CC BY
0
УДК 637.5 DOI: 10.21323/2071-2499-2021-4-30-36 Ил. 2. Табл. 5. Библ. 33.
ВЛИЯНИЕ ВОЛОКОН ПИЩЕВЫХ НА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЯСНЫХ СИСТЕМ
Титов Е.И. 1, академик РАН, Соколов А.Ю.2, канд. техн. наук, Литвинова Е.В.1, канд. техн. наук, Шишкина Д.И.2
1 Московский государственный университет пищевых производств
2 Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова
Ключевые слова: волокна пишевые, кулинарные мясные изделия, свойства, биологическая ценность
Реферат
Статья носит проблемно-экспериментальный характер. Показана роль мясного сырья, функциональных ингредиентов, а именно, волокон - пшеничной клетчатки, картофельных, псиллиум и т. п. различных типов (нерастворимые, растворимые, полурастворимые) в производстве мясных продуктов здорового питания. Известно значение незаменимых факторов питания мясного сырья и «четвёртого» элемента питания - клетчатки в профилактике болезней цивилизации (диабет, ожирение, рак, сердечно-сосудистые), в связи с этим разрабатывалась технология мясных кулинарных полуфабрикатов и изделий. Следует отметить, что в настоящее время особое значение придают обеспечению требуемых потребительских свойств продуктов питания, включая назначение (пищевая ценность), текстурные свойства и т. д. В связи с вышесказанным разрабатывали рецептуры мясных кулинарных изделий профилактического назначения, включающие пищевые волокна различных качественных групп. Исследованы гистологическая структура моделируемых пищевых сред, рецептуры котлет, фрикаделек с внесением различных волокон; показатели биологической ценности продукции. Перспективно внедрение единой технологии производства мясных кулинарных полуфабрикатов и изделий (котлеты, бургеры, фрикадельки, начинки для пирожков и другие).
AN EFFECT OF DIETARY FIBERS ON FUNCTIONAL AND TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF MEAT SYSTEMS
Titov E.I.1, Sokolov A. Yu.2, Litvinova E.V.1, Shishkina D.I.2
1 Moscow State University of Food Production
2 Plekhanov Russian University of Economics
Key words: dietary fibers, culinary meat products, properties, biological value
Abstract
The paper has the problemistic and experimental character. The role of meat raw materials and functional ingredients, namely, fibers (wheat, potato, psyllium and so on) of different types (insoluble, soluble and semi-soluble) in production of meat products for healthy nutrition is demonstrated. The importance of essential nutritional factors of meat raw materials and the "fourth" element of nutrition, fibers, in prevention of civilization diseases (diabetes, obesity, cancer, cardiovascular diseases) is well known. In this connection, a technology for meat culinary semi-finished products was developed. It should be noted that today special emphasis is placed on ensuring required consumer properties of foods including their purpose (nutritional value), textural properties and so on. Based on the above, the recipes of meat culinary products with the prophylactic purpose that include dietary fibers of different quality groups were developed. The histological structure of modeled food media, recipes of patties and minced meat balls with different fibers, and indicators of the product biological value were studied. Introduction of the unified technology for manufacturing meat culinary semi-finished products (patties, burgers, minced meat balls, forcemeat for pies and others) is promising.
Введение
Нормативно-правовые документы, в том числе: Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года, Стратегия развития машиностроения для пищевой и перерабатывающей промышленности РФ на период до 2030 года включают задачи внедрения новых технологий, оборудования в пищевой промышленности, расширение спектра мясных полуфабрикатов и продуктов питания нового поколения с требуемыми показателями качества, повышение степени переработки и вовлечения в хозяйственный оборот вторичных сырьевых ресурсов.
Прежде всего реализация стратегий относится к развитию сырьевой базы, оптимальному использованию ресурсов, это ключевые задачи стандартизации в РФ (ФЗ № 162 «О стандартизации в РФ»).
Темпы производства сырья животноводческой отрасли не отвечают потребностям пищевой и перерабатывающей промышленности и не способствуют насыщению рынков мясной продукцией, обеспечению технического уровня производства, в т. ч. контроля качества, мониторинга сырья и продукции.
Несмотря на все положительные эффекты (высокий уровень пищевой, в т. ч. биологической ценности), мясо и мясные
продукты имеют некоторые недостатки гигиенического плана, так как не содержат пищевых волокон. При этом мы не принимаем в расчёт то, что в мясе пониженной сортности содержатся волокна соединительной ткани, выполняющие функции in vivo, аналогичные растительным волокнам.
Поэтому добавка клетчатки в мясные продукты в настоящее время увеличивается благодаря её технологическому использованию и пользе для здоровья человека [1]. Известно, что пищевые продукты, содержащие более высокую долю пищевых волокон, снижают риск рака толстой кишки, ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний и ряда других расстройств [2]. Несколько видов диетических волокон были использованы в мясных продуктах не только для определения их возможного полезного воздействия на здоровье, но и в качестве потенциальных заменителей жира [3].
Мясо содержит большое количество насыщенных жирных кислот и холестерина, которые часто связаны с проблемами со здоровьем [4]. Кроме того, промышленно обработанные мясные продукты содержат большое количество соли и жира, которые являются дополнительными факторами риска для различных заболеваний.
Значение пищевых волокон в профилактике болезней цивилизации
Эпидемиологические исследования показали связь между диетой, содержащей избыток жира и сахара, и появлением ряда хронических заболеваний, включая рак толстой кишки, ожирение, сердечно-сосудистые заболевания и другие расстройства [5]. Рекомендуется повышать уровень пищевых волокон в ежедневном рационе, чтобы избежать этих заболеваний, так как присутствие волокон в пищевых продуктах снижает их калорийность и, как известно, снижает риск таких заболеваний [6]. Недавние исследования свидетельствуют о том, что вязкие полисахариды действуют в желудочно-кишечном тракте, снижая уровень холестерина в крови, уменьшая абсорбцию холестерина или жирных кислот и уменьшая абсорбцию желчного холестерина [7, 8, 9]. Клетчатка может также изменять концентрацию гормонов в сыворотке или жирных кислот с короткой цепью, которые влияют на липидный обмен.
