Анализ структуры и качества белково-жировой эмульсии с порошком из плодов шиповника

Для создания качественных фаршевых мясных продуктов с высокими функциональнотехнологическими характеристиками рекомендуется введение в рецептуру фарша белковых добавок на основе натурального сырья. Белковые добавки, как правило, вносят в составе предварительно сформированной смеси эмульсионного типа с жировыми составляющими. В качестве белковых добавок предлагаются готовые препараты с высокими гелеобразующими и эмульгирующими свойствами. Жировыми компонентами служат натуральный животный внутренний жир, растительные масла и их комбинирование [1-5].

В настоящее время встречается много научных работ, в которых рекомендуют внесение в состав смесей природных добавок, содержащих биологически активные вещества [6-8].

Авторами в статье [1] предложено использование в составе эмульсии из соевого белкового изолята, свиного шпика и воды дополнительно растительного сырья - льняной муки, которая имеет высокую пищевую ценность и может обогатить готовый продукт биологически активными веществами льняной муки. Предложен следующий состав: соевый изолят, льняная мука, шпик боковой свиной и вода в соотношении 1:1:3:6.

Предложена разработка белково-жировой эмульсии (БЖЭ) с более высокой стабильностью, чем у аналогов. При разработке технологии белково-жировой эмульсии было использовано следующее сырье: подсолнечное масло с высоким содержанием жира, водный раствор животного белкового продукта «Кат-гель 95». Эмульсию получали с использованием устройства для кавитационного измельчения жидких пищевых сред и воды. Проведенные исследования позволили рекомендовать замену от 15 до 20 % мясного сырья на полученную эмульсию в рецептуре колбасных изделий. Замена мясного сырья в составе продукта разработанной белково-жировой эмульсией способствовала улучшению качественных характеристик готового продукта, повышению стабильности сосисок при хранении, улучшению органолептических свойств, снижению калорийности содержания мясных продуктов; снижению риска появления дефектов [5].

В статье [6] на основе исследований проведен анализ белковых компонентов различной природы в качестве компонентов белково-жировых эмульсий для моделирования рациональных рецептур. Исследованы образцы эмульсий с использованием жировых компонентов и частичной заменой животных жиров витаминизированными купажированными растительными маслами. По результатам исследований влияния рецептурных компонентов на качество смесей были разработаны рецептуры многокомпонентных белково-жировых эмульсий, включающих витаминизированные купажированные растительные масла и белковые компоненты: «Белкотон А91», «Форвард 450», «Супро 500Е». На основе полученных экспериментальных данных определены рациональные параметры эмульгирования: скорость процесса -3000 об/мин, общая продолжительность процесса - 6...10 мин, а также установлено, что содержание мясных паштетов целесообразно обогащать белково-жировыми эмульсиями в количестве 15...20 %.

В работе [7] приведены результаты решения оптимизационной задачи по разработке рецептуры эмульсии с введением муки, селенированной путем проращивания зерен пшеницы в воде с раствором селенита натрия. В результате проведенных исследований получен состав эмульсии, обогащенной биодоступным микроэлементом селеном.

Предложено использование в составе комбинированной эмульсии растительного морского сырья - водорослей ламифарэн, что обогащает белково-жировую эмульсию важными эссенциальными микро- и макроэлементами морских водорослей [8].

Для создания эмульсии с высокими функционально-технологическими характеристиками необходимо в процессе приготовления эмульсии обеспечить достижение определенной степени дисперсии [9, 10]. Во ВНИИМПе был предложен метод исследования структуры эмульсии и определения дисперсности системы микрофотографированием и обработкой полученных данных. Результаты позволяют обосновать параметры получения эмульсии с высокими функционально-технологическими характеристиками [9].

Для обогащения эмульсий, предназначенных для введения в фаршевые мясопродукты, рекомендуют использовать растительное сырье, богатое биологически активными веществами. В работе предложено внесение пищевого сырья - шиповника вида Rosa davUrica, которое богато эссенциальными микронутриентами [11, 12].

На основании вышесказанного целью работы явилось изучение влияния продолжительности гомогенизации эмульсии на структурные характеристики белково-жировой эмульсии, обогащенной биологически активными веществами плодов шиповника.

Материалы и методы исследований

Объектами исследования служили порошок сухой из плодов шиповника Даурского, белково-жировая эмульсия.

Подготовку добавки в виде порошка из плодов шиповника осуществляли следующим образом: плоды шиповника тщательно сортировали по качеству. Затем отсортированные, полноценные плоды тщательно промывали холодной водой не более 5–7 мин во избежание потерь витамина С. Затем мытые плоды высушивали при умеренных температурах (не более 80 ° C), доводя в них содержание влаги до 13–15 %. Далее плоды измельчали, проводили отсеивание семян и волосков. Очищенное от семян и волосков сырье подсушивали до содержания влаги 10 % и тонко измельчали на аппаратах в порошкообразный продукт. Полученный порошок тщательно упаковывали в стеклянную темную тару.

