функціональність гідроколоїдів в більшості випадках досягається при повному його розчиненні; при їх розчиненні, температура розчинника, а також наявність інших інгредієнтів будуть впливати (потенційно як позитивно, так і негативно) на розчинність);
3)сфера використання (гідроколоїди можуть бути використані як поодиноко, так і в різних комбінаціях, при цьому кінцевий результат буде різним);
4)джерело отримання гідроколоїду [8-10].
Широке використання гідроколоїдів при виробництві мясних продуктів, як відомо, обумовлено особливостями їх складу та функціонально-технологічними властивостями. Введення гідроколоїдів у мясні системи дозволяє звязати і іммобілізувати велику кількість води. Ця властивість допомагає регулювати вязкість середовища, текстуру, знизити поверхневий натяг, сформувати структуровані шари на поверхні розділу фаз, що забезпечує стабілізацію необхідної якості одержаних систем в умовах зміни температури [3, 9].
В ковбасному виробництві, серед багатьох інших харчових добавок, гідроколоїди виділяються завдяки своїм вологоутримуючим, стабілізуючим та загущуючим властивостям, що створює передумови для одержання продукції зі збільшеною соковитістю та виходом [3, 11]. У роботах [9, 12] зазначено, що гідроколоїди являються дієвим технологічним інструментом регулювання структурно-механічних характеристик мясних систем та готової продукції.
Аналізуючи сучасний ринок гідроколоїдів можна стверджувати, що він досить молодий, завдяки цьому знаходиться в стані постійного динамічного розвитку. Зявляються все нові й нові види з дуже цікавими функціональними властивостями [13]. Основними представниками, які найбільше використовуються в мясній промисловості є карбоксиметилцелюлоза, метилцелюлоза, карагенан, камеді ксантану, гуара, тари, ріжкового дерева, тощо [11, 13].
При взаємодії гідроколоїдів із складовими фаршевої емульсії в залежності від переважання в його реакційних центрах ланцюгів полярних або неполярних груп виявляються його гідрофільні або ліпофільні властивості, тобто здатність гідроколоїдів стабілізувати (захищати) структуру емульсії від руйнування.
Відомо, що білки біля ізоелектричної або ізотермічної точки проявляють мінімальну розчинність, тому якщо комплекс білків фаршевої емульсії знаходиться в стані ізотонії, відбувається конденсація незвязаної водної фази з просторової структури фаршевої емульсії, що може привести до погіршення органолептичних показників готових мясопродуктів, розшарування фаршу.
За наявності в системі фаршевих емульсій по - ліелектролітних гідроколоїдів, які можуть утворювати з молекулами білкових речовин колоїдні комплекси, відбувається зміщення ізоелектричної точки від власної ізоелектричної точки білків, що запобігає значну конденсацію водяної фази в продукті [6].
Окрім цього, одним із важливих властивостей гідроколоїдів є їх здатність до синергізму, що зумовлює їх взаємодією між собою та з іншими речовинами. Більшість гідроколоїдів мають взаємно виборчий синергізм, тому неправильно розглядати властивості гідроколоїдів окремо. Знання властивостей гідроколоїдів дозволяє грамотно підходити до створення комплексних систем спрямованої дії та надавати їм задані характеристики. До класичних прикладів можна віднести наступні взаємодії гідроколоїдів: в присутності камеді ріжкового дерева камедь ксантану утворює гель, додавання камеді ріжкового дерева до каппа-карагінану сприяє отриманню мякого еластичного гелю. Природа синергізму полягає у взаємодії різних за будовою молекул гідроколоїдів [7-9, 11].
Враховуючи аналітичні та практичні дані встановлено, що сфера індивідуального використання гідроколоїдів у мясній промисловості значно обмежена і, загалом, зводиться до вирішення вузьких технологічних завдань. Так, використання камеді гуара при виробництві вареної ковбаси дозволить ефективно звязати надлишкову вологу, але згубно впливає на консистенції готового продукту. За допомогою чистого карагенану можна збільшити вихід цільномязових копченостей, але при цьому під час зберігання продукту виділяється волога, що, в свою чергу, є дефектом виробу. Таким чином, вирішення комплексних функціонально-технологічних завдань та одержання продукту з високими споживними властивостями можливо шляхом використання гідроколоїдів у вигляді композицій (сумішей), за певного їх процентного співвідношення.
Суміші таких речовин при виробництві мясопродуктів дозволяють отримати щільну структуру готового продукту, досягти необхідну «нарізаємість» ковбасного виробу. Дані суміші мають підвищену гідратацію, здатні поєднати неоднорідну сировину в єдину систему, добре емульгують та імітують «благородну структуру» мясних ковбасних виробів [14-16].
