CC BY
23
УДК: 637.5/637.073 Табл. 1. Библ. 11.
| ЯВЛЕНИЕ АДГЕЗИИ * В ТЕХНОЛОГИИ МЯСОПРОДУКТОВ: 3 МЕХАНИЗМ, ЗНАЧЕНИЕ, < СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Жаринов А.И., доктор техн. наук, Ведущий специалист направления «Мясные продукты», Матвеев Ю.А., Директор направления «Полуфабрикаты» ООО «Группа Компаний ПТИ»
Ключевые слова: адгезия, мясные системы, механизм, физико-химические, технологические факторы, способы регулирования
Реферат
Представлены обзорно-аналитические данные, характеризующие особенности процесса адгезии в мясных системах и влияние основных физико-химических и технологических факторов на величину адгезионного взаимодействия; сформулированы рекомендации по регулированию значений адгезии для колбасных изделий и реструктурированных мясопродуктов.
THE ADHESION PHENOMENON IN THE PRODUCTION TECHNOLOGY OF MEAT PRODUCTS: MECHANISM OF ACTION, SIGNIFICANCE, METHODS OF REGULATION
Zharinov A.I., Matveev Y.A.
«PTI Group of Companies» LTD
Key words: adhesion, meat systems, mechanism, physicochemical, technological factors, methods of regulation
Summary
The article presents an overview and analytical data, which characterize features of the adhesion process in the production of meat systems, as well as an influence of the main physicochemical and technological factors on the magnitude of adhesion interaction. Recommendations on the adhesion values regulation are formulated for sausages and restructured meat products.
Современный процесс производства мясопродуктов характеризуется разнообразием как используемых видов основного сырья, ингредиентов, пищевых добавок, так и широким спектром применяемых колбасных оболочек, покрытий и упаковочных материалов, вступающих в контакт с сырьевыми полуфабрикатами, мясными системами или готовыми изделиями в ходе технологической обработки либо при их хранении. От характера этого контакта/адгезии во многом зависит внешний вид, консистенция, вероятность появления синерзиса, величина потерь массы при хранении у обширной группы мясных изделий и, особенно, у реструктурированных и формованных продуктов, рулетов, колбас в полимерных оболочках, изделий, поступающих в реализацию после удаления оболочки и т.п.
Авторам данного обзорно-аналитического материала представлялось целесообразным рассмотреть научно-практические основы процесса адгезионного взаимодействия в пищевых системах и оценить влияние базовых физико-химических и технологических факторов, характерных для мясоперерабатывающих производств, на величину адгезии.
Как известно [1, 2], свойства и устойчивость гетерогенных коллоидных систем, к которым относятся и мясные системы, в первую очередь зависят от типа и количества химических связей, образующихся между средой и высокомолекулярными компонентами (белками и полисахаридами) дисперсной фазы.
Адгезия и когезия относятся к показателям, характеризующим эти силы. При этом адгезия представляет собой поверхностное явление, возникающее на границе раздела фаз и характеризует степень прилипания поверхностей тел, а когезия дает представление о силах сцепления частиц непосредственно в физическом теле [3].
Величина адгезионного взаимодействия может быть выражена через показатели липкости, значения силы отрыва поверхностей либо работу адгезии, а значения коге-зии у пищевых систем - через вязкость.
Адгезия многопланова и возникает при контакте твердых тел с жидкостями (явления смачивания, поверхностного натяжения), с пленками (покрытия, краски, клей) либо с частицами. В пищевых дисперсных системах большей частью имеют дело с адгезией частиц, входящих в состав фазы, представляющей собой комплекс молекул белков и полисахаридов, обладающих различными видами химических связей (-ОН, -МН2, СООН, -БН, -Б-Б-, -Н+ и др.) и определенным энергетическим потенциалом. Наличие этих групп повышает поверхностную адгезию, формирует реологические характеристики фаршей, структурно-механические свойства готовых мясопродуктов, предопределяет степень прилипаемости мясных изделий к колбасным оболочкам, упаковочным материалам и т.д. [4].
