CC BY
1
УДК 547.96:637.5 DOI: 10.21323/2071-2499-2021-5-27-29 Ил. 6. Библ. 6.
ВЛИЯНИЕ ФОСФАТОВ И ЦИТРАТОВ НА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЕДИНИТЕЛЬНОТКАННОГО БЕЛКА
Туниева Е.К., канд. техн. наук, Богданова Ю.И.
ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
Ключевые слова: фосфаты, цитраты, влагосвязываюшая способность, гель Реферат
Широкое использование соединительнотканных белковых препаратов в мясопереработке обусловлено их высокими функциональными свойствами. Учитывая разнообразный рецептурный состав мясной продукции, а также взаимодействие её составляющих между собой, в частности влияние фосфатов и цитратов на белки мяса, представляло интерес изучение влияние регуляторов кислотности на формирование функциональных характеристик (влагосвязывающая и жироэмульгирующая способность, напряжение разрушения) свиного соединительнотканного белка. Установлен синергетический эффект пищевых фосфатов и цитратов на свойства коллаге-нового белка. Внесение фосфатов в количестве 0,1-0,2% к массе гидратированного белкового препарата способствовало увеличению влагосвязывающей и жироэмульгирующей способности и прочности геля. При этом дальнейшее увеличение дозировки фосфата не приводило к существенным изменениям характеристик геля, в отличие от цитрата натрия, эффективность внесения которого повышалась с увеличением его дозировки до 0,5% в составе геля соединительнотканного белка.
Введение
Сложно переоценить роль белков в питании человека. Они содержат ряд незаменимых аминокислот, которые необходимы для метаболизма и функционирования всего организма. Адекватное употребление белка играет важную роль и центральное значение при рассмотрении вопросов глобальной продовольственной безопасности [1].
Современное пищевое производство сложно представить без использования белковых препаратов. Данные ингредиенты могут выступать как в качестве компонентов, улучшающих функционально-технологические свойства мясного сырья, так и в качестве обогатителей белком, что позволяет получить готовый продукт не только со стабильной консистенцией, но и высокой пищевой ценностью. Наиболее важные свойства белковых препаратов в мясной промышленности - это способность образовывать гели и эмульсии [2, 3].
На функционально-технологические свойства белков оказывают влияние физико-химические условия - ионная сила, рН и температура. Белки являются динамичными веществами с точки зрения их структуры, химического состава, взаимодействия и каталитической активности. Отдельная белковая молекула может образовывать комплексы за счёт гидрофильных и гидро-
фобных центров, электростатического заряда. Однако на способность белка взаимодействовать с другими веществами существенное влияние оказывает значение рН [4]. Коллагеновый белок - основной компонент соединительной ткани. Тропоколлаген, образованный тройной спиральной структурой - основная единица коллагена. За счёт своей структуры он может преобразоваться в хорошо организованные фибриллы за счёт электростатических, гидрофобных и водородных взаимодействий. Переход в фибриллярное состояние может осуществляться в различных условиях, например, при высоких концентрациях ионов (особенно фосфата) и умеренно щелочном рН (9, 10, 11) [5].
Таким образом, на свойства соединительного белка может оказать влияние внесение регуляторов кислотности, таких как пищевые фосфаты и цитраты. Известно, что внесение этих компонентов повышает ионную силу и рН пищевых систем. Большое количество данных имеется в отношении влияния регуляторов кислотности на свойства мышечных белков. Однако остаётся ряд нераскрытых вопросов в отношении влияния данных регуляторов кислотности на функционально-технологические свойства сухих коллагеновых белков. Учитывая широкое примене-
EFFECT OF PHOSPHATES AND CITRATES ON FUNCTIONAL AND TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF COLLAGEN PROTEIN
Tunieva E.K., Bogdanova Yu.I.
Gorbatov Research Center for Food Systems
Key words: phosphates, citrates, water-holding capacity, gel
Abstract
Collagen proteins have wide application in the meat industry due to their high functional properties. However, taking into account the multicomponent recipes of meat products and possible interactions of their ingredients, in particular the effect of phosphates and citrates on meat proteins it was of interest to study the effect of acidity regulators on the formation of functional characteristics (water-holding capacity, emulsifying capacity, shear stress) of pork collagen protein. The synergistic effect of food phosphates and citrates on the properties of collagen protein was established. The addition of food phosphates in an amount of 0.1-0.2 % of the weight of the hydrated protein preparation increased the water-holding capacity, emulsifying capacity and gel strength. A further increase in the phosphate dosage did not lead to significant changes in the characteristics of the gel, in contrast to sodium citrate, the effect of which increased with increasing dosage up to 0.5% in collagen protein gel.
ние животных белков в мясной продукции, знания о влиянии на их свойства регуляторов кислотности позволят корректировать дозировку стабилизаторов для их рационального использования.
В связи с этим целью настоящей работы было изучение влияния цитратов и фосфатов на формирование функционально-технологических свойств соединительнотканных белков.
