CC BY
24.3.3 - ПИЩЕВЫЕ СИСТЕМЫ (БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ)
DOI 10.53980/24131997_2024_1_5
А.Г. Бурханова, преподаватель, e-mail: nastenka bur94@mail.ru Б.А. Баженова, д-р техн. наук, проф., e-mail: bayanab@mail.ru С.Н. Павлова, канд. техн. наук, доц., e-mail: 15pavlova@mail.ru Д.В. Шалбуев, д-р техн. наук, проф., e-mail: shalbuevd@mail.ru Е.И. Баймеева, аспирант, priem207@mail.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 637.523
АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И КАЧЕСТВА БЕЛКОВО-ЖИРОВОЙ ЭМУЛЬСИИ С ПОРОШКОМ ИЗ ПЛОДОВ ШИПОВНИКА
В статье представлены результаты исследования структурных характеристик обогащенной белково-жировой эмульсии. Предложено введение в состав белково-жировой эмульсии порошка из плодов шиповника Даурского для обогащения антиоксидантами. Для создания эмульсии с высокими функционально-технологическими характеристиками необходимо в процессе приготовления эмульсии обеспечить достижение определенной степени дисперсии. Обоснованы параметры приготовления белково-жировой эмульсии. Продолжительность гомогенизации в течение 6мин способствует созданию дисперсной системы и равномерного распределения порошка шиповника, что подтверждается микроструктурными исследованиями. Экспериментальные данные показали высокие функционально-технологические свойства обогащенной белково-жировой эмульсии. При изучении качественных характеристик отмечено высокое содержание белка, каротиноидов, антиоксидантов в белково-жиро-вой эмульсии. Эмульсия имеет вид высокодисперсной системы розового цвета, в дальнейшем ее можно применять в составе фаршевых мясопродуктов.
Ключевые слова: порошок плодов шиповника, суммарное содержание антиоксидантов, бел-ково-жировая эмульсия, качественные характеристики.
A.G. Burkhanova, Teacher B.A. Bazhenova, Dr. Sc. Engeneering, Prof.
S.N. Pavlova, Cand. Sc. Engеneering, Associate Prof. D.V. Shalbuyev, Dr. Sc. Engeneering, Prof.
E.I. Baymeeva, P.G.
ANALYSIS OF STRUCTURAL AND QUALITY CHARACTERISTICS OF ENRICHED PROTEIN-FAT EMULSION WITH ROSEHIP FRUITS POWDER
The article studies structural characteristics of enriched protein-fat emulsion. It suggests introducing powder from Daursky rosehip fruits into the composition of protein-fat emulsion in order to enrich it with antioxidants. To create emulsion with high functional and technological characteristics, it is necessary to achieve a certain degree of dispersion during emulsion preparation. The parameters of preparation of protein-fat emulsion are established. The 6-minute homogenization time facilitates the creation of dispersed system and uniform distribution of rosehip powder, which is confirmed by microstructural studies. Experimental data have shown high functional and technological properties of enriched protein-fat emulsion. The study of the qualitative characteristics of protein-fat emulsion revealed high content of protein, carotenoids and antioxi-dants in it. Emulsion has the form of highly dispersed pink system; in the future it can be used in the composition of minced meat products.
Key words: rosehip fruits powder, total antioxidant content, protein-fat emulsion, qualitative characteristics.
Введение
Для создания качественных фаршевых мясных продуктов с высокими функционально-технологическими характеристиками рекомендуется введение в рецептуру фарша белковых добавок на основе натурального сырья. Белковые добавки, как правило, вносят в составе предварительно сформированной смеси эмульсионного типа с жировыми составляющими. В качестве белковых добавок предлагаются готовые препараты с высокими гелеобразующими и эмульгирующими свойствами. Жировыми компонентами служат натуральный животный внутренний жир, растительные масла и их комбинирование [1-5].
В настоящее время встречается много научных работ, в которых рекомендуют внесение в состав смесей природных добавок, содержащих биологически активные вещества [6-8].
