CC BY
7ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ КАМЕДЕЙ ПРИ ГИДРАТАЦИИ ЭЛЕК-ТРОАКТИВИРОВАННОЙ
ВОДОЙ
Винникова Людмила Григорьевна
доктор технических наук, профессор заведующая кафедрой технологии мяса, рыбы и морепродуктов Одесская национальная академия пищевых технологий
Глушков Олег Анатолиевич кандидат технических наук, ассистент кафедры технологии мяса, рыбы и морепродуктов Одесская национальная академия пищевых технологий Пронькина Ксения Владимировна аспирант кафедры технологии мяса, рыбы и морепродуктов Одесская национальная академия пищевых технологий
GUM PROPERTIES CHANGE DURING ELECTRICALLY ACTI-VATED WATER HYDRATION
Vinnikova L.G. Doctor of Engineering, Professor, Head of the Meat, Fish, and Seafood Technology Department Odessa National Academy of Food Tech-nologies
Hlushkov O. A. Doctor of Engineering, assistant of the Meat, Fish, and Seafood Technology Department Odessa National Academy of Food Technolo-gies
Pronkina K. V. post-graduate student of the Meat, Fish, and Seafood Technology Department Odessa National Academy of Food Technologies
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается новый метод изменения свойств камедей с помо-щью изменения гидратационной среды. Представлены результаты исследо-вания влияния электроактивированной воды на свойства камедей, использу-емых в мясном производстве. Показано влияние фракций электроактивиро-ванной воды на показатель активной кислотности камедей. Представлено ре-зультаты исследований изменения вязкости и критической точки гелеобразо-вания гидратированых камедей. Показана возможность улучшения ключе-вых показателей мясного производства - влаго- и жироудерживающей спо-собностей камедей под влиянием щелочной фракции электроактивированной воды.
ABSTRACT
The article deals with a new method of changing properties of gums by changing the hydration environment. The results of the research on the effect of the electri-cally activated water on properties of the gums used in meat production are pre-sented. The influence of electrically activated water fractions on the gums acidity indicator is shown. The article presents the results of researches on change of vis-cosity and critical point of gelling of hydrated gums. It shows the possibility for improving the key indicators of meat production, i.e. water- and fat-holding abili-ties of gums under the influence of alkaline fraction of electrically activated water.
Ключевые слова: структурообразователи, камеди, гидратация, функционально-технологические свойства, электроактивированная вода, католит, анолит.
Key words: structure-forming agents, gums, hydration, functional and technological proper-ties, electrically activated water, catholyte, anolyte
Введение
Практика использования структурообразователей различной природы в производстве мясных продуктов известна давно. Использование этих доба-вок обусловлено необходимостью улучшения реологических свойств го-то-вых мясных продуктов в связи с ухудшением функционально-технологических свойств мясного сырья, которое поступает на производство. Также актуальность использования структурообразователей в значительной степени обусловлена экономическим эффектом. [1-2]
Структурообразователи, влагоудерживающие агенты, стабилизаторы консистенции называют гидроколлоидами. Они занимают значительное ме-сто в производстве мясных продуктов. Главной функцией гидроколлоидов в мясном производстве является обеспечение кинетической и термодинамиче-ской устойчивости фарша для стабилизации структуры продукта. Наиболее широкое распространение с 60-х годов 20 столетия приобрели камеди, кото-рые благодаря своим функциональным и экономическим характеристикам стали вытеснять животные гидро-
коллоиды (коллаген, кровь, молоко и др.). [1-2] Анализ исследований и публикаций. Камеди между собой имеют разную природу и свойства. Гуаровая ка-медь или гуара представляет собой углеводородный полимер, содержащий галактозу и манозу, и находится в эндосперме зерна стручков! однолетнего растения Cyamopsis tetragonoloba L. В мясной промышленности использует-ся как структурообразователь, загуститель и стабилизатор при производстве вареных колбасных изделий, полукопченых колбас, рубленых охлажденных и замороженных полуфабрикатов, а также при производстве кормов для жи-вотных с высокой влажностью. [3-5,7]
Камедь рожкового дерева - это нейтральный полисахарид, который является полимост-ром манози и галактозы в соотношении 1: 4, который по-лучают из плодов дерева Сега^эша siliqua L (цареградского стручка, цера-тонп). Используется для производства мясных продуктов типа вареных кол-бас или салями как загуститель, стабилизатор и емульсифжатор. Входит в состав многих современных добавок, компенсирующих дефекты мясного сы-рья и по-
вышающих выход готовой продукции. [1,2,6]
Конжанова камедь - полисахарид растительного происхождения, представляет собой мелкодисперсный порошок белого или светло-кремового цвета. Обладает высокой степенью сгущения. Добывают ее из клубней кор-ней трехлетних травянистых растений, которые специально выращиваются в восточных странах для получения этой пищевой добавки. По свойствам за-густителя эту добавку можно поставить между гуаровой и ксантановой ка-ме-дью [3-7].
