CC BY
185
4
ГЛАВНАЯ ТЕМА
импортозамещение пищевых
ингредиентов: животный БЕЛОМ
отечественного производства
Семенова А. А., доктор техн. наук, Насонова В. В., канд. техн. наук, Дроздова Н. А., канд. техн. наук ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»
Б отечественной мясоперерабатывающей отрасли около 14% ресурсов белка остаются невостребованными. Среди них особый интерес представляет побочное пищевое сырье, богатое коллагеном, на долю которого приходится от 25 до 33% общей массы белков убойных животных при выходе соединительной ткани 16% к массе мяса на кости [л].
УДК 637.5:547.962.9 Ключевые слова:
говяжий белок, функционально-технологические свойства, влагосвязывающая способность, отечественный производитель ГОСТ «Животные белки. Общие технически условия»
Коллаген является неполноценным белком соединительной ткани, который по его физиологическому эффекту и роли в питании человека относят к пищевым волокнам. Значение коллагена в пищевом рационе также связывают с обеспечением рядом иминокислот, имеющих в строении молекулы группу ^Н (пролин, оксипролин) и необходимых для синтеза соединительных тканей в организме человека [2, 3, 4, 11].
Коллаген обладает высокой способностью к набуханию, на которой основаны его функционально-технологические свойства и основные направления его использования в мясной промышленности. В сравнении со структурообразователями растительного происхождения (каррагинанами и камедями) коллагеновые белки имеют два важнейших преимущества: во-первых, по своему происхождению, строению, составу и характеристикам они идентичны белкам соединительной ткани мясного сырья; во-вторых, их функциональные свойства прекрасно сохраняются и в полной мере проявляются в мясных системах в отличие от гидроколлоидов растительного происхождения, на свойства которых оказывает влияние концентрация поваренной соли, пищевых фосфатов, ионов одно- и двухвалентных металлов и пр. [5, 7, 8, 12].
Функционально-технологические свойства промышленно выпускаемых коллагеновых белков зависят не только от используемого исходного сырья и их химического состава, но и способов получения [3].
В настоящее время коллагеновые белки, поступающие на мясоперерабатывающие предприятия, в основной своей массе представлены импортными производителями. Объемы поставок коллагеновых белков импортного производства оцениваются от 3,5 до 5,0 тыс. тонн в год. Однако эта цифра очень приблизительна, так как она не учитывает объемы поставок животных белков в виде комплексных пищевых смесей.
Учитывая, что потребность мясной промышленности в коллагеновых белках в связи с негативным отношением пот-
е
ребителей к растительным ингредиентам (в частности, к кар-рагинанам, соевым белкам) возрастает и складывающуюся нестабильность импортных поставок пищевых ингредиентов в результате введения экономических санкций, необходимо отметить развитие интереса отечественных мясоперерабатывающих предприятий к коллагеновым белкам российского производства. В этой связи появление ассортимента коллаге-новых белков МТ-Рго» российского производства в результате двухлетней работы специалистов АО «Верхневолжский кожевенный завод» (г. Осташков, Тверская область, Россия) не могло остаться незамеченным.
Ассортимент животных белков «^Т-Рга» в настоящее время представлен продуктами в трех различных модификациях, классифицированных по размеру частиц (марки F - фибриллярный, М - средний, S - мелкий).
Учитывая, что применение коллагеновых белков позволяет улучшить консистенцию и структурно-механические характеристики мясной продукции, исключить бульоно-жиро-вые оттеки при изготовлении колбасных изделий, достичь желаемой монолитности, нарезаемости и «кусаемости» мясного продукта, снизить потери при термической обработке и хранении, тем самым обеспечить высокий выход и стабильное качество готовой продукции, интерес, в первую очередь, представляют функционально-технологические характеристики животных белков отечественного производства. По обращению АО «Верхневолжский кожевенный завод» в ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова» были проведены комплексные исследования говяжьих белков «^Т-Рго» с целью изучения перспективности их применения при производстве мясной продукции. Настоящая статья посвящена, главным образом, результатам, полученным при оценке функциональных свойств говяжьих белков ^Т-Рга».