Авторами в статье [1] предложено использование в составе эмульсии из соевого белкового изолята, свиного шпика и воды дополнительно растительного сырья - льняной муки, которая имеет высокую пищевую ценность и может обогатить готовый продукт биологически активными веществами льняной муки. Предложен следующий состав: соевый изолят, льняная мука, шпик боковой свиной и вода в соотношении 1:1:3:6.
Предложена разработка белково-жировой эмульсии (БЖЭ) с более высокой стабильностью, чем у аналогов. При разработке технологии белково-жировой эмульсии было использовано следующее сырье: подсолнечное масло с высоким содержанием жира, водный раствор животного белкового продукта «Кат-гель 95». Эмульсию получали с использованием устройства для кавитационного измельчения жидких пищевых сред и воды. Проведенные исследования позволили рекомендовать замену от 15 до 20 % мясного сырья на полученную эмульсию в рецептуре колбасных изделий. Замена мясного сырья в составе продукта разработанной бел-ково-жировой эмульсией способствовала улучшению качественных характеристик готового продукта, повышению стабильности сосисок при хранении, улучшению органолептических свойств, снижению калорийности содержания мясных продуктов; снижению риска появления дефектов [5].
В статье [6] на основе исследований проведен анализ белковых компонентов различной природы в качестве компонентов белково-жировых эмульсий для моделирования рациональных рецептур. Исследованы образцы эмульсий с использованием жировых компонентов и частичной заменой животных жиров витаминизированными купажированными растительными маслами. По результатам исследований влияния рецептурных компонентов на качество смесей были разработаны рецептуры многокомпонентных белково-жировых эмульсий, включающих витаминизированные купажированные растительные масла и белковые компоненты: «Белкотон А91», «Форвард 450», «Супро 500Е». На основе полученных экспериментальных данных определены рациональные параметры эмульгирования: скорость процесса -3000 об/мин, общая продолжительность процесса - 6...10 мин, а также установлено, что содержание мясных паштетов целесообразно обогащать белково-жировыми эмульсиями в количестве 15...20 %.
В работе [7] приведены результаты решения оптимизационной задачи по разработке рецептуры эмульсии с введением муки, селенированной путем проращивания зерен пшеницы в воде с раствором селенита натрия. В результате проведенных исследований получен состав эмульсии, обогащенной биодоступным микроэлементом селеном.
Предложено использование в составе комбинированной эмульсии растительного морского сырья - водорослей ламифарэн, что обогащает белково-жировую эмульсию важными эссенциальными микро- и макроэлементами морских водорослей [8].
Для создания эмульсии с высокими функционально-технологическими характеристиками необходимо в процессе приготовления эмульсии обеспечить достижение определенной степени дисперсии [9, 10]. Во ВНИИМПе был предложен метод исследования структуры эмульсии и определения дисперсности системы микрофотографированием и обработкой полученных данных. Результаты позволяют обосновать параметры получения эмульсии с высокими функционально-технологическими характеристиками [9].
Для обогащения эмульсий, предназначенных для введения в фаршевые мясопродукты, рекомендуют использовать растительное сырье, богатое биологически активными веществами. В работе предложено внесение пищевого сырья - шиповника вида Rosa davurica, которое богато эссенциальными микронутриентами [11, 12].
На основании вышесказанного целью работы явилось изучение влияния продолжительности гомогенизации эмульсии на структурные характеристики белково-жировой эмульсии, обогащенной биологически активными веществами плодов шиповника.
Материалы и методы исследований
Объектами исследования служили порошок сухой из плодов шиповника Даурского, белково-жировая эмульсия.
Подготовку добавки в виде порошка из плодов шиповника осуществляли следующим образом: плоды шиповника тщательно сортировали по качеству. Затем отсортированные, полноценные плоды тщательно промывали холодной водой не более 5-7 мин во избежание потерь витамина С. Затем мытые плоды высушивали при умеренных температурах (не более 80 °C), доводя в них содержание влаги до 13-15 %. Далее плоды измельчали, проводили отсеивание семян и волосков. Очищенное от семян и волосков сырье подсушивали до содержания влаги 10 % и тонко измельчали на аппаратах в порошкообразный продукт. Полученный порошок тщательно упаковывали в стеклянную темную тару.