Функциональные свойства камеди тара в чем-то схожи со свойствами камеди гуара и камеди рожкового дерева, так как камедь дерева тара состоит из остатков галактозы и маннозы в соотношении 1: 3. Камедь тара легко рас-тво-ряется в воде. При одном и том же значении концентрации горячий рас-твор камеди тара более вязкий, чем растворы камеди гуара или камеди рож-кового дерева. Камедь тара позволяет удерживать дисперсные системы в стабильном состоянии достаточно длительное время. Эта камедь пред-ставля-ет собой измельченный эндосперм семян дерева тара [4,5-7].
Камедь ксантана применяется как вещество, контролирующее вязкость растворов. Имеет достаточно высокую вязкость при низком оползневом уси-лии, псевдопластичную реологию, температурную нечувствительность и совместимость с кислотами, щелочами и солями. При взаимодействии с дру-гими коллоидами создает эффект синергизма. Кроме того, камедь образует стабильные суспензии. Используется во многих отраслях промышленности: в пищевой при производстве напитков, концентратов быстрого приготовления, замороженных продуктов, молочных продуктов (йогуртов, сливок, сыров), глазурей, мясных продуктов, диетических продуктов, в косметической при производстве кремов для лица и лосьонов, зубных паст и шампуней, в тех-нической сфере. Камедь является стабилизатором эмульсий, суспензий и мус-сов,
Опытные образцы кам
контролирует синерезис, удерживает влагу [3-7].
Поскольку камеди вносят в мясные изделия в гидрати-рованном виде, очень большое значение имеет качество воды для гидратации. Это связанно с чувствительностью камедей к рН среды гидратации и ее ионного состава. Использование воды с повышенным содержанием ионов легких металлов значительно ухудшает свойства добавок. Существующие способы очистки воды на производствах в основном ориентированы на снижение микробио-логи-ческой опасности, а также, иногда, умягчения технологической воды. Проблема изменения рН воды и ее ионного состава в значительной мере мо-жет повлиять на эффективность использования камедей [7-8].
Существует метод очистки воды, который ориентируется не только на микробиологические показатели. Такой метод называется электроактиваци-ей. Электроактивация основана на процессе электролиза - расщепления воды на Н+ и ОН- под действием электрического тока. Во время электроактивации ионы металлов образуют нерастворимые гидроксиды, расщепляются мик-робные токсины, продукты реакции выпадают в осадок. Результатом этих взаимодействий является образование двух фракций: щелочной - католит (рН = 10,5...12) и кислой - анолит (рН = 2...3,6) [8-10].
Основная часть
Несмотря на довольно широкий спектр свойств камедей, возможно улучшить технологический эффект их использования. Все камеди являются чувствительными к изменению рН среды гидратации. При достижении опти-мально-го уровня активной кислотности для каждого из образцов камедей может существенно повысить их эффективность. Перед проведением исследо-ваний влияния фракций электроактивированной воды на свойства камедей, были определены их выходные характеристики. Результаты исследования представлены в таблице 1.
Таблица 1
цв и их характеристики
№ Наименование Вязкость Уровень рН (±0,02) Влажность,% (±0,1 %)
Камеди:
1 Ксантановая 1523 cps 7,29 8,7
2 Рожкового дерева 2885 cps 5,62 9,5
3 Тары 5150 cps 7,64 8,2
4 Гуарова 5620 cps 5,74 10,6
5 Конжанка 36000 cps 7,0 9,1
Первым этапом исследований влияния электроактивированной воды на свойства камедей было определение изменения показателя активоно! кислот-ности образцов. Гидратацию камедей проводили анолитом с рН 2,6 и ка-
то-литом с рН 10,8. Контролем служила гидратация образцов камедей питьевой водопроводной водой. Гидратацию камедей проводили согласно их индек-сам растворимости. Полученные результаты представлены на рисунке 1.