Установлено, что величины адгезии и ко-гезии коррелируют с соотношением гидрофобных и гидрофильных групп: чем больше гидрофобных групп, тем ниже адгезия.
Применительно к практике мясоперерабатывающего производства физико-химические и технологические факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на величину адгезии, можно условно подразделить на несколько групп.
Наиболее значимым является фактор, связанный со спецификой химического состава исходного мясного сырья и мясных систем, и, в частности, обусловленный наличием в них различных белков, проявляющих свойства поверхностно-активных веществ (ПАВ). Концентрируясь на границе раздела фаз, ПАВ снижают поверхностное натяжение, улучшают смачивание поверхностей, повышают вязкость, усиливают адгезию [7].
Содержание белка в мясном сырье зависит от вида животных и птицы, породы, условий откорма и содержания, возраста, упитанности, части туши и варьирует в диапазоне от 8 % до 22 %. При этом традиционно считают, что величина адгезионного взаимодействия прямо пропорциональна содержанию белка в мясе и в системах на его основе.
На наш взгляд, данное утверждение нуждается в более детальном рассмотрении, т.к. во многих случаях высокое содержание белка в исходном сырье еще не свидетельствует о наличии у него хороших ФТС, что объясняется широким разнообразием белков, входящих в его состав. В частности, общий белок мяса может быть представлен протеинами (более 80 фракций) мышечной, соединительной, хрящевой, костной тканями и крови, находящихся в различных соотношениях и существенно различающихся по функциональному потенциалу. При этом с технологической точки зрения наиболее значимыми количественно и по степени участия в формировании гелеобразующей, водосвязывающей, эмульгирующей и адгезионной способностями являются соле-, водорастворимые фракции таких миофи-бриллярных и саркоплазматических белков мышечной ткани, как миозин, миоген, альбумины и глобулины. В практической деятельности регулирование свойств мясных систем осуществляют, ориентируясь, в первую очередь на эти белковые фракции, путем выбора определенных технологических параметров, позволяющих максимально реализовать их физико-химический и функциональный потенциал [7].
Например, введение нейтральных и щелочных водорастворимых пищевых фосфатов в мясные системы позволяет осуществить такие процессы, как сдвиг рН среды от изоточки мышечных белков, диссоциацию актомиозинового комплекса и связывание катионов кальция, что в свою
очередь обеспечивает повышение реакционной активности протеинов, увеличение уровня водосвязывающей, гелеобразую-щей и адгезионной способностей. В зависимости от характера влияния на степень адгезионного взаимодействия белков мясного сырья с колбасными оболочками или пленками пищевые фосфаты (при дозировке 0,4 %) могут быть расположены по снижению выраженности адгезии в следующей последовательности: пирофосфаты > триполифосфаты > ортофосфаты > гексаме-тафосфаты. Показано, что гексаметафосфа-ты практически не оказывают на характер адгезионного взаимодействия никакого влияния, т.е. уровень липкости фаршей, приготовленных с их использованием, адекватен значениям, характерным для бесфосфатных колбасных фаршей [6].
Добавление хлорида натрия к мясному сырью с последующей выдержкой его в посоле либо с применением массирования приводит к повышению растворимости белков и, соответственно, к увеличению ВСС, величины адгезии и когезии. Особенно существенно возрастает адгезия в присутствии соли в количестве от 0,75 % до 2,5 %; превышение концентрации хлорида натрия (>2,5 %) приводит к снижению величины адгезионного взаимодействия мясного сырья и оболочек/пленок [6].
Температурный фактор оказывает существенное влияние на состояние миофибрил-лярных белков, которые проявляют оптимальные ФТС в интервале от 0°С до +8°С; при более высоких температурах активность миозина снижается, что приводит к резкому ухудшению его функциональных свойств, включая падение адгезионной способности.