Цельные зёрна содержат клетчатку, ряд полезных веществ и свойств ^НС). Именно совместное действие этих компонентов эффективно защищает от болезней. Различные типы волокон использовались для приготовления
реструктурированных мясных продуктов и мясных эмульсий [10].
К волокнам с высоким уровнем WHC зарубежные авторы относят пектин, камеди и псиллиум, т. е. растворимое волокно. Пшеница, рожь, рис и большинство других зерновых в основном состоят из нерастворимого волокна [11]. В овсе больше растворимых волокон, чем в любом другом зерне. Бобовые также являются хорошим источником растворимых и нерастворимых волокон [11]. Влияние различных волокон на качество пищи различается в зависимости от количества и характера пищевых волокон [5].
Бета-глюкан, водорастворимое волокно, распространенное в овсе и ячмене, активен против агентов, вызывающих измененный метаболизм холестерина, что было показано на модельных животных [10]. Растворимая диетическая фракция, как считается, участвует в снижении влияния холестерина в крови и всасывания в кишечнике глюкозы. Было задокументировано, что гипохолестери-немические эффекты пищевых волокон обусловлены повышенной секрецией желчной кислоты и холестерина [12].
Другой тип пищевых волокон, называемый резистентным крахмалом, может также снизить риск развития ише-мической болезни сердца. Устойчивый крахмал - тип крахмала, который сопротивляется пищеварению в тонкой кишке и проходит через толстую кишку. Устойчивый крахмал ферментируется кишечными бактериями в толстой кишке с образованием короткоцепочечных жирных кислот. Эти жирные кислоты с короткой цепью могут помочь снизить уровень холестерина в крови. Некоторые продукты, богатые устойчивым крахмалом, представляют собой зерно и семена, бобовые и кукурузные хлопья, полностью или частично размолотые [13].
Благотворное влияние растворимых волокон при диабете может быть измерено медленным всасыванием и усвоением углеводов, что приводит к снижению потребности в инсулине [14, 15, 16]. Нерастворимые волокна сокращают кишечный транзит, что, следовательно, не даёт времени для усвоения углеводов [17].
Особенности разработки комбинированных мясных продуктов
Ряд направлений рационального использования пищевых волокон и других функциональных ингредиентов изложены в монографии Неповинных Н.В. [18]. Полисахариды, относящиеся к классу пищевых волокон, выполняют важнейшие биологические функции: построение клеточных стенок, межклеточного матрикса,
в регулировании ионного обмена между клеткой и окружающей средой, также служат энергетическим резервом. Исследования волокон, комбинированных пищевых систем позволят создавать пищевые продукты расширенного ассортимента для профилактического питания.
Согласно ГОСТ Р 54059 «Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования», пищевые волокна определены по классам, группам и подгруппам в зависимости от их функциональных свойств, возможностей поддержания тех или иных систем организма (сердечно-сосудистая система, желудочно-кишечный тракт (снижение уровня усвоения жиров, регулирование аппетита), зубная и костная ткани; иммунная система и др.). При содержании волокон на уровне 3%, продукт можно отнести к функциональному [19].
Использование биополимеров. Плёнкообразующие, волокнообразующие биополимеры: углеводы (производные крахмала, эфиры целлюлозы, хитозан, декстрины, альгинаты, каррагинаны, пектины), белки (коллаген, желатин, зеин, глютен, соевые изоляты, казеин), жиры (ацето-глицериды, глицериды, жирные кислоты) и их композиции применяют для формирования съедобных материалов (Демидова А.В., Макарова Н.В. и др.). В частности, термически модифицированная КМЦ являлась пластификатором.
В 1980-е годы в отечественной практике карбоксиметилцеллюлоза использовалась в качестве структурообразователя, аналога пищевых волокон в кулинарной практике (Злобина И.А.). В настоящее время производят микрокристаллическую целлюлозу (МКЦ) с особыми стабилизирующими и модифицирующими свойствами [20].
При создании новых волокон, стабилизирующих систем, компаундов, продуктов питания, исходят из концепции здорового питания человека, т. е. придают профилактические и диетологические свойства. В этом плане значимо обогащение неусвояемыми полисахаридами растительного происхождения. В соответствии с нормами физиологических потребностей (формула сбалансированного питания), содержание пищевых волокон в суточном рационе человека должно составлять 25 г.
Мясо содержит важнейшие незаменимые питательные вещества. Различные факторы, такие как вид, порода, пол, возраст, рацион питания, переработка, влияют на состав, свойства мяса.
При переработке мяса добавление немясных ингредиентов в качестве связующих, наполнителей и добавок резко
меняет состав мяса. Отруби, добавленные к мясным продуктам, влияют на состав мясных продуктов, так как его состав полностью отличается от мяса.
Во время термической обработки отруби претерпевают химические изменения: состав и функциональные свойства, такие как способность удерживать воду и масло, плотность, время гидратации, набухание и т. д. [13].
При использовании гидратированных овсяных отрубей наблюдается, что содержание влаги увеличивается с уровнем воды и уменьшается с увеличением уровня овсяных отрубей. Содержание жира снижалось по мере увеличения уровня добавляемых воды или овсяных отрубей. Овсяные отруби функционировали как водопоглотитель, что приводило к увеличению удержания воды в сосисках.