Для изготовления БЖЭ в качестве эмульгирующего компонента использовали белковый препарат Скинпрот А-105. Характеристики препарата: порошок светло-кремового цвета, рН (10 %-ный раствор) 6,8. Пищевая ценность, на 100 г: белок - 91 г, жир - 12 г, влага - 3 г.
В работе использованы стандартные методы исследования [13, 14]. Органолептиче-скую оценку образцов проводили визуально. Комплекс оценки органолептических показателей включал в себя: внешний вид, вкус, запах, цвет. Массовую долю белка определяли фотометрически. Метод определения массовой доли жира - метод Сокслета (ГОСТ 23042), массовой доли влаги - высушиванием. Водо- и жироудерживающие способности (ВУС и ЖУС) -термогравиметрическим методом. Стабильность белково-жировой эмульсии при тепловой обработке - методом Карпентера. Амперометрическим методом анализировали суммарное содержание антиоксидантов (ССА) на приборе «Цвет Яуза-01-АА» [15]. Предельное напряжение сдвига (ПНС) определяли на пластометре методом погружения конуса в образец. Содержание каротиноидов - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Значение перекисного числа определяли реакцией взаимодействия продуктов окисления жиров сырья с йодистым калием в растворе уксусной кислоты и хлороформа, с последующим количественным определением выделившегося йода раствором тиосульфата натрия титримет-рическим методом (ГОСТ Р 51487-99). Микроструктуру образцов эмульсий и степень диспергирования порошка шиповника в объеме эмульсии определяли с использованием оптического микроскопа по методике ВНИИМПа [9], данные обрабатывали с помощью программы Microsoft Exel.
Результаты исследования и их обсуждение
Для обогащения мясопродуктов биологически активными веществами с антиоксидант-ными свойствами в работе предложено внесение в белково-жировую эмульсию сухого порошка плодов шиповника Rosa davurica, качественные характеристики которого представлены в таблице 1.
Таблица 1
Качественные характеристики порошка
Наименование показателя Значение
Внешний вид сыпучая масса
Вкус и запах сладковато-кислый, травяной с ноткой сладкого цветочного
Цвет коричневый или красно-оранжевый
Сенсорный анализ показал, что порошок имел коричневый цвет с травяным ароматом, отличался сладковато-кислым вкусом.
Для внесения порошка в рецептуру фаршевого мясопродукта было предложено предварительное эмульгирование порошка шиповника в составе белково-жировой смеси. В качестве эмульгирующего компонента использовали белковый препарат Скинпрот А-105, а в качестве жирового компонента - оптимизированная смесь животного и растительного жиров. Была принята традиционная рецептура БЖЭ (вода:жир:белковая составляющая 45,5:45,5:9). В опытном варианте было предусмотрено введение 1 % порошка шиповника.
На первом этапе для обоснования параметров приготовления БЖЭ было изучено влияние продолжительности гомогенизации эмульсии на его структурные показатели. На рисунке 1 представлено изменение стабильности эмульсии после тепловой обработки.
100 -г
ь, т 90
с о 80
н
ь л 70
и
б а 60
т
С 50 -
40
30
20
10
0
2 4 6 8 10
Продолжительность гомогенизации БЖЭ, мин
□ контроль □ опыт
Рисунок 1 - Влияние продолжительности гомогенизации на изменение стабильности БЖЭ
Полученные данные свидетельствовали о том, что через 6 мин гомогенизации наблюдалась максимальная стабильность эмульсии как в контрольном, так и в опытном образцах. Далее были изучены значения показателя предельное напряжение сдвига контрольного и опытного образцов эмульсии, представленные на рисунке 2.
* 7
О 6 5 4 3
- - -с ^ —
—Ш X
✓ сг ** *
2 4 6 8 10
Продолжительность гомогенизации БЖЭ, мин
• контроль - О - опыт
Рисунок 2 - Влияние продолжительности гомогенизации на значение предельного напряжения сдвига эмульсии
2
Представленные на рисунке 2 данные свидетельствовали о том, что в опытном образце с введением порошка шиповника в начальным период гомогенизации значение предельного напряжения сдвига было чуть ниже, затем сдвиговые характеристики опытного образца с 6-й мин приближались к значениям контрольного.