pH
Ц
I Контроль
■ КЭ10ЛИТ ] Анолит
KCJuTJuOSJfl POlKHÜBOfÜ дерева
Гуэрсва Конжанкз
Тары Кпгипди
Рис.1. Изменение показателя активной кислотности камедей при гидра-тации электроактивированной водой
Анализ полученных результатов изменения показателя активной кис-лотности камедей свидетельствует о возможности электроактивированной воды в качестве регулятора рН для гидроколлоидов. Гидратация католитом дала возможность повысить рН во всех образцах камедей, а именно: рН ксантановой камеди и камеди рожкового дерева повысился почти на 1 еди-ницу, тары на 0,56 ед., гуа-ровой камеди на 0,6 ед., а конжанки на 0,9 ед. в сравнении с контрольным образцом. Гидратация анолитом снизила уровень рН во всех образцах камедей, а именно: рН ксан-тановой камеди снизился на 1,7 ед., рожкового дерева на 0,72 ед., тары на 2,34 ед., гуаровой на 0,64 ед., конжанки на
0,9 ед. в сравнении с контрольными образцами. Полученные результаты исследования изменения рН камедей послужили основой для дальнейших исследований. Был выбран ряд показателей: изменение вязкости, критической концентрации гелеобразования, влаго - и жироудержива-ющей способности. Изменение вязкости камедей может повлиять на ход технологи-ческого процесса при производстве мясных продуктов. Не менее важным яв-ляется связь реологических свойств фаршей с уровнем вязкости камедей. Определение этого показателя проводилось по стандартной методике. Ре-зультаты исследования представлены на рисунке 2.
Рис.2. Изменение вязкости при гидратации камедей электроактивиро-ванной водой
Вязкость камедей под действием фракций ЭАВ значительно менялась. Во всех образцах камедей под действием католита вязкость увеличивалась, а под действием аноли-та наоборот снижалась. Наименьшие изменения про-и-зошли в ксантановой камеди, при гидратации католитом ее вязкость повы-силась на 550 Па, а под действием аноли-та снизилась на 200 Па. Вязкость камеди рожкового дерева повысилась на 900 Па, а снизилась на 400 Па. Наибольшее повышение вязкости наблюдалось у образцов конжанки, в ко-торых при гидратации католитом увеличение произошло на 3000 Па, а сни-жение при гидратации анолитом на
1800 Па. Показатель вязкости гуаровой камеди и тары под действием католита увеличились соответственно на 1500 Па и 600 Па, а под действием анолита снизились в обоих образцах на 800 Па. Не менее важным показателем для мясоперерабатывающей отрасли яв-ляется критическая концентрация гелеобразования (ККГ) гидроколлоидов. Снижение ККГ приводит к сокращению расходов геле-образующего агента, что в свою очередь улучшает экономический эффект. Исследования измене-ния ККГ в опытных образцах гидроколлоидов представлены на рисунке 3.
ККГ, %
0,35
0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 О
1 ■ J
Ш || 1 п
1
а
1
I Контроль I Кзполит
ОД НОЛ ИТ
ксантаноеэя Рожкового дерева
Тары Камеди
Гуарова Конжанка
Рис.3. Изменение критической концентрации гелеобразования камедей при гидратации электроактивированной водой
Анализ полученных данных изменения ККГ камедей свидетельствует о снижении этого показателя при гидратации католитом. Таким образом сни-жение ККГ камедей составило соответственно: ксантановой камеди на 0,08%, рожкового дерева - 0,04%, тары - 0,05%, гуаровой - 0,02% и конжанки - 0,01%. Повышение ККГ произошло при гидратации анолитом соответствен-но: ксантановой, тары и рожкового дерева на 0,02%, гуаровой на 0,06% и конжанки на 0,01%.
В технологии мясных продуктов для предпринимателей наиболее важ-ными показателями являются влаго - и
жироудерживающая способности (ВУС, ЖУС). Высокие показатели ВУС и ЖУС обеспечивают больший выход и лучшие органолептические свойства готовых мясных изделий. Ученые об-ласти предлагают множество способов улучшения этих показателей, но они требуют дополнительных затрат и порой могут повлиять на здоровье по-тре-бителя. Исследование возможности изменения показателей ВУС и ЖУС гид-роколлоидов путем их гидратации щелочной и кислой фракциями электро-активированной воды представлены на рисунках 4 и 5.