Содержание белка в сосисках было различным среди обработок, но линейной зависимости между добавлением воды и овсяных отрубей не было. Также есть данные, что добавление овсяных отрубей увеличивало массовую долю углеводов в пирожках. Содержание влаги, белка и жира уменьшилось, а содержание золы увеличилось с увеличением содержания волокон в пирожках. Пирожки, приготовленные с 20% овса, обеспечат 1/3 рекомендуемой суточной дозы (20-30 г) клетчатки [11].
Добавление пшеничного волокна к говяжьему бургеру привело к удержанию большего количества влаги во время приготовления пищи благодаря их способности связывать воду [21].
Был проанализирован химический состав мясных шариков с 5, 10, 15 и 20% ржаных отрубей. При добавлении ржаных отрубей содержание влаги и жира снижается. Содержание белка и золы постепенно увеличивается с увеличением ржаных отрубей. Фрикадельки на основе зерновых отрубей включали 5, 10, 15 и 20 % овсяных, ржаных, пшеничных и кукурузных отрубей [12]. Содержание влаги и жира постепенно уменьшалось с увеличением добавленных отрубей пшеницы и овсяных хлопьев. Увеличение содержания белка, золы и пищевых волокон наблюдалось по мере увеличения уровня замещения овсяными и пшеничными отрубями. Наибольшее значение диетического волокна наблюдалось в 20 % образцах кукурузных отрубей, за которыми следовали пшеничные, ржаные и овсяные отруби. Фрикадельки с добавлением пшеничных отрубей на уровнях 5, 10, 15 и 20% показали более низкое содержание влаги и жира при увеличении количества пшеничного отруби. Содержание белка и золы в продуктах постепенно увеличивается [22].
Рассмотрим влияние рН мясного сырья, который является важным параметром, определяющим функциональные свойства и сохраняющим качество мяса при хранении. рН мяса снижается после убоя вследствие образования молочной кислоты и достигает предельного значения 5,5-5,7.
Приготовление пищи также влияет на рН мяса. Повышение рН связывают с увеличением концентрации соли из-за потери влаги и изменения чистого заряда белков вследствие денатурации. Добавление волокна также вызывает изменение в мясных системах.
Мясные шарики, полученные с четырьмя различными составами из 5, 10, 15 и 20% овсяных отрубей, показали разницу в рН [5]. Самые высокие значения рН были получены в 10% овсяных отрубях с добавлением мясных шариков. рН мясных шариков с 5, 10, 15 и 20% отрубей пшеницы варьировался от 5,11 до 6,11 и значительно увеличился с увеличением отрубей пшеницы. Наибольшее значение рН было получено в мясных шариках, содержащих 20% отрубей пшеницы. В другом исследовании включены ржаные отруби в нежирные мясные шарики на уровне 5-20 %. В случае ржаных отрубей значения рН мясных шариков также увеличивались. Персиковое волокно, имеющее кислый рН, при включении в сосиски снижает рН по мере увеличения уровня включения.
Значимый показатель - влагосвязыва-ющая способность ^НС) - способность мяса быстро сохранять свою собственную или добавленную воду во время обработки. Хороший уровень WHC необходим, поскольку он обеспечивает желательные характеристики мясных продуктов. Клетчатка является подходящим дополнением к мясным продуктам и использовалась ранее в приготовленных мясных продуктах для увеличения WHC [23]. Исследователи включили пшеницу и овсяные хлопья с целью снижения содержания жира в сосисках. При увеличении количества отрубей в сосисках оставалось больше воды.
Многие характеристики овсяного волокна, такие как его абсорбционная способность, могут принести пользу таким продуктам, как обезжиренные сосиски [5]. Было замечено, что сосиски, приготовленные из 29 % суспензии пищевых волокон, лучше удерживают воду благодаря хорошей концентрации диетического волокна. Горох определяется как ингредиент, способный удерживать большое количество воды в говяжьем фарше, и изготавливается из внутренних стенок клеток гороха жёлтого. Он содержит около 48% волокон. Этот источник использовался в сухом виде для снижения содержания жира в мясных котлетах [24].
Применение грецкого ореха для приготовления реструктурированного стейка из говядины показало, что грецкий орех влияет на кулинарные свойства, делая продукты более нежными и улучшая их влагосвязывающие свойства [6].
Эмульсионная устойчивость. Существуют многочисленные мясные продукты на основе эмульсии, которые составляют основу готовых к употреблению мясных продуктов. Стабильность эмульсии важна при разработке этих продуктов. Известно, что компоненты пищевых волокон влияют на стабильность эмульсии.
Например, каррагинан и овсяные волокна улучшают эмульсионную устойчивость сосисок с низким содержанием жира. Количество жидкости, отделяемой при синерезисе, снизилось с 9,6 до 7,6% и с 4,8 до 4,3 % при добавлении овсяного волокна на уровне 2 % в сосисках с целевым содержанием жира 5 и 12% соответственно [17].
При разработке мясных продуктов пшеничное волокно связывает воду, образуя очень стабильную эмульсию, которая остается неизменной на протяжении всей обработки продукта и срока хранения. Это свойство позволяет добавлять воду в эмульсию для разработки мясных продуктов с низким содержанием жира [12].
Сочность мясных продуктов является важной органолептической характеристикой, которая определяет принятие продуктов потребителями. Добавление связующих веществ, наполнителей, заместителей липидов и т. д., существенно влияет на ценность мясных продуктов. В работе Дей-смонд Э.М., Троу Д. Дж. [11] изучены сосиски с пониженным содержанием жира за счёт внесения пшеничных и овсяных отрубей. Результаты показали, что сосиски с более высокими уровнями овсяных отрубей требовали сильного сдвигового усилия, чтобы разрушить их. Значение давления сдвига уменьшалось с добавлением воды. Значение напряжения сдвига говяжьего бургера, содержащего пшеничные волокна, было значительно выше в бурге-ре с отрубями из пшеничных отрубей, чем в контроле [25]. Было высказано предположение о том, что значение давления сдвига у говяжьего гамбургера с отрубями может улучшиться при увеличении сте-
Таблица 1
Результаты анализа частотности запросов (поиска) по проблеме исследования
(YandexWordStat)
пени гидратации до более чем 2:1 (вода: волокно). С другой стороны, значение сдвигающего напряжения уменьшилось с увеличением количества волокон в пирожках с 15 до 50 % овсяных отрубей. Это объясняется снижением связывания влаги с мясной матрицей из-за более низкого содержания белка в отрубях, поскольку белок в целом имеет тенденцию проявлять хорошую связывающую способность.