Для изготовления БЖЭ в качестве эмульгирующего компонента использовали белковый препарат Скинпрот А-105. Характеристики препарата: порошок светло-кремового цвета, рН (10 %-ный раствор) 6,8. Пищевая ценность, на 100 г: белок – 91 г, жир – 12 г, влага – 3 г.

В работе использованы стандартные методы исследования [13, 14]. Органолептическую оценку образцов проводили визуально. Комплекс оценки органолептических показателей включал в себя: внешний вид, вкус, запах, цвет. Массовую долю белка определяли фотометрически. Метод определения массовой доли жира – метод Сокслета (ГОСТ 23042), массовой доли влаги – высушиванием. Водо- и жироудерживающие способности (ВУС и ЖУС) – термогравиметрическим методом. Стабильность белково-жировой эмульсии при тепловой обработке – методом Карпентера. Амперометрическим методом анализировали суммарное содержание антиоксидантов (ССА) на приборе «Цвет Яуза-01-АА» [15]. Предельное напряжение сдвига (ПНС) определяли на пластометре методом погружения конуса в образец. Содержание каротиноидов - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Значение перекисного числа определяли реакцией взаимодействия продуктов окисления жиров сырья с йодистым калием в растворе уксусной кислоты и хлороформа, с последующим количественным определением выделившегося йода раствором тиосульфата натрия титриметрическим методом (ГОСТ Р 51487-99). Микроструктуру образцов эмульсий и степень диспергирования порошка шиповника в объеме эмульсии определяли с использованием оптического микроскопа по методике ВНИИМПа [9], данные обрабатывали с помощью программы Microsoft Exel.

Результаты исследования и их обсуждение

Для обогащения мясопродуктов биологически активными веществами с антиоксидантными свойствами в работе предложено внесение в белково-жировую эмульсию сухого порошка плодов шиповника Rоsa davurica, качественные характеристики которого представлены в таблице 1.

Таблица 1

Качественные характеристики порошка

Наименование показателя	Значение
Внешний вид	сыпучая масса
Вкус и запах	сладковато-кислый, травяной с ноткой сладкого цветочного
Цвет	коричневый или красно-оранжевый

Сенсорный анализ показал, что порошок имел коричневый цвет с травяным ароматом, отличался сладковато-кислым вкусом.

Для внесения порошка в рецептуру фаршевого мясопродукта было предложено предварительное эмульгирование порошка шиповника в составе белково-жировой смеси. В качестве эмульгирующего компонента использовали белковый препарат Скинпрот А-105, а в качестве жирового компонента - оптимизированная смесь животного и растительного жиров. Была принята традиционная рецептура БЖЭ (вода:жир:белковая составляющая 45,5:45,5:9). В опытном варианте было предусмотрено введение 1 % порошка шиповника.

На первом этапе для обоснования параметров приготовления БЖЭ было изучено влияние продолжительности гомогенизации эмульсии на его структурные показатели. На рисунке 1 представлено изменение стабильнoсти эмульсии после тепловой обработки.

Продолжительность гомогенизации БЖЭ, мин

□ контроль в опыт

Рисунок 1 – Влияние продолжительности гомогенизации на изменение стабильнoсти БЖЭ

Полученные данные свидетельствовали о том, что через 6 мин гомогенизации наблюдалась максимальная стабильность эмульсии как в контрольном, так и в опытном образцах. Далее были изучены значения показателя предельное напряжение сдвига контрольного и опытного образцов эмульсии, представленные на рисунке 2.

Продолжительность гомогенизации БЖЭ, мин контроль - о - опыт

Рисунок 2 – Влияние продолжительности гомогенизации на значение предельного напряжения сдвига эмульсии

Представленные на рисунке 2 данные свидетельствовали о том, что в опытном образце с введением порошка шиповника в начальным период гомогенизации значение предельного напряжения сдвига было чуть ниже, затем сдвиговые характеристики опытного образца с 6-й мин приближались к значениям контрольного.

Далее была проанализирована степень распределения порошка сухого из плодов шиповника в объеме БЖЭ путем изучения микроструктуры эмульсии при гомогенизации от 2 до 8 мин. Данные представлены на рисунках 3–6.

Рисунок 3 – Структура эмульсии с сухим порошком из плодов шиповника через 2 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25)

Рисунок 4 – Структура эмульсии с сухим порошком из плодов шиповника через 4 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25)

Рисунок 5 – Структура эмульсии с сухим порошком из плодов шиповника через 6 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25)

Рисунок 6 – Структура эмульсии с сухим порошком из плодов шиповника через 8 мин гомогенизации (ув. 10х/0,25)

Представленные на рисунках 3–6 изображения БЖЭ свидетельствовали о том, что увеличение продолжительности гомогенизации способствовало