25
К 20
15
I 10
Я 5
I Контроль |Католит ^нолит
Ксантэноаэя Рожкового Тары Гуаровэ Ноншанкз
дерева
Камеди
Рис.4. Изменение влагоудерживающей способности камедей при гидра-тации электроактивированной водой
Анализ полученных данных свидетельствует о повышении ВУС в об-разцах при гидратации камедей католитом, а именно: в ксантановой камеди ВУС повысился на 19%, рожкового дерева на 9%, тары на 14%, гуаровой на 16%,
конжанки на 22%. В свою очередь при гидратации аноли-том ВУС сни-зился соответственно в ксантановой камеди на 7,5%, рожкового дерева на 4,5%, тары на 20%, гуаровой на 5,8%, конжанки на 11%.
I Контроль IКзголит Анолит
Ксатановая Рошкового дерева
Тары
Камеди
Гуэрова Контанка
Рис. 5. Изменение жироудерживающей способности камедей при их гидратации фракциями электроактивированной воды
Анализируя данные рисунка 5 можно сказать, что повышение ЖУС происходит при гидратации католитом и снижение при гидратации аноли-том. Таким образом, повышение ЖУС произошло соответственно: в ксан-та-новой камеди на 16%, рожкового дерева на 7,5%, тары на 10%, гуаровой на 14%, конжанки на 12,5%. Полученные результаты изменения ЖУС камедей при гидратации электроактивированной водой полностью коррелируются с результатами исследований ВУС. Это дает возможность утверждать, что из-менение показателей ЖУС и ВУЗ зависит от изменения показателя активной кислотности каме-дей. Также такой эффект указывает на целесообразность ис-пользования фракций электроактивированной воды для изменения рН каме-дей и улучшения их функционально-технологических свойств.
Выводы.
Согласно полученным результатам исследований влияния электроакти-вированной воды на свойства камедей, можно сделать вывод, о целесообраз-ности использования фракций электроактивированной воды для их гидра-та-ции. Это дает возможность направленно регулировать показатели активной кислотности камедей, что в свою очередь дает возможность изменять вяз-кость и критическую концентрацию гелеобразования. Также, гидратация ка-медей католитом позволяет повысить показатели ВУС от 9% до 22%, а ЖУС от 7% до 16%. Такой эффект может существенно повысить выход готовых продуктов и улучшить их органолептические свойства.
Список литературы
1. Рогов И.А. Биотехнология мяса и мясопродуктов:курс лекций /И.А. Рогов, А.И. Жаринов, Л.А. Текутьева, Т.А. Шепель. - М.: ДеЛи принт, 2009. - 296 с.
2. Рогов И. А. Химия пищи. Принципы формирования
качества мясопродуктов / И. А. Рогов, Л. И. Жаринов, М. П. Воякин. - СПб.: Издатель-ство РАПП, 2008. - 340 с.
3. Кирьянова А. А., Корецкая И. Л. Использование гидроколлоидов в производстве кондитерских изделий/Хлебо-пекарское и кондитерское дело.-2009.-№ 4 //Хлебопекар-ское и кондитерское Дело.-2009.-№. - 2009. - С. 38-40.
4. Хвыля С.И. Применение полисахаридов в мясной промышленности и их выявление Ч.1. // С.И Хвыля, Р.В. Пар-шенкова. Мясные технологии, 2006. — №11. — с. 42-49.
5. Хвыля С.И. Применение полисахаридов в мясной промышленности и их выявление гистологическими методами, Ч.2. // С.И Хвыля, Р.В. Паршенкова Мясные технологии, 2006. — №12. — с. 54-55.
6. Применение пищевых добавок. Сарафанова Л. А. Технические рекоменда-ции.5-е изд., . Спб.: ГИОРД, 2003. 160 с
7. Кирьянова А.А., Корецкая И.Л. Использование гидроколлоидов в пищевом производстве // Мясное дело, 2006. — №1.
8. Бахир В.М. Электрохимическая активация водных растворов и её технологическое применение в пи-щевой промышленности: Обзорная ин-формация / В.М. Бахир, Н.Г Цикоридзе , Л.Е. Спектор. - Тбилиси: ГрузНИ-ИНТИ, 1988, вып. 3.- 80с
9. Huang Y-R, Hung Y-C, Hsu S-Y , Huang Y-W, Hwang D-F (2008). Application of electrolyzed water in the food industry. Food Control 19(4):329-345
10. Плутахин Г. А. Практика использования электроактивированных водных растворов в агропромышленном комплексе / Г. А. Плутахин, А. Г. Кощаев, М. Аидер // Политематический сетевой электронный научный жур-нал Кубанского государственного аграрного университета. -2013. № 09. - С. 497.