Учитывая анализ задач инновационного развития мясной отрасли и индустрии питания, расширение ассортимента продукции, востребованность продуктов с высоким содержанием мышечной ткани, включающих полезные компоненты (витамины, минералы, волокна и т. п.), способствующие укреплению отдельных систем организма, улучшающие обмен веществ, продлевающие жизнь, предупреждающие риски распространённых болезней, сформулировали цель и задачи работы: проанализировать рынок инновационных ингредиентов, полуфабрикатов и продуктов питания, выявить их потенциальную востребованность и далее обосновать пути оптимального использования, переработки сырья в пищевой промышленности и индустрии общественного питания.
Объекты исследований
Пищевые волокна различных групп (нерастворимые, полурастворимые, нерастворимые) производства ООО «Рет-тенмайер» марки БирегСеР; волокнистый препарат на основе животного сырья (соединительной ткани); модельные системы пищевые волокна-вода; мясные рубленые полуфабрикаты типа котлеты «Домашние» (контрольные и с внесением пищевых волокон в разных соотношениях с основным сырьём); мясные рубленые полуфабрикаты (фрикадельки).
Результаты
В соответствии с вышесказанным, был выполнен маркетинговый анализ с помощью YandexWordStat по показателям статистики запросов - таблица 1 и данные онлайн опроса по проблеме восприятия, предпочтений инновационных пищевых продуктов животного происхождения) [26].
Год Статистика запросов
Мясные продукты Инновационные мясные продукты Пищевой композит Пищевые волокна Микроэлементы Витамины Фастфуд
2018/2019 25192 32 4 15340 86 728 4298 503
2020 23 424 7 10 16192
79165 5 003 537 19 534
2021 24 921 26 7 16 631 113 631 4 847 044 90 871
Анализ представленных табличных данных привёл к мнению, что ключевые вопросы, интересующие потребителя -это наличие в рационах витаминов, микроэлементов, пищевых волокон как факторов, позволяющих модифицировать традиционные рецептуры продукции. А с точки зрения перспективных технологий - создание физиологически функциональной пищевой и кулинарной продукции.
Прослеживаются тенденции варьирования спроса по годам на мясные продукты, функциональные ингредиенты.
Результаты анкетирования методом онлайн показали, что в исследованном сегменте (п « 80) употребляли систематически мясные кулинарные полуфабрикаты и изделия 88 %, не употребляли 10%.
Согласны с целесообразностью включения в рацион продуктов функционального назначения или профилактирующих 62%, нет - около 8%. Кроме того, части потребителей необходимо дополнительная информация о свойствах данных ингредиентов.
На вопрос, как Вы относитесь к включению в состав продукции физиологически функциональных компонентов, снижающий риск «болезней цивилизации» очень хорошо ответили 14%, хорошо ответили 21 %, нейтрально - 58 % и т. п. Однако зафиксированы и негативные ответы.
По поводу цены потребили в основной массе (порядка 85 %) предпочли бы цены в диапазоне 100-300 руб.
Изученная выборка оказалась неравнозначной по гендерному признаку (больше женщин - 73%, чем мужчин -27%). Социальный статус - в основном - средний.
На основании принципов гидролитической модификации сырья и других процессов (комбинированное действие щелочей, солей, кислот и т. п.) удалось
разработать схему изготовления белкового продукта в форме волокон. Условно она названа схема физико-химической конверсии сырья животного происхождения.
Показано, что способ обработки влияет на структуру и свойства препаратов. Гистологически продукт представлен в виде волокнистой массы, образующей трёхмерные конгломераты, сетки (рисунок 1 а, б). При термообработке вследствие плавления биополимеров, структура образует своеобразный гель (рисунок 1 в).
При анализе инфракрасных спектров данных продуктов можно выявить изменения спектральных полос абсорбции изученных белковых сред и сравнить их со стандартным продуктом - импортным желатином (Эг. Oatker). Наибольшие величины поглощения отмечены для полос, условно названных «амид-А», «амид-В», «амид-1», что вероятно, связано с валентными и другими колебаниями атомов, и это позволяет говорить о существенной степени гидролитической обработки, а в практическом плане - контролировать в производстве соответствующие технологические процессы и продукцию.
Технологические свойства волокон
Анализ структур различных волокон позволяет прогнозировать поведение пищевых систем и направлять его в требуемом направлении.
Исследовали не только животное сырьё, но и волокна различных групп (нерастворимые, полурастворимые и растворимые), технологические свойства которых представлены в таблице 2.
Следует отметить то, что фирма-изготовитель обеспечивает за счёт стабильности технологических процессов, стандартную длину и тонину волокон, их высокие гидратационные и абсорбирующие свойства, которые зависят в том числе от длины и тонины; возможность связывать жир и другие характеристики, представленные в таблице 2.
Учитывая сказанное, на этапе исследования технологических свойств пищевого сырья и пищевых волокон Supercel разных групп были установлены геометрические размеры, степень гидратации от 1:5 (нерастворимые) до 1:25 (растворимые), влагосвязывающая способность, абсорбция жира. Эти показатели весьма высоки, что позволяет им конкурировать на рынке.