Принимая во внимание многоком-понентность рецептурного состава мясопродуктов, следует отметить, что в современных мясных системах в реализации коллоидно-химических процессов принимают участие не только нативные протеины собственно мясного сырья, но и входящие в состав рецептур разнообразные водорастворимые биополимеры растительного и животного происхождения.
Данные, представленные в таблице 1, свидетельствуют о том, что некоторые их них обладают весьма выраженной адгезионной способностью.
Установлено, что чем больше молекулярная масса гелеобразователя и выше его
Изменение ве в зависимости от вида и к
концентрация в системе, тем сильнее проявляется адгезионное взаимодействие [8].
В производственно-технологических условиях степень адгезии во многом может зависеть от параметров отдельных технологических операций. В частности, при увеличении степени измельчения исходного сырья, т.е. повышении уровня гомогенизации клеточных структур мяса, сопровождающемся выходом белков в дисперсионную среду и увеличением площади контакта фарша с поверхностями, адгезия возрастает.
Осуществление вакуумирования также позволяет существенно повысить адгезию.
Операция осадки обеспечивает снижение уровня энтропии в мясной системе, тиксотропное восстановление химических связей (в первую очередь - водородных), увеличение их количества и упрочнение структурной матрицы, что в итоге повышает значения водосвязывающей способности и липкости; чем больше продолжительность выдержки фаршей на осадке, тем выше адгезия фаршей к оболочке.
При проведении термообработки колбас на величину адгезии могут оказывать влияние параметры нагрева. Как правило, чем ниже температура греющей среды и больше продолжительность воздействия, тем ниже адгезия (что реализуется в практике в виде ступенчатых режимов термообработки и дельта-варки). Применение высоких температур нагрева и одновременно пониженных значений относительной влажности воздуха (ниже 20 %) при интенсивном движении воздуха в камере (V > 2,5 м/сек) может вызвать активную денатурацию белков в поверхностных слоях колбасных батонов, что приведет к их выраженной адгезии к оболочке.
На этапе охлаждения мясопродуктов следует контролировать температуру охлаждающей воды (не выше 14-16 °С), скорость охлаждения (например, для сосисок - 5-7°С/мин) и температуру в центре: после водяного охлаждения - 18-25°С, после воздушного - 8-12°С и при хранении 4±4°С. Нарушение рекомендуемых режимов (особенно, сокращение продолжительности фазы водяного душирования) также, как и хранение колбасных изделий в паро-, газопроницаемых оболочках в условиях интенсивного воздухообмена (высокая скорость движения воздуха, сквозняки), как
Таблица 1
чины адгезии центрации препаратов [5]
Вид адгезива Концентрация раствора адгезива, %
Исх. р-р 0,5 0,8 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,5 3,0
Прочность адгезии, кПА
Желатин - 3,8 5,4 6,8 - 9,9 - - - -
Крахмал картофельный - - - 1,5 1,8 - 2,4 2,7 4,1 5,4
СБИ Супро 500Е - - - 1,4 - - - 2,9 - 3,6
Плазма крови 2,4 - - - - - - - - -
правило, приводит не только к повышению адгезии, но и к появлению морщинистости.
Одним из характерных примеров влияния адгезии на качество мясопродуктов являются участившиеся случаи слабой удерживаемости и последующего выпадения из фаршевой массы крошки шпика при нарезке готовых структурных колбас. Анализ показывает, что низкая адгезия (при-липаемость) к поверхности шпика мясной эмульсии может быть обусловлена:
□ малым содержанием ПАВ в составе фарша либо слабой функциональной активностью эмульгаторов. В частности, данный эффект вызывает, как правило, использование при приготовлении фарша тримминга с низким содержанием мышечных белков говядины с длительным периодом низкотемпературного хранения, либо мяса с признаками РББ;
□ недостаточной концентрацией поваренной соли и/или фосфатов;
□ использованием шпика с влажной поверхностью и/или имеющего низкую температуру плавления (менее 30-32 °С), и содержащего в жировой ткани более 15-17 % воды;
□ введением при куттеровании завышенного количества водо-ледяной смеси;
□ недостаточно хорошим распределением крошки шпика при перемешивании в тонкоизмельченной части фарша;
□ чрезмерно высокими значениями рН (> 6,8) у фаршевой массы.