Правильний вибір стабілізаційної системи (суміші гідроколоїдів) дає можливість розширити асортимент продукції, що випускається мясопереробним підприємством, збільшити вихід і знизити собівартість одиниці продукції.
Виділення невирішених раніше частин загальної проблеми. Вченими доведено, що жоден з гідроколоїдів, взятий окремо, не може задовольнити вимоги, які висувають виробники мясопродуктів до стабілізуючих систем, оскільки у кожного з них є, як позитивні, так і негативні сторони.
Аналізуючи існуючі на ринку різні види сумішей на основі гідроколоїдів встановлено, що суміші кожної торгової марки відрізняються один від одного областю використання: для варених ковбас, копченостей, січених напівфабрикатів, мясних консервів, тощо. Також визначено, що більша частина існуючих сумішей містять в своєму складі смако-ароматичні сполуки, які передбачають надання готовим виробам певних органолептичних показників [11, 14, 16].
В доступних літературних джерелах, не дивлячись на наявність значної інформації про специфіку функціонально-технологічних властивостей різних видів гідроколоїдів та їх роль у формуванні певних характеристик мясних виробів, відомостей та системних досліджень про використання сумішей на основі гідроколоїдів у технологіях ковбасних виробів економ-класу немає. Рішення проблеми регулювання стабільності мясних емульсій ковбасних виробів в процесі термічної обробки залишається актуальним і потребує подальших досліджень з урахуванням особливостей конкретних харчових систем.
Мета статті. Головною метою цієї роботи є визначення технологічних аспектів використання гідроколоїдів та сумішей на їх основі у технологіях ковбасних виробів. Досягнення поставленої мети передбачає дослідження впливу термічної обробки на функціонально-технологічні властивості мясного хліба з використанням суміші «КгіоМеаІ» СК 001.
Виклад основного матеріалу. На основі попередніх досліджень в Харківському державному університеті харчування та торгівлі фахівцями кафедри технології мяса розроблено суміш «КгіоМеаІ» СК 001 для використання при виробництві мясних посічених напівфабрикатів. Зазначена суміш містить у своєму складі харчові інгредієнти полісахаридної природи (гідроколо - їди), такі як камедь ксантану, камедь тари та апельсинові харчові волокна [17].
Доведено, що використання суміші сприяє покращенню функціонально-технологічних властивостей мясних виробів: збільшує вологозвязуючу здатність, покращує реологічні показники мясного фаршу, збільшує розчинність білків, знижує втрати при заморожуванні та термічній обробці [10, 18].
Використання цієї суміші в складі рецептурних компонентів ковбасних виробів дозволить знизити інтенсивність перебігу фізико-хімічних та біохімічних процесів, що забезпечує отримання нових видів мясної продукції з високими органолептичними показниками, збільшення термінів їх зберігання [19].
Оскільки структура фаршевих систем формується в результаті руйнування нативної структури мяса та утворенням нової вторинної структури, важливим є встановити вплив термічної обробки на ключові в цьому плані показники мясних систем з використанням суміші «КгіоМеаІ» СК 001 (вміст вологи, стабільність емульсії, вихід, органолептичні показники).
Предметами дослідження обрано мясний фарш для виробництва мясного хліба «Шинковий» (контрольний зразок) та мясні фарші з використанням суміші «КгіоМеаІ» СК 001 у кількості 1.3% до маси основної сировини.
За результатами дослідження вмісту загальної вологи мясних фаршів залежно від масової частки суміші встановлено її збільшенням у 1,2…1,4 рази порівняно з контрольним зразком. Так, вміст вологи контрольного зразка становив 53,2%, а фаршів з сумішшю - 62,8. 75,5%.
Досліджено стабільність емульсії мясних фаршів залежно від вмісту СК 001. Необхідність проведення даних досліджень визначена тим, що емульсії є термодинамічно-нестійкими системами та з часом в них може відбуватися седиментація, флокуляція та коалесценція жирової фази. Встановлено, що максимальне значення показника стабільності емульсії має мясний фарш з вмістом СК 001 у кількості 3% - 99%, що більше ніж контрольний зразок на 4%. Загалом використання СК 001 у складі мясного фаршу (1.3%) забезпечує стабільність емульсії 98.99%.
Під час термічної обробки в мясі відбуваються специфічні фізико-хімічні перетворення його компонентів і зміна їх біологічних властивостей, які визначають вихід готової продукції. Одержані результати свідчать, що збільшення концентрації СК 001 призводить до збільшення виходу досліджуваних зразків. Встановлено, що найменший вихід має контрольний зразок - 99,2%, а найбільший - мясний фарш з вмістом сК 001 3% - 125,3%, що на 26,1% більше контрольного зразка.