Таблица 2 пищевых (ООО «Реттенмайер»)
Волокна а к яя длина >н, мкм яя толщина >н, мкм « т а дд ио 1_ ш х, .. нВ ш с , ^ <2 Ь ао со х 3 ^о соО ^ « ср и X я Р о (V т о н
1 * 1 * 2 5 1 с
^ а & ° о О т & ° о О т 1 1 о 3" " 5 ° г; « СО Ш Э !_ ° 1 ю £ < !_ «-5
WF 200 Р 250 25 1:8 8,3 6,9 72-98
Нераствомые WF300 Р 350 25 1:9 9,2 7,3 58-80
Пшеничные WF 400 Р 500 25 1:10 10,5 11 37,5-62,5
WF600 Р 80 20 1:5 4,2-5,5 3,7 200-240
Нерастворимые Овсяные 200 250 50-100 1-5 11,9 10,9 37-63
Полурастворимые ^ 200 200-350 - 1:8 15 - 250-400
Картофельные ^ 500 400-1000 - 1:8 15 - 80-250
Растворимые Р95 250 - 1:25 20 - 170
Рисунок 1. Гистологические структуры волокнистых препаратов (а, б — сетка волокон при разных увеличениях, масштаб указан внизу фото; в — препарат после термотропного гелеобразования)
Основные технологические данные по волокнам были заимствованы из документации производителя, согласно которым и проводили моделирование пищевых систем для их использования в составе мясных кулинарных полуфабрикатов и изделий.
При моделировании пищевых систем ПВ-вода установлена специфика гидратации волокон, выяснена специфика растворения. Волокнистые системы в структуре продукта образуют своего рода каркас, весьма прочно удерживающий влагу, а также, очевидно, мясной сок, бульон.
Так, влагосвязывающая способность пшеничных волокон может достигать 20 г воды на 1 г компонента. Помимо этого, ПВ хорошо влияют, в рамках обоснованных норм внесения, на текстуру замораживаемых мясных полуфабрикатов, видимо, препятствуя разрастанию крупных кристаллов.
Размерные параметры могут варьировать, что зависит от условий получения (лабораторный, промышленный способ) и влияют на структурно-механические свойства волокон. Следует отметить особенности архитектоники волокон разных групп, на основании этого можно подбирать волокна, контролировать их качество. Например, для структурирования рыхлого, водянистого мясного сырья (РББ) лучше подойдут пшеничные; картофельные волокна, возможно, сохранят объём котлет для бургеров, начинок для пирожков за счёт их влагоудерживаю-щих характеристик и свойства придания объёма начинкам.
Анализ реограмм приводит к мнению о реологической подвижности пищевых сред, которая особенно выражена для волокон картофельных и псиллиум, что позволяет их использовать для улучшения текстуры начинок, либо для регулирования вязкости мясной массы для полуфабрикатов и мясных фаршевых изделий, что в целом совпадает с данными Айме-сон А. [20].
На основании модельных опытов, были разработаны варианты рецептур с учётом требований нормативно-технических документов к функциональным продуктам, таблица 3.
Параметрами отклика при моделировании пищевых масс, были органо-лептические свойства вырабатываемых полуфабрикатов - котлет домашних. На данном этапе исследований за оптимум можно взять 2 и 3 рецептуры полуфабрикатов «Домашние».
Для фрикаделек уровни внесения ПВ несколько выше, что связано с необходимостью в большей степени фиксации
Таблица 3
Рецептуры мясных рубленых полуфабрикатов «Домашние»
Ингредиенты Масса нетто, г
Котлеты домашние (контроль) Котлеты с волокнами пшеничными WF400 Котлеты с волокнами пшеничными WF600 Котлеты с волокнами овсяными HF 200 Котлеты с волокнами картофельными KF200 Котлеты с волокнами Псиллиум P95
Фарш домашний 59,0 59,0 59,0 59,0 59,0 59,0
Сухари пшеничные 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0
Яйца куриные 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Хлеб пшеничный 13,0
Вода питьевая 20,0 33,0 33,0 28,0 30,0 33,0
Соль 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
Перец 0,1
Волокна пшеничные WF400 3,3
Волокна пшеничные WF600 3,3
Волокна овсяные HF 200 6,0
Волокна картофельные KF200 4,0
Волокна псиллиум P95 1,3
Выход
100,0
100,0
100,0 100,0 100,0
100,0
их текстуры. Рецептуры вырабатываемых полуфабрикатов представлены в таблице 4.
Общая органолептическая оценка полуфабрикатов в сумме составила 4,5 балла. Снижение значений данного показателя связано с несколько повышенной водянистостью поверхности образцов, содержавших волокна картофельные и псиллиум; в результате при хранении образцов возникают поверхностные деформации.
Цвет полуфабрикатов - светло-красный, равномерный; существенных изменений в текстуре, в том числе в степени упругости не отмечалось.
На наш взгляд, за счёт особых свойств, структуры высококачественных пищевых волокон (в частности, пшеничных и овсяных), процесс фаршеприготовления происходит в более рациональном режиме.
Рецептуры мясных рубленых
Волокна хорошо гидратировались, более равномерно измельчались в чаше блен-дера и, не отличаясь по текстуре и цвету от основной массы фарша.
По консистентным параметрам полуфабрикаты отличались, например, пшеничные волокна придавали массам более выраженные упругие свойства, в отличие от контрольных. Картофельные волокна и псиллиум способствовали более выраженным свойствам эластичности и геле-образования.
В результате анализа данных установлены хорошие органолептические свойства образцов мясных полуфабрикатов рубленых, отмечены преимущества опытных образцов, содержащих волокна соответствующих групп (пшеничных и овсяных), над контрольными в процессах фаршеприготовления, формования котлет и их тепловой обработки.