Далее была проанализирована степень распределения порошка сухого из плодов шиповника в объеме БЖЭ путем изучения микроструктуры эмульсии при гомогенизации от 2 до 8 мин. Данные представлены на рисунках 3-6.
Рисунок 3 - Структура эмульсии Рисунок 4 - Структура эмульсии
с сухим порошком из плодов шиповника с сухим порошком из плодов шиповника
через 2 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25) через 4 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25)
Рисунок 5 - Структура эмульсии Рисунок 6 - Структура эмульсии
с сухим порошком из плодов шиповника с сухим порошком из плодов шиповника
через 6 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25) через 8 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25)
Представленные на рисунках 3-6 изображения БЖЭ свидетельствовали о том, что увеличение продолжительности гомогенизации способствовало равномерному распределению порошка в объеме эмульсии. Через 2 мин порошок был распределен крупными частицами, затем через 4 мин размеры частиц уменьшались и уже через 6-8 мин наблюдалось равномерное распределение мелких частиц порошка в объеме эмульсии. Были проанализированы процентные соотношения частиц порошка, представленные на рисунке 7.
Я 8 Н
£ ¡Г
о и н о ш
о
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
р
щ
ш. Ш-Г7\ ш_
до 2 2-4 4-6 более 6
Размер жировых частиц, мкм
□ 2 мин □ 4 мин □ 6 мин □ 8 мин
Рисунок 7 - Объем жировых частиц в зависимости от продолжительности гомогенизации эмульсии
Отмечено большое количество крупных, более 6 мкм, частиц порошка (78 %) через 2 мин гомогенизации. К этому времени частицы еще оставались соединенными в более крупные массы. Через 4 мин распределение порошка было более равномерным, хотя частицы свыше 6 мм оставались в преимуществе и составляют 60 % от общего объема. Наблюдалось увеличение количества частиц диаметром 4-6 мкм (22 %).
Дальнейшее увеличение продолжительности гомогенизации до 6 мин вызывало равномерное распределение порошка шиповника, уменьшение диаметра частиц. Так, доля частиц размером свыше 6 мкм снизилась до 6 %, значительно возросло количество мелких частиц размером до 2 мкм (62 %). Смесь стала равномерно окрашенной. Дальнейшее увеличение продолжительности перемешивания способствовало увеличению количества мелких частиц до 84 %. На основании исследования влияния продолжительности гомогенизации БЖЭ на структурные характеристики эмульсии оптимальной была принята продолжительность 6 мин. Разработанная эмульсия имела цвет розоватый хорошо перемешанный, диспергированный вид.
Далее были изучены показатели водо- и жироудерживающей способности белково-жи-ровых эмульсий. Результаты исследований представлены на рисунке 8.
100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80
□ контроль □ опыт
ВУС ЖУС
Технологические характеристики
Рисунок 8 - Значения водоудерживающей (ВУС) и жироудерживающей (ЖУС) способностей эмульсии
Представленные на рисунке 8 данные показали, что опытный образец БЖЭ обладал такими же высокими функционально-технологическими свойствами, как и контрольный, показатели имели значения, близкие к 100 %. Порошок шиповника имел в своем составе полисахариды, которые обладали высокой гидрофильной способностью, поэтому технологические показатели не снижались при внесении добавки в состав БЖЭ.
Была выработана эмульсия, содержащая порошок из плодов шиповника и исследованы качественные показатели, которые представлены в таблице 2.
Таблица 2
Характеристика белково-жировой эмульсии с порошком из плодов шиповника
Показатель Значение
Массовая доля, %
- влаги 45,3±0,6
- белка 8,3±0,2
- жира 45,2±0,7
- углеводов 1,2±0,2
Содержание каротиноидов, мг/100 г 1,32±0,1
Суммарное содержание антиоксидантов, мг/г 75,4±0,18
Устойчивость эмульсии, % 100,0
Как показали результаты исследований качественных показателей (см. табл. 2), обогащенная БЖЭ имела высокое содержание белка, была устойчива при нагреве, содержала каро-тиноиды и антиоксиданты. Обогащенную эмульсию можно рекомендовать для внесения в состав фаршевых мясопродуктов с целью формирования стабильных функционально-технологических характеристик и обогащения биологически активными веществами с антиоксидант-ными свойствами.