Під час розробки нової продукції суттєвими показниками, що характеризують її технологічну та економічну ефективність, є органолептичні показники. При експериментальній оцінці фар - шів до та після термічної обробки встановлено, що органолептичні показники всіх фаршів відповідали вимогам чинної нормативної документації.
Аналізуючи одержані результати органолептичної оцінки мясних фаршів (за 5 бальною шкалою) після термічної обробки встановлено, що серед фаршів з СК 001 найкращі органолептичні показники мали фарші з концентраціями суміші 1% та 2% (5,0 балів). Усі інші мясні фарші мали незадовільні показники зовнішнього вигляду, консистенції та смаку (4,2. 4,5 балів).
Список літератури
термічний м'ясний ковбасний гідроколоїд
1.Ковбаси варені, сосиски, сардельки, хліби мясні. Технічні умови: ДСТУ 4436:2005. - [Чинний від 2005-06-15]. - К.: Держспоживстандарт України, 2006. - 12 с.
2.Технологія продукції харчових виробництв: Навч. посібник / [Ф.В. Перцевий та ін.]. - Х.: ХДУХТ, 2006. - 318 с.
3.Современные тенденции использования белковосодержащего сырья животного и растительного происхождения при производстве мясных продуктов / [И. A. Рогов и др.]. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, - 1981. - 32 с.
4.Ковбасний ринок. Дороге задоволення [Електронний ресурс] - Режим доступу: https://msb.aval.ua/ news/? id=25129
5.Производство мясной продукции на основе биотехнологии / [Н.Н. Липатова и др.]. - М.: ВНИИМП, - 2005. - 369 с.
6.Пасичный В.Н. Использование гидроколлоидов в производстве мясных консервов / В.Н. Пасичный // Продукты & ингредиенты. - 2004. - №7 (8). - С. 12-13.
7.Milani J. Hydrocolloids in Food Industry / J. Milani, G. Maleki // Food Industrial Processes - Methods and Equipment. - 2012. - №2. - С. 2-37.
8.Hollingworth C.S. Hydrocolloids - How to choose? / C.S. Hollingworth // Brenntag Food & Nutrition Europe. - 2011. - №1. - Р. 2-9.
9.Филлипс Г.О. Справочник по гидроколлоидам / Г.О. Филлипс, П.А. Вильямс; пер. с англ. под ред. А.А. Кочетковой, Л.А. Сарафановой. - СПб.: ГИОРД, - 2006. - 536 с.
10.Янчева М.О. Функціонально-технологічні властивості мясних модельних систем з використанням сумішей кріопротекторної дії / М.О. Янчева, Т.С. Желєва // Харчова наука і технологія. - 2015. - №1 (30). - С. 70-74.
11.Гідроколоїди в мясній промисловості [Електронний ресурс] - Режим доступу: #"justify">12.Thomas R.L. Hydrocolloids: Fifteen Practical Tips / R.L. Thomas // Guaranteed Gums. - 2007. - №8. - С. 2-17.
13.Функциональные особенности применения гидроколлоидов в производстве мясной промышленности [Электронный ресурс] - Режим доступа: #"justify">14.Винникова Л.Г. Технология мяса и мясных продуктов [Электронный ресурс] - Режим доступа: #"justify">15.Загусители. Поведение основных гидроколлоидов в водных системах [Электронный ресурс] - Режим доступа: #"justify">16.Гідроколоїди як натуральні харчові стабілізатори [Електронний ресурс] - Режим доступу: #"justify">17.Пат. на корисну модель 94147 Україна, МпК А 23 В 4/06 (2006.01), А 23 L 1/314 (2006.01). Суміш кріопротекторна ÆrioMeat» СК 001 для виробництва заморожених мясних посічених напівфабрикатів / Янчева М.О., Желєва Т.С., Гринченко О.О., Большакова В.А., Гринченко Н.Г.; заявник та патентовласник Харк. держ. ун-т харч. та торг. - № u201406742; заявл. 16.06.2014; опубл. 27.10.2014, Бюл. №20. - 4 с.
18.Янчева М.О. Вплив заморожування-розморожування на білкову складову та мікроструктуру мясних систем / М.О. Янчева, Т.С. Желєва // Продовольча індустрія АПК. - 2015. - №3. - С. 33-37.
19.Пат. на корисну модель 94146 Україна, МПК А 23 В 4/06 (2006.01), А 23 L 1/31 (2006.01), А 23 L 1/314 (2006.01). Спосіб виробництва заморожених мясних посічених напівфабрикатів / Янчева М.О., Желєва Т.С., Грин - ченко О.О., Большакова В.А., Гринченко Н.Г.; заявник та патентовласник Харк. держ. ун-т харч. та торг. - № u201406735; заявл. 16.06.2014; опубл. 27.10.2014, Бюл. №20. - 4 с.