Таблица 4
полуфабрикатов (фрикадельки)
Ингредиенты
Масса нетто, г
о. о © ■
ио
^ m ©
1 1
и р
©
* £
= 9
^ ID
3 £
ио
^ m ©
и р
©
е0
o LJ-p ü
Фарш говяжий 82 82 82 82 82
Хлеб пшеничный 16
Вода 22 40 35 35 40
Мука 10 10 10 10 10
Волокна пшеничные WF400 4
Волокна пшеничные WF600 7
Волокна овсяные HF 200 7
Волокна картофельные KF200 5
Выход 110 110 110 110 110
Рисунок 2. Реограммы изученных модельных (гидратированных) систем Цэф.
10000
Градиент скорости сдвига ротора с-1 177,2
Результаты определения переваримости in vitro образцов мясных рубленых изделий Таблица 5
Переваримость, мг тирозина/100 г белка для продуктов с/без волокнами
Фермент Контроль Картофельные K3-KF200 Овсяные K4-HF200 Пшеничные K1-WF400
Пепсин 5,71 ± 0,14 5,53 ± 0,17 5,51 ± 0,13 4,58± 0,16
Трипсин 9,32± 0,16 9,03 ± 0,15 9,12 ± 0,17 8,53± 0,18
Общее значение 15,03 ± 0,15 14,56± 0,16 14,63 ± 0,16 13,11 ± 0,12
Картофельные волокна и псиллиум можно предложить для использования в производстве мучных кулинарных изделий, в том числе в качестве стабилизационных систем для фаршевых начинок, содержащих большое количество влаги.
Органолептический анализ дополняли реологические испытания. При измерении степени пенетрации выявлены определённые механические изменения, связанные с гидратацией модельных мясных сред, возможно, абсорбцией ли-пидов на пищевой матрице; однако в целом заметна повышательная тенденция в плане потребительских свойств.
В частности, анализ реограмм на рисунке 2 приводит к мнению о разнообразном физико-механическом поведении пищевых сред в заданном практическом диапазоне ротационного вискозиметра «Полимер РПЭ-1М». Например, для системы «пищевое волокно пшеничное - вода», на первом этапе наблюдали затруднение сдвига, когда эффективная вязкость при действии ротора резко снижалась.
Диапазон измерений эффективной вязкости - от 9240 до 2,2 Па*с. Такой особенности не наблюдалось для полурастворимых волокон картофельных. Однако общая реограмма для волокон картофельных свидетельствуют о большей эффективной вязкости, за счёт, видимо, особых, возможно, тиксотропных свойств данной реологически подвижной системы.
Анализ комплекса экспериментальных данных позволил выбрать рациональные варианты мясных рубленых полуфабрикатов (котлеты «Домашние») с включением картофельных, овсяных и пшеничных волокон.
Эксперименты in vitro (методика Покровского и Ертанова, в модификации МГУПП) по определению переваримости мясных рубленых изделий - «Домашние» после тепловой обработки, позволили выявить показатели переваримости в опытах in vitro (таблица 5).
В результате анализа экспериментов по определению переваримости котлет с различными пищевыми волокнами, было установлено, что данный показатель в контроле составил 15,03 ± 0,15 мг тирозина на 100 г белка; в экспериментальных образцах варьировался от 13,11 ± 0,12 мг тирозина на 100 г белка для волокон пшеничных K1-WF400 до 14,63 ±0,16 для волокон овсяных K3-HF200. Образец с волокнами овсяными K4-KF200 занимает промежуточное значение по данному показателю.
Следовательно, оптимальными ингредиентами - пищевыми волокнами (с учётом преимущества по переваримости)
для использования в мясных рубленых полуфабрикатах и кулинарных изделиях, следует считать К4-ИР200 с учётом того, что переваримость снизилась по сравнению с контролем незначительно - на 2,7%.
Несмотря на небольшое общее снижение переваримости, что вполне закономерно, для исследованных образцов котлет, с учетом пребиотического характера использованных ингредиентов, следует отметить следующие положительные аспекты их применения.
Изученные мясные рубленые полуфабрикаты и кулинарные изделия функционального питания способны: повышать функциональные возможности, включая состояние желудочно-кишечного тракта, в т. ч. моторику, эвакуацию пищи; снижать риски нарушений метаболизма, регулировать микробиоту кишечника; устранять избыток массы тела и т. п. [27]. Кроме того, волокнистые компоненты связывают ксенобиотики, в т. ч. токсичные элементы.
Известно, что волокна значительно увеличивают объём потребляемой пищи без увеличения калорийности, так как, впитывая воду, многократно увеличиваются в размерах [28], способству-
ют возникновению эффекта «насыщения». Кроме того, они создают «каркас» продуктов питания, могут играть роль заменителя жира [29]. Следовательно, можно констатировать, что результаты в целом соответствует данным источников по разработке технологий продуктов с функциональными свойствами [28, 30, 31, 32, 33].
Заключение
В рамках концепции здорового питания функциональные пищевые ингредиенты могут в значительной степени улучшить свойства и увеличить привлекательность для потребителя. Свойства волокон замещать липиды, снижать уровень холестерина, используются мясоперерабатывающими предприятиями для привлечения потребителей со всего мира, заботящихся о своём здоровье. Различные характеристики, включая ор-ганолептические (текстура, сочность и цвет), технологические (влагосвязы-вающая способность; реология и т. п.), биологические (переваримость), про-мышленно обработанных мясных продуктов, зависят при прочих равных условиях от уровней внесения диетических волокон.
Установлены особенности структуры и свойств волокон (длина, толщина, степень гидратации, ВСС и др.); изучены сложные пищевые системы с включением высококачественных волокон, что позволяет более направленно создавать рецептуры, применять их при моделировании мясных сред, содержащих комплекс пищевых веществ, что незаменимо в индустрии питания (особенно в сегменте фастфуд), когда нет возможности подать гарнир или это не принято в данном формате предприятий, и основное блюдо является носителем всех элементов питания, включая белки, ли-пиды, углеводы, клетчатку, пектины и т. п.