Заключение
В результате проведенных экспериментальных исследований предложено введение в состав белково-жировой эмульсии порошка из плодов шиповника Даурского для обогащения ее антиоксидантами. Обоснованы параметры приготовления белково-жировой эмульсии. Продолжительность гомогенизации в течение 6 мин способствует созданию дисперсной системы и равномерного распределения порошка шиповника, что подтверждается микроструктурными исследованиями. Экспериментальные данные показали высокие функционально-технологические свойства обогащенной белково-жировой эмульсии. Эмульсия имеет вид высокодисперсной системы розового цвета, обогащена антиоксидантами, в дальнейшем ее можно применять в составе фаршевых мясопродуктов.
Библиография
1. Санников П.В., Гуринович Г.В., Кудряшов Л.С. Разработка белково-жировой эмульсии на основе льняной муки // Мясная индустрия. - 2021. - № 7. - С. 20-23.
2. Данилов М.Б., Иванов А.Ю. Белково-жировая эмульсия для фаршевых изделий // Вестник ВСГУТУ. - 2018. - № 2 (69). - С. 60-66.
3. Гаргаева А.Г., Гуринович Г.В. Разработка рецептур белково-жировых эмульсий для паштетов на основе мяса птицы // Техника и технология пищевых производств. - 2017. - № 4 (47). - С. 33-38.
4. Верболоз Е.И., Распопов Д.С., Соковнин Е.Л. Пищевые белково-жировые эмульсии, обработанные ультразвуком и пульсирующим магнитным полем // Вестник ВГУИТ. - 2017. - Т. 79, № 1. -С. 34-39. - URL: DOI: 10.20914/2310-1202-2017-1-34-39 (дата обращения: 17.12.2023).
5. Morgunova А.У., Ismailov I.S., Tregubova N.V. et al. Technology development of protein-fat emulsion and its use in food production. Research Journal of Pharmaceutical // Biological and Chemical Sciences. - 2018. - N 9 (6). - P. 658-662.
6. Котляр Ю., Топчий О., Кишеня А. и др. Разработка белково-жировых эмульсий на основе витаминизированных смесовых растительных масел // Эврика: науки о жизни. - 2018. - № 3. - С. 41-47.
- URL: doi.org/10.21303/2504-5695.2018.00647 (дата обращения: 03.01.2024).
7. Баженова Б.А., Балыкина О.А., Миронов К.М. Оптимизация состава белково-жировой эмульсии с селенированной мукой // Мясная индустрия. - 2010. - № 3. - С. 53-54.
8. Баженова Б.А., Колесникова И.С., Бадмаева Т.М. и др. Белково-жировая эмульсия с лами-фарэном для мясных продуктов // Мясная индустрия. - 2011. - № 4. - С. 68-70.
9. Хвыля С.И., СеменоваА.А., ТрифоноваД.О. Микроструктурный метод определения дисперсности пищевых эмульсионных систем // Все о мясе. - 2008. - № 2. - С. 13-15.
10. Zafeiri I., Smith P., Norton I.T. et al. Сharacterisatюn and stability of oil-in-water emulsions stabilised by solid lipid particles: the role of particle characteristics and emulsion microstructure upon Pickering functionality // Food Funct. - 2017. - N 8. - Р. 2583-2591. - URL: doi:10.1039/C7F000559H (дата обращения: 5.01.2024).
11. Козлова А.Б., Захарова Е.Б., Черноситова Т.Н. Оценка развития и продуктивности перспективных сортов шиповника в условиях Благовещенска // Дальневосточный аграрный вестник. - 2018. -№ 4(48). - С. 93-97. - DOI: 10.24411/1999-6837-2018-14086.
12. Алексашина С.А. Макарова Н.В., Деменина Л.Г. Антиоксидантный потенциал плодов шиповника // Вопросы питания. - 2019. - Т 88, № 3. - С. 84-89. - URL: https://doi.org/ 10.24411/0042-88332019-10033 (дата обращения: 16.01.2024).
13. Антипова Л.В., Глотова И.А., Жаринов А.И. Прикладная биотехнология: учеб.пособие. -Воронеж: Изд-во ВГТА, 2000. - 332 с.