Объекты и методы исследований
Объектом исследований являлся животный соединительнотканный белок с массовой долей белка 94-98 %, изготовленный из свиного коллагенсодер-жащего сырья.
Влагосвязывающую (ВСС) и жиро-эмульгирующую (ЖЭС) способность в холодном и горячем виде определяли методом центрифугирования по ГОСТ 33692-2105 «Белки животные соединительнотканные. Общие технические условия».
Пищевые фосфаты и цитраты вносили в суспензию животного белка в количестве 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5% (для фосфатов - в пересчёте на Р2О5). Приготовление гелей проводили при температуре 80 °С и выдержке до достижения температуры геля 72±2°С. Затем суспензию охлаждали в бюксах до комнатной температуры и помеща-
ли в холодильную камеру на 24 ч при 4±2°С. Определение напряжения разрушения гелей проводили на универсальной испытательной машине БЫ-тас^и серии ЛОБ-ШЫ, Япония. Для этого образец приготовленного геля извлекали из бюкса, помещали в испытательное поле универсальной испытательной машины и подвергали сжатию между/ нижней неподвижной платформой и ендентором дпаметром 93 мм, закреплённым па верхней подвижной платформе. Скорость верхней платформы составлпла 20 ммОмин. Регистрация усилия и оИработка пооучентых данных проиодились на программ номе мбеспечении Тгаре7штНееХ с дальнейшей статистической обработкор на трограммном обеспечении митгобоа:-Ехсе I.
°се исследования оро водили не ми е-нее чем/1 в трёхиратнов повто°ности. Статистическую об работку резулита-тев ероводили с помощью программы МБЕхсе1. Оценку статистической значимости рд^н/личиьР0 1\ке>ж;ду яюис проводели с испольеоаонием ^крите-рия Стьюдента.
Результаты исследований
Добавление пищевых фосфатов в состав геля животного белка способствовало увеличению влагосвязываю-щей способности (рисунок 1). Причём наибольший прирост был зафиксирован при внесении 0,1 % стабилизатора (на 26,8%). При дальнейшем увеличе-сии дозировки фосфатов чрирост ВСС уменьшался.
1Ири термической обработке внесение 0,1 % фосфатов оказало более эффективное вл ияние на ВСС жв вотного бвлоа (рисунок 2), её прирост составил 36,0% (р < 0 ,0 5). Одна к о при уве-личенви дози ровки стабилизатора (Иолее 0,1 %) в тостате геля соединительнотканного белка, его ВСС сохранялась на одном уровне (р > 0,05).
Схожие данны е были пол учены при окределеиии напряжения разрушения гелой животного белка с пищевыми фосфатами (рисунок 3). Так, добавление стабилизатора в количестве до 0,22 01о спесобствовало увел ичению прочности геля соединительнотканного белка на 9,3 %%> (° < 0,05). Дальнейшее внесение фосфата не приводило
к увеличению прироста прочности гелей (р > 0,05).
Результаты определения ЖЭС животных белков свидетельствовали о некотором увеличении данного показателя при внесении фосфатов, однако положительный эффект был зафиксирован только за счёт увеличения количества связанной влаги в составе эмульсии.
Таким образом, внесение пищевых фосфатов в количестве 0,1-0,2% позволило усилить функциональные характеристики соединительнотканного белка. Однако с увеличением дозировки стабилизатора результативность его внесения не изменялась.
Принимая во внимание, что в полукопчёных и варёно-копчёных колбасах в качестве стабилизатора и регулятора кислотности, преимущественно используют не пищевые фосфаты, а цитрат натрия, были проведены исследования влияния данной добавки на функционально-технологические свойства соединительнотканного белка.
Внесение цитрата натрия оказало синергический эффект на свойства животного белка (рисунок 4).
Рисунок 1. Влияние пищеиых фосфатов на ВСС соединительнотканного белка (в холодном виде)
вноо
3200
§ 3000
Ев
"" 2800
2600
о =
ч о
ч
о
X
И 2Н00
и и
Ю 2200
2000
0,1 0,2 0,3 0,4 Концентрация фосфатов, %
0,5
Рисунок 3. Влияние пищеоых фосфатов на напряжеоие разрушения соединительнотканного белка
Е Е,1 Е,2 Е,3 Е,4 Е,5
Концентрация пищевых фосфатов, %
Рисунок 4, Влияние цитрата натрия на ВСС соединительнотканного белка (а холодном виде)
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Концентрация цитрата натрия, %
ВСЁ О МЯСЕ №5 | 2021
Рисунок 5. Влияние цитрата натрия на ВСС соединительнотканного белка (в горячем виде)
Концентрация цитрата натрия, %
Рисунок 6. Влияние цитрата натрия на напряжение разруше ния соединительнотканного рал ка
Я G
к S X э 3500 ¡л | 3000 i с 2500 я К 2000 | ■ 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Концентрация цитрата натрия, %
С увеличением дозировки цитрата было зафиксировано увеличение ВСС. Так, при дозировке 0,5 % прирост ВСС животного белка составил 46,5°% (р н 0,05).