В развитие сказанного, изучение комплекса экспериментальных данных позволило подобрать рациональные варианты мясных рубленых полуфабрикатов (котлеты «Домашние») с включением картофельных, овсяных и пшеничных волокон. Последние отличаются значительным уровнем сенсорных показателей, физико-химических параметров и значений переваримости in vitro. Так, наибольшими показателями переваримости отличались изделия с включением овсяных и картофельных волокон. Однако пшеничные волокна обеспечивают пребио-тическую направленность разрабатываемым изделиям.
Таким образом, предложенные технологические решения обеспечивают производство мясных кулинарных полуфабрикатов и изделий, соответствующих требованиям технических регламентов и санитарных правил для предприятий общественного питания, технологической документации, в том числе по микробиологическим показателям.
Так как в последнее время общее понимание значимости мясных продуктов с добавлением пищевых волокон значительно возросло, следовательно, предложенные решения могут найти применение в производстве структурированных продуктов профилактической направленности, включая мясные кулинарные полуфабрикаты и изделия, колбасы, фрикадельки, студни, начинки для пирожков, дегидратированные продукты типа мясных снеков.
© КОНТАКТЫ:
Титов Евгений Иванович a titovpb@bk.ru Соколов Александр Юрьевич a alrs@inbox.ru
Литвинова Елена Викторовна a illusionse@mail.ru Шишкина Дарья Ивановна a shishkina.DI@rea.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
REFERENCES:
1. Ajuyah, A.O. Yield, lipid, cholesterol and fatty acid composition of spent hens fed full fat oil seed and fish meal diets / A.O. Ajuyah, R.T. Hardin // J. Food. Sci. - 2017. - V. 57 (2). - P. 345-355.
2. Duxbury, D.D. Fiber: Form follows function / D.D. Duxbury // Food Process. - 2016. - V. 54 (3). - P. 14-15.
3. Bouton, P.E. Effect of ultimate pH upon the water holding capacity and tenderness of mutton / P.E. Bouton, P.V. Harris // J. Food Sci. - 2017. - V. 36 (3). - P. 25-29.
4. Fogg, N.E. Relationship of electrophoretic pattern and selected characteristics of bovine skeletal muscle and internal temperature / N.E. Fogg, D.L. Harrison // J. Food Sci. - 2015. - V. 40 (1). - P. 18-24.
5. Halsted, C.H. Dietary supplements and functional foods: 2 sides of a coin / C.H. Halsted // Am.J. Clin. Nutr. - 2017. - V. 77. -P. 101-107.
6. Slavin, J.L. Plausible mechanisms for protectiveness of whole grains / J.L. Slavin // Am.J. Clin. Nutr. - 2019. - V. 70 (supp. 1). - P. 9-13.
7. Концепция здорового питания. Электронный ресурс. -Режим доступа: Шй:р://хп—7sbbhn4brhhfdm.xn - р1а1/ kontseptsiya-zdorovogo-pitaniya.html]. Дата обращения: 12.11.2019.
Kontseptsiya zdorovogo pitaniya [The concept of healthy eating]. Elektronnyy resurs. - Rezhim dostupa: [http://xn—7sb-bhn4brhhfdm.xn - p1ai/kontseptsiya-zdorovogo-pitaniya.ht-ml]. Data obrashcheniya: 12.11.2019.
8. Babu, N.P. Effect of cooking and storage on lipid oxidation and development of cholesterol oxidesin chicken meat / N.P. Babu, B.N. Kowale // Indian J. Poult. Sci. - 2016. - V. 29. - P. 54-57.
9. Chan, J.K. A forgotten natural dietary fiber: Psylliummucilloid / J.K. Chan, V. Wypyszyk // Cereal Foods World. - 2018. -V. 33. - P. 19-22.
10. Dawkins, N.L. Composition and physicochemical properties of chevon meat patties containing oat bran / N.L. Dawkins, O. Phelps // J. Food Sci. - 2018. - V. 64 (4). - P. 37-40.
11. Desmond, E.M. The effect of tapioca starch, oat fibre and whey protein on the physical and sensory properties of low fat beef burgers / E.M. Desmond, D.J. Trou // Lebensmittel Wiss. u-Technol. - 2018. - V. 31. - P. 23-27.
12. Dawkins, N.L. Comparative studies on the physicochemical properties and hydration behavior of oat gum and oatrim in meat-based patties / N.L. Dawkins, J. Gager // J. Food Sci. - 2016. - V. 66 (9). - P. 36-42.
13. Hipsley, E.H. Dietary fiber and pregnancy toxemia / E.H. Hipsley // Br. Med. - 2017. - № 2. - P. 20-22.
14. Fernandez-Gines, J.M. Meat products as functional food: A review / J.M. Fernandez-Gines // J. Food Sci. - 2017. - V. 70. -P. 7-13.
15. Anderson, J.W. Dietary fibre / J.W. Anderson // Food Sci. Technol. - 2018. - V. 15. - P. 54-57.
16. Eastwood, M.A. The physiological effect of dietary fiber: An update / M.A. Eastwood // Ann. Rev. Nutr. - 2017. - V. 12. -P. 29-33.
17. Chang, H.C. Optimizing quality of frankfurters containing oat bran and added water / H.C. Chang, J.A. Carpenter // J. Food Sci. - 2017. - V. 62 (1). - P. 14-17.
18. Неповинных, Н.В. Пищевые волокна: функциональ- Nepovinnykh, N.V. Pishchevyye volokna: funktsional'no-tekh-но-технологические свойства и применение в техноло- nologicheskiye svoystva i primeneniye v tekhnologiyakh pro-гиях продуктов питания на основе молочной сыворотки: duktov pitaniya na osnove molochnoy syvorotki: monografiya монография / Н.В. Неповинных, Н.М. Птичкина. - М.: [Dietary fibers: functional and technological properties and ap-ИНФРА-М, 2018. - 204 с. plication in food technologies based on milk whey: monograph]
/ N.V. Nepovinnykh, N.M. Ptichkina. - M.: INFRA-M, 2018. -204 p.