В результате анализа, проведенного авторами на базе группы мясоперерабатывающих предприятий, было выявлено, что в технологической практике для повышения степени адгезии и предотвращения выкрашивания крошки шпика из фаршевой основы, наряду с контролем за состоянием вышерассмотренных факторов, применяют следующие приемы:
□ ошпаривание шпика перед закладкой в куттер (что обеспечивает образование в поверхностном слое некоторого количества ди- и моноглицеридов, способных выполнять функцию эмульгатора);
□ грубое измельчение шпика перед технологическим использованием и перемешивание его с комплексными пищевыми добавками, упрочняющими клеточную структуру жировой ткани, повышающими температуру плавления и улучшающими степень прилипаемости кусочков шпика к мясной фаршевой основе колбас. В состав такого рода комплексных пищевых добавок входят насыщенные жирные кислоты высшего ряда - стеариновая, миристиновая, пальмитиновая и др., или их эфиры/соли, а также растворимые гидроколлоиды и пищевые волокна.
□ сухой посол, кратковременное копчение либо замораживание до -30 °С (с последующей выдержкой при этой температуре в течение 3-5 суток) для
2017 | №3 ВСЕ О МЯСЕ
упрочнения клеточной структуры легкоплавкого жира;
□ подсушивание поверхности шпика (в камерах при температуре 10-20 °С и относительной влажности воздуха 10-50 %) перед его внесением в состав колбасных фаршей;
□ проведение глубокого вакуумирования фарша в конце куттерования после внесения крошки шпика (1-2 оборота чаши, работа в режиме перемешивания). При производстве деликатесных и,
особенно, реструктурированных изделий величина адгезии предопределяет монолитность готовой продукции, ее структурно-механические свойства и органолепти-ческие показатели.
С учетом особенностей технологии производства данной группы мясопродуктов на степень адгезионного взаимодействия кусков цельномышечного сырья будут оказывать влияние, наряду с вышерассмотрен-ными, такие факторы как: композиционный состав рассолов, их рН, вязкость и температура; количество вводимого рассола и, особенно, выбранные режимы механической обработки (массирование/тумблирование), продолжительность выдержки сырья перед термообработкой и параметры нагрева. В частности, в результате механической обработки, сопровождающейся частичным разрушением мышечных волокон и деформацией и разрывом соединительной ткани, происходит размягчение и разволокнение их структуры с выделением соле- и водорастворимых белков на поверхности кусков мяса. Образовавшийся экссудат - тонкий слой растворимых мышечных белков - выполняет функцию склеивающего вещества, повышает адгезию и связующую способность отдельных кусков мяса, обеспечивает получение монолитности у реструктурированных изделий после последующей термообработки и охлаждения. Наилучшую адгезионную способность проявляют экссудаты, содержащие 10-15 % белка и не более 80 % воды и 5 % жира. Наличие в экссудате 2-3 % поваренной соли и 0,3-0,5 % пищевых фосфатов существенно усиливает его связующую способность [9]. Для формованных мясных изделий степень адгезии может варьировать в зависимости от величины давления вытеснения сырья при заполнении оболочек, либо давления подпрессовывания формованной продукции (как до, так и после термообработки).
Безусловно, адгезионная способность мясных систем предопределяется состоянием рабочих/контактных поверхностей, которые могут быть гладкими, шероховатыми, пористыми, сухими или влажными.
С учетом особенностей состояния поверхности в мясоперерабатывающем производстве дифференцируют колбасные оболочки, упаковочные материалы и контактные поверхности.