Объекты и методы исследования
Образцы отбирали в условиях производства АО «Верхневолжский кожевенный завод».
Органолептические, физико-химические и функционально-технологические характеристики говяжьих белков отечественного производства проводили с учетом многолетнего опыта собственных исследований [9] и технологической практики применения импортных аналогов на мясоперерабатывающих предприятиях РФ в соответствии с методами, вошедшими в проект нового межгосударственного стандарта (ГОСТ) «Белки животные соединительнотканные. Общие технические условия» (размещен на сайте www.vniimp.ru).
Оценку гистологических показателей проводили по общепринятым методам.
Результаты исследований
По внешнему виду и органолептическим свойствам отечественные белковые ингредиенты не отличались от известных импортных аналогов: образцы представляли собой порошки однородной консистенции («VT-Pro» марки S и «VT-Pro» марки М) или сухой продукт волокнистой структуры («VT-Pro» марки F) (рис. 1).
Б Б М
Рисунок 1. Внешний вид образцов говяжьих белков <^Т-Рго» производства ОА «Верхневолжский кожевенный завод»
Запах, вкус и цвет отечественных белков в сухом и в гидратированном виде соответствовали импортным говяжьим белкам, изготавливаемым из спилка крупного рогатого скота. Изучение физико-химических показателей, в том числе массовой доли белка, небелкового азота и аминокислотного состава, подтвердило их идентичность аналогичным белкам голландского и бразильского производства.
Проведенные микроструктурные (гистологические) исследования, которые позволяют выявить на основании изучения особенностей микроструктуры образцов и способности их компонентов к окрашиванию, компонентный (сырьевой) состав продукта, наличие в его составе посторонних и незаявленных изготовителем пищевых добавок и ингредиентов (каррагинанов, камедей, крахмалов, белка иного происхождения и др.), размеры частиц и их морфологические характеристики, показали, что исследуемые образцы не содержали каких-либо посторонних включений, таких как гидроколлоиды растительного происхождения, растительные белки, пищевые добавки и пр.
Одним из основных критериев технологической пригодности белков животного и растительного происхождения для производства мясной продукции является оценка их функциональности, которая определяется совокупностью функционально-технологических показателей, позволяющих прогнозировать эффективность их применения в мясных системах, определять направления использования и являющихся основой для разработки рецептур конечных продуктов. К таким показателям относят: рН растворов (гелей) белков, растворимость, водо(влаго)связывающую (ВСС), жироэмульгирующую (ЖЭС) и гелеобразующую способности. Перечисленные характеристики белковых ингредиентов, в совокупности с их стоимостью, во многом определяют экономические показатели мясной продукции. Результаты оценки функционально-технологических свойств говяжьих белков «VT-Pro» приведены в табл. 1.
Функционально-технологические свойства непосредственно самих животных белков, а также мясных (фарше-вых) систем, получаемых с их использованием, существенным образом зависят от значения рН их водных растворов. Известно, что изоэлектрическая точка мышечных белков приходится на значения рН от 5,0 и ниже (кислая среда). Сдвиг рН в щелочную сторону приводит к изменению распределения положительных и отрицательных зарядов на поверхности молекулы белка и, следовательно, к изменению их функциональных свойств [5]. На российский рынок по импорту поступают, главным образом, коллагеновые белки
Таблица 1. Функционально-технологические свойства говяжьих белков <^Т-Рго»
Наименование образца Значение рН ВСС (соотношение «белок:вода») ЖЭС Гелеобразующая способность (соотношение «белок:вода»)
1%-го раствора белка 10%-го геля в холодной воде в горячей воде (соотношение «белок:вода:жир»)
«VT-Pш» марка S 7,46 7,15 1:9 1:22 1:9:10 1:9
«VT-Pш» марка М 7,54 7,08 1:8 1:14 1:7:8 1:8
«VT-Pro» марка F 7,54 7,08 1:6 1:14 1:5:6 1:5
6
ГЛАВНАЯ ТЕМА
с нейтральными и кислыми значениями рН растворов [10].
Все три образца говяжьего белка «УТ-Рго», независимо от размера частиц, характеризовались стабильными и умеренными значениями рН 1% раствора на уровне 7,50±0,04. В 10%-м геле наблюдалось несущественное снижение рН, практически до нейтрального значения.