19. ГОСТ Р 54059-2010 Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования. Электронный ресурс. - Режим доступа: [http://docs.cntd.ru/document/1200085998].
GOST R54059-2010 Produkty pishchevyye funktsional'nyye. In-grediyenty pishchevyye funktsional'nyye. Klassifikatsiya i obsh-chiye trebovaniya [GOST R54059-2010 Functional food products. Food functional ingredients. Classification and general requirements]. Elektronnyy resurs. - Rezhim dostupa: [http:// docs.cntd.ru/document/1200085998].
20. Аймесон, А. Пищевые загустители, стабилизаторы, геле- Aymeson, A. Pishchevyye zagustiteli, stabilizatory, geleobrazovateli образователи / А. Аймесон. - Перевод С.В. Макарова. - [Food thickeners, stabilizers, gelling agents] / A. Aymeson. - Perev-СПб.: ИД «Профессия», 2012. - 408 с. od S.V. Makarova. - SPb.: ID «Professiya», 2012. - 408 p.
21. Rao, K.H. Effect of caseinases and refined wheat flour on quality of chicken nuggets form spent hens / K.H. Rao, R. R.B. Singh // Indian J. Anim. Sci. - 2017. - V. 67. - P. 104-106.
22. Beecher, G.R. Phytonutrients role in metabolism: Effects on resistance to degradative process / G.R. Beecher // Nutr. Rev. -2019. - V. 57. - P. 14-15.
23. Hughes, E. Effect of fat level, oat fiber and carrageenan on frankfurters formulated with 5, 12 and 30% fat / E. Hughes, S. Cofrades // Meat. Sci. - 2017. - V. 45 (3). - P. 63-71.
24. Anderson, J.W. Dietary fibre / J.W. Anderson // Food Sci. Technol. - 2018. - V. 15. - P. 54-57.
25. Sadler, M.J. Meat alternatives-market development sand health benefit / M.J. Sadler // Trends Food Sci. Technol. - 2016. -V. 15. - P. 51-55.
26. Анкета. Электронный ресурс. - Режим доступа: [https:// Anketa. Elektronnyy resurs. - Rezhim dostupa: [https://docs. docs.google.com/forms/d/1_Ie1fxsLaeLUZHFOUSIPHeTT- google.com/forms/d/1_Ie1fxsLaeLUZHFOUSIPHeTTmIBHg-mIBHg1BH0za0snFCloc/edit#respons]. 1BH0za0snFCloc/edit#respons].
27. Пырьева, Е.А. Роль и место пищевых волокон в струк- Pyr'yeva, Ye.A. Rol' i mesto pishchevykh volokon v strukture pi-туре питания населения / Е.А. Пырьева, А.И. Сафроно- taniya naseleniya [The role and place of food fibers in the struc-ва // Вопросы питания. - 2019. - Т. 88. - № 6. - С. 5-9. ture of the population's nutrition] / Ye.A. Pyr'yeva, A.I. Safrono-
va // Voprosy pitaniya. - 2019. - T. 88. - № 6. - Р. 5-9.
28. Moreira, J.B. Antioxidant ultrafine fibers developed with microalga compounds using a free surface electrospinning // J.B. Moreira, L.T. Lim, E.D.R. Zavareze et. al. // Food Hydrocolloids. - 2019. - V. 93. - P. 131-136.
29. Claus, J.R. Low-fat, high added water bologna formulated with texture-modifying ingredients / J.R. Claus, M.C. Hunt // J. Food Sci. - 2018. - V. 56 (3). - P. 23-27.
30. Долматова, О.И. К вопросу об использовании пище- Dolmatova, O.I. K voprosu ob ispol'zovanii pishchevykh volokon
вых волокон в сметанном продукте / О.И. Долматова, v smetannom produkte [On the use of food fibers in sour cream
А.В. Дошина // Техника и технология пищевых произ- product] / O.I. Dolmatova, A.V. Doshina // Tekhnika i tekhnologi-
водств. - 2019. - № 2 (49). - С. 177-343. ya pishchevykh proizvodstv. - 2019. - № 2 (49). - Р. 177-343.
31. Лисицын, А.Б. Теория и практика переработки мяса. Под общ. ред. академика РАСХН А.Б. Лисицына. 2 изд. / А.Б. Лисицын, Н.Н. Липатов, Л.С. Кудряшов, В.А. Алек-сахина, И.М. Чернуха. - М.: Эдиториал сервис, 2008. -308 с.
Lisitsyn, A.B. Teoriya i praktika pererabotki myasa. Pod obshch. red. akademika RASKHN A.B. Lisitsyna. 2 izd. [Theory and practice of meat processing. Under total. ed. Academician of the Russian Academy of Agricultural Sciences A.B. Lisitsyn. 2nd ed.] / A.B. Lisitsyn, N.N. Lipatov, L.S. Kudryashov, V.A. Aleksakhina, I.M. Chernukha. - M.: Editorial servis, 2008. - 308 p.
32. Рогов, И.А. Синбиотики в технологии продуктов питания: Rogov, I.A. Sinbiotiki v tekhnologii produktov pitaniya: mono-монография / И.А. Рогов, Е.И. Титов, В.И. Ганина и др. - grafiya / I.A. Rogov, E.I. Titov, V.I. Ganina i dr. - M.: MGUPB, М.: МГУПБ, 2006. - 218 с. 2006. - 218 p.
33. Dzudie, T. Common bean flour as an extender in beef sausages / T. Dzudie, J. Scher // J. Food Eng. - 2019. - V. 52. - P. 53-57.