В частности, по величине адгезионного взаимодействия оболочки ранжируют следующим образом:
Кишечная Белкозин, натурин
Натуральная
Коллагеновые
Целлофан, фибруоз Полиамиды, криолон и др.
Целлюлозные
Полимерные
При производстве полукопченых и варенокопченых колбас используют оболочки со средним уровнем адгезии; для сырокопченых и сыровяленых -с высокой степенью адгезии, хорошими паро-, газо- и влагопроницаемостью. В зависимости от типа и марки колла-геновые, целлюлозные и полиамидные оболочки характеризуются различным уровнем адгезии (включая легкосъемные). Увеличение степени адгезии достигается нанесением на внутреннюю поверхность оболочки белоксодержащих покрытий с заданной концентрацией и толщиной. В случае необходимости для снижения адгезии рекомендуют проводить кратковременное замачивание оболочки в слабом растворе уксусной кислоты.
При этом следует иметь в виду, что при работе с колбасными оболочками необходимо соблюдать правила их подготовки перед заполнением, учитывать рекомендуемые давления вытеснения и скорость подачи фарша при шприцевании, контролировать коэффициенты переполнения, знать степень усадки оболочек и т.п.
Увеличение потребительского спроса на мясную продукцию в сервировочной нарезке либо фасованном виде привело к востребованности легкосъемных оболочек и упаковочных материалов с низким уровнем адгезии, к систематизации известных средств и способов регулирования величины адгезии в производственных условиях. Установлено, что одной из банальных причин высокой адгезии фарша может быть оболочка, пересохшая при нарушенных параметрах хранения. Затруднения при съеме оболочки у сосисок на пиллере обусловлены, как правило, слишком низкой температурой (ниже + 10 °С) продукции, либо наличием сухой оболочки. Для улучшения процесса снятия сосисочной оболочки на пиллере при приготовлении в фарш сосисок могут быть добавлены так называемые пиллинг-агенты (pilling agents), обладающие антиадгезивными свойствами. К таким веществам относятся полисахариды с линейной конфигурацией молекул - пектины, инулин, карбоксиметилцеллюлоза, многоатомные спирты/полиолы (глицерин, со-рбитол и т.п.) [10]. В частности, в качестве пиллинг-агента может быть использована пищевая смесь «Камецель Bio» в дозировке 0,5 % к массе колбасного фарша [11].
Эффект снижения адгезии можно также получить за счет увеличения содержания воды либо жира в составе фарша, введе-
ния в рецептуру горчицы или препаратов альгината натрия, сократив продолжительность осадки колбас.
В связи с масштабным применением вакуум-упаковки при хранении и реализации мясопродуктов, что сопровождается появлением синерезиса (сжатие, выпрессо-вывание мясного сока и т.п.), фирма Силд Эйр предлагает специальные упаковочные материалы с очень высокой адгезией вследствие чего вода/сок остаются внутри продукта.
Необходимо отметить, что в условиях пищевых производств для повышения эффективности проводимой санитарно-гигиенической обработки оборудования и инвентаря и для снижения технологических потерь широко применяют специальные материалы и покрытия с низкими значениями поверхностного натяжения, т.е. обладающие антиадгезионными свойствами: фторопласты, полиолефины, поливинилхло-риды, полиамиды, поливинилацетаты, нержавеющие стали, металлизированные пленки (фольга), гидрофобизирующие кремнийорганические соединения типа (СН3)п *БЮт для получения селиконизиро-ванных поверхностей, а также смазки на основе растительного масла/жира и эмульгаторов - лецитина либо моноглицеридов.
Авторы надеются, что представленный в данной статье анализ позволит специалистам - производственникам оценить значимость отдельных физико-химических и технологиче-ских факторов, влияющих на величину адгезии и сделать объективный выбор параметров, обеспечивающих получение продукции с заданными показателями качества.
© КОНТАКТЫ:
Жаринов Александр Иванович Матвеев Юрий Александрович V +7 (495) 786-85-65