При тепловой обработке рН таких продуктов, как вареные колбасные изделия, вареные ветчины, ливерные колбасы и др., как правило, повышается на 0,3-0,5), повышенные значения рН растворов белковых ингредиентов (например, рН от 8,0 и выше) не желательны. С позиций обеспечения стабильности мясной продукции в процессе хранения нейтральные и близкие к нейтральным значения растворов белка являются оптимальными для вышеназванных видов мясной продукции. Введение гидратированного говяжьего белка (рН 7,46-7,54) в состав фарша, мясные ингредиенты которого, как правило, характеризуются значениями рН в интервале 5,4-6,2, положительно отразится на состоянии мышечных белков и функционально-технологических свойствах фаршевой системы.
Значение ВСС показывает, сколько частей воды может удержать 1 часть белка. По результатам исследований у всех образцов говяжьих белков «УТ-Рго» этот показатель повышался при использовании горячей воды, что типично для всех коллагеновых белков. Максимальные значения ВСС в горячей воде (1:22) были установлены для образцов «УТ-Рго» марки S. Образцы говяжьего белка ^Т-Рга» марок М и F имели ВСС в горячей воде несколько ниже, что обусловлено их структурными особенностями. Полученные результаты по определению ВСС отечественных белков показали, что они не уступают импортным говяжьим белкам, которые нашли широкое применение на российском рынке.
ЖЭС белка определяется соотношением, которое показывает, какое количество частей воды и жира может удержать 1 часть белка в эмульсии. Поскольку большая часть мясной продукции может быть отнесена по особенностям изготовления к продуктам эмульсионного типа (вареные колбасы, сосиски, сардельки, паштеты и пр.), эмульгирующие свойства белка имеют важное технологическое значение.
Образцы говяжьих белков «^Т-Рго» продемонстрировали значительное увеличение значений ЖЭС в зависимости от размеров частиц белка. Так, образец марки F имел ЖЭС 1:5:6, марки М - 1:7:8, а марки S - 1:9:10.
Таким образом, с учетом того, что животные белки применяют, главным образом, для производства мясной продукции, прошедшей тепловую обработку до 70-72 оС и характеризующейся высоким содержанием влаги в готовом виде, значения рН говяжьих белков «^Т-Рго» являются оптимальными.
Важную характеристику функционально-технологических свойств белковых ингредиентов представляет собой их растворимость, так как большинство технологических приемов введения основываются на их растворении, особенно в тех случаях, когда белковые ингредиенты вводят в составе многокомпонентных рассолов.
Порошкообразные образцы белка растворялись в холодной и горячей воде лучше, чем волокнистый белок, что определяло направление их использования, в зависимости от размера частиц.
Гелеобразующая способность также определяется соотношением «белок : вода», но данное соотношение характеризует возможность образования геля, который удерживается на сите с фиксированным размером ячеек, т. е. под действием силы тяжести гель не проходит через сито. Гелеобразование - одна из основных характеристик функционально-технологических свойств белков, так как от гелеобразования зависят такие важные потребительские характеристики колбасной продукции, как упругость, «кусаемость», нарезаемость и пр. свойства, объединяемые понятием «консистенция».
Исследованные образцы говяжьих белков имели гелеобразующую способность от 1:5 («^Т-Рга» марки F) до 1:8 (марка М) и до 1:9 (марка S), полученные гели представлены на рис. 2.
М
Рисунок 2. Внешний вид гелей образцов говяжьих белков «VT-Pгo»
Удержание геля на сите характеризует гелеобразующие свойства с позиций связывания влаги при образовании геле-вой структуры и возникновения сил поверхностного натяжения. Однако не менее важными для оценки гелеобразующих свойств белков является оценка структурно-механических характеристик гелей, т. е. их способности выдерживать механические нагрузки [6]. С этой целью были изготовлены «горячим» способом гели говяжьих белков при соотношении «белок:вода», равном 1:10, с целью определения их структурно-механических характеристик, для сравнения был выбран говяжий белок импортного производства, широко представленный на российском рынке (рис. 3).