Схожие данные были получены для гелей после термич иикой обработии (рисунок 5). Прирост ВСС, как и в случае с гелем животного белка до проведения термической обработки, составил 46,8%. Однако значение ВСС всех исследуемых образцов было выше после проведения термической обработки, по аналогии с результатами, полученными для гелей белкового препарата с пищевыми фосфатами.
Стоит отметить, что при определении напряжения разрушения была зафиксирована несколько иная тенденция влияния цитрата натрия на гель животтиго белка (рисунок 6). Так, внесение дт 0,3й °% цитрата не приводило к изметеиию напряжения разрушения геля животного белка (р > 0,05). Уве-личенит дозирооии цитратадо0,4% стосо5итноваиоупрочтентюилследуо-мыи гелей. °ри добосоеиит о состав селя животного белка 0,5 % цитрата напряжение разрушения увеличилось на 14,2% (р < 0,05) по сравнению с гелем без стабилизатора.
Полученные данные согласуются с результатами исследований Апс1опе§1 М. и др., которые установили, что лимонная кислота является сшивающим агентом для коллагена, повышающим его механические свойства. Учёные обнаружили, что добавление небольшого количества лимонной кислоты не оказывало влияние на структуру, однако высокие дозировки лимонной кислоты позволили её упрочнить.Несмотря на то, что лимонная кислота не связы-
валась с коллагеном через ковалент-яыесвясо, струювфа тотиагонт быса стнаслизиросняа водо°лдными связт-ои между ти монной кинооиой с колла~ юеноа И.
Внесвние цивртта наттия ыказалвио-ложительное глитыотныUЯЫC жовад-ных белков, однако менее эффективное по сравнению с фосфатами.
Выводы
Таким образом, полученные результаты исследований позволили установить, что пищевые фосфаты и цитрат натрия проявляют синергетический эффект в отношении функционал ьно-тех-нологических свойств (влагосвязываю-щая и жироэмульгирующая способность, прочность, геля) соединительнотканного белка. Наибольший прирост ВСС был отмечен при внесении 0,1 % пищевых (фосфатов к массе гидратирован-ного белкового препарата. Проведение термической обрабиытки позволило уве-линнрв ронатвдотивнocта в несения регу-битлиовнвиаотности. Дык, значительное иадыштнии фyнгцаoнaлниых характери-
стик животного белко было отмечено в присутствии 0,1-0,2% пищевых фосфатов. Повышение дозировки фосфата не привидило к существенным тзменени-ям саойсты соедините л онoтвтновго белки послн тнpмытecвoв обрнботдл. Онливние оиоpaчи nтL-"[Зlыс такжи оназыдыто цинлжв-тельный эффект на способность соединительнотканного белка связывать влагу. При этом, в отличие от фосфатов, эффективность цитрата натрия повышалась с увеличением его дозировки до 0,5% в составе геля животного белка. Внесение регуляторов кислотности не оказало существенного влияния на жироэмуль-гирущие свойства соединительнотканного белка. Некоторый положительный эффект был зафиксирован только за счет увеличения количества связанной влаги в составе эмульсии.
© КОНТАКТЫ:
Туниева Елена Карленовна
V +7 (495) 676-71-11 а e.tunieva@fncps.ru
Богданова Юлия Игорьевна
V +7 (495) 676-61-11
а yu.afanasyeva@fncps.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: REFERENCES:
1. Kataria, A. Recent applications of bio-engineering principles to modulate the functionality of proteins In food systems / A. Kataria, R. Sharma, S. Sharma, B. Singh, G. Kaur etc. // Trends in Food Science & Technology. — 2021. — V. 113. — P. 54-65.
2. Nasrollahzadeh, M. Chapter 3 — Proteins In food industry / M. Nasrollahzadeh, Z. Nezafat, N. Shafiei // Bio-polymer-Based Metal Nanoparticle Chemistry for Sustainable Applications. — 2021. — P. 97-136. D0l:10.1016/ B978-0-323-89970-3.00003-2.
3. Paul, J.M. Population protein intakes and food sustainability indices: The metrics matter / M.J. Paul // Global Food Security — 2021. — Article 100548.
4. Sultana, S. Gelatine, collagen and single cell proteins as a natural and newly emerging food ingredients / S. Sultana, Md. EaqubAli, M. Nasir, U. Ahamad // Preparation and Processing of Religious and Cultural Foods. — 2018. — P. 215-239. D0I:10.1016/B978-0-08-101892-7.00011-0.
5. Tomadoni, B. Self-assembled proteins for food applications: A review / B. Tomadoni, C. Capellob, G.A. Valen-ciab, T.J. Gutierreza // Trends in Food Science & Technology. — 2020. — V. 101. — P. 1-16.
6. Andonegi, M. Effect of citric acid on collagen sheets processed by compression / M. Andonegi, K. De la Caba, P. Guerrero // Food Hydrocolloids. — 2019. — P. 105427. DOI 10.1016/j.foodhyd.2019.105427.