14. Антипова Л.В., Глотова И.А., Рогов И.А. Методы исследования мяса и мясных продуктов.
- М.: Колос, 2001. - 376 с.
15. Яшин А.Я. Инжекционно-проточная система с амперометрическим детектором для селективного определения антиоксидантов в пищевых продуктах и напитках // Российский химический журнал. - 2008. - Т. LII. - № 2. - С. 130-135.
Bibliography
1. Sannikov P.V., Gurinovich G.V., Kudryashov L.S. Development of protein-fat emulsion based on flaxseed flour // Meat industry. - 2021. - N 7. - P. 20-23.
2. Danilov M.B., Ivanov A.Yu. Protein-fat emulsion for minced meat products // The Bulletin of ESSTUM. - 2018. - N 2 (69). - P. 60-66.
3. GargaevaA.G., Gurinovich G.V. Development of protein-fat emulsion formulations for pastes made of poultry meat // Food Processing: Techniques and Technology. - 2017. - N 4 (47). - P. 33-38.
4. Verboloz E.I., Raspopov D.S., Sokovnin E.L. Food protein-fat emulsions treated with ultrasound and pulsating magnetic field // The Bulletin of ESSTUM. - 2017. - Vol. 79, N 1. - P. 34-39. - URL: DOI: 10.20914/2310-1202-2017-1-34-39 (access date: 17.12.2023).
5. Morgunova A.V., Ismailov I. S., Tregubova N. V. et al. Technology development of protein-fat emulsion and its use in food production // Research Journal of Pharmaceutical. Biological and Chemical Sciences.
- 2018. - N 9 (6). - P. 658-662.
6. Kotlyar Yu., Topchy O., Kishenya A. et al. Development of protein-fat emulsions based on fortified mixed vegetable oils // Eureka: Life Sciences. - 2018. - N 3. - P. 41-47. - D0I.org/10.21303/2504-5695.2018.00647(access date: 03.01.2024).
7. Bazhenova B.A., Balykina O.A., Mironov K.M. Optimization of the composition of protein-fat emulsion with selenated flour // Meat industry. - 2010. - N 3. - P. 53-54.
8. Bazhenova B.A., Kolesnikova I.S., Badmaeva T.M. et al. Protein-fat emulsion with lamifaren for meat products // Meat industry. - 2011. - N 4. - P. 68-70.
9. Khvylya S.I., Semenova A.A., Trifonova D.O. Microstructural method for determining the dispersion of food emulsion systems // All about Meat. - 2008. - N 2. - P. 13-15.
10. Zafeiri I., Smith P., Norton I.T. et al. Characterization and stability of oil-in-water emulsions stabilized by solid lipid particles: the role of particle characteristics and emulsion microstructure upon Pickering functionality // Food Function. - 2017. - N 8. - P.2583-2591. - URL: D0I:10.1039/C7F000559H (access date: 5.01.2024).
11. Kozlova A.B., Zakharova E.B., Chernositova T.N. Assessment of development and productivity of prospective rosehip varieties in Blagoveshchensk // Agricultural Journal in the Far East Federal District. -2018. - N 4 (48). - P. 93-97. DOI: 10.24411/1999-6837-2018-14086
12. Aleksashina, S.A. Makarova N.V., Demenina L.G. Antioxidant potential of rosehip fruits // Problems of Nutrition. - 2019. - Vol. 88, N 3. - P. 84-89. - URL: https://doi.org / 10.24411/0042-8833-201910033 (access date: 16.01.2024).
13. Antipova L.V., Glotova I.A., Zharinov A.I. Applied biotechnology: Textbook. - Voronezh: Publishing House of Voronezh State Technological Academy, 2000. - 332 p.
14. Antipova L.V., Glotova I.A., Rogov I.A. Methods of meat and meat products research. - M.: Publishing House «Kolos», 2001. - 376 p.
15. Yashin A.Ya. Injection-flow system with an amperometric detector for the selective determination of antioxidants in food and beverages // Rossiiskii Khimicheskii Zhurnal (Russian Chemistry Journal). - 2008. - Vol. LII, N 2. - P. 130-135.