Предельное напряжение (Н/м2)
«\Л"-Рго» марки ?
импортным волокнисный белок
Рисунок 3. Структурно-механические свойства гелей отечественных коллагеновых белков в сравнении с импортным аналогом
Б
Заключение
Подводя итоги выполненных исследований, необходимо отметить, что разработанная в течение 2-х лет специалистами ОА «Верхневолжский кожевенный завод» отечественная технология говяжьих коллагеновых белков из спилка крупного рогатого скота позволила получить пищевые белковые ингредиенты, не уступающие по функционально-технологическим характеристикам (растворимости, ВСС, ЖЭС, гелеобразу-ющей способности и структурно-механическим свойствам гелей) зарубежным аналогам. А в отношении значений рН растворов и характеристик гелей, получаемых «горячим» способом, исследования белков «УТ-Рго», проведенные в институте, показали их технологические преимущества, обеспечивающие получение более устойчивых пищевых систем и стабилизацию качества пищевых продуктов.
Таким образом, полученные результаты исследования наглядно показали не только возможность импортозамеще-ния, но и высокую конкурентоспособность говяжьих белков «УТ-Рго» российского производства. По результатам проведенной работы в помощь мясоперерабатывающим предприятиям специалисты Института разработали технологическую инструкцию по применению говяжьих белков «УТ-Рго» при производстве мясной продукции.
контакты
Семенова Анастасия Артуровна Насонова Виктория Викторовна Дроздова Надежда Александровна
+7 (495)676-6161
список литературы:
1. Глотова И. А. Развитие научных и практических основ рационального использования коллагенсодержащих ресурсов в получении функциональных добавок, продуктов и пищевых покрытий: Автореф. дис. докт. техн. наук. — В.: ВГТА, - 2003.
2. Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Коллаген: получение, свойства и применение. - М. ГОУ ВПО МГУЛ,2007 - 336 с.
3. Белки, под ред. Г. Нейрата и К. Бейли; пер с англ. З. З. Высоцкого под ред. д-ра хим. наук М. М. Ботвиник Т. 1 Химия белковых веществ.
4. Stephan Busche. Collagen based functional proteins. //Fleisch Wirtschaft international. - 2011. - №3.
5. Постников С. И., Рыжинкова И. В. Современные белковые препараты животного происхождения для вареных колбасных изделий. //Мясная индустрия. - 2009. - № 11. - С. 43-45.
6. Семенова А.А., Трифонов М. В. Определение прочности свойств гелей каррагинанов на универсальной компьютеризированной испытательной машине «Instron 1140». /Адаптация к условиям АПК РФ общей методологии...- Сборник докладов 7-й Международной научной конференции памяти В.М. Горбатова, часть 1. - 2004. - С. 94-98.
7. Семенова А.А., Трифонов М. В. О влиянии пищевых добавок и ингредиентов на структурно-механические свойства гелей каррагинанов. /Проблемы создания продуктов здорового питания. Наука и технологии.-Сборник материалов XII Всероссийской научно-практической конференции.- Углич, 2006. - с. 227.
8. Семенова А.А., Трифонов М. В. Оптимизация рецептур мясных продуктов, содержащих каррагинаны. Мясная индустрия. - 2007, №5. - С. 29-31.
9. Семенова А.А. Комплексная оценка технологического качества пищевых добавок, применяемых в мясной промышленности. //Все о мясе. - 2009, №2. - С.26-30.
10. Семенова А.А., Туниева Е.К., Рогатин А.И. Функциональные свойства животного белка с низким рН и перспективы его использования в технологии сырокопченых колбас. // Все о мясе. - 2011, №5. - С.40-41.
11. Семенова А.А., Куцакова В.Е. Пищевые белковые ингредиенты из побочных продуктов мясопереработки. // Все о мясе. - 2012, -№2. - С.10-12.
12. Семенова А.А., Туниева Е.К. Особенности применения посолочных ингредиентов и стабилизаторов в составе многокомпонентных рассолов для инъецирования мяса. / Статья из книги «Пищевые ингредиенты в создании современных продуктов питания» - М.: ДеЛи плюс, 2014 - С. 319-325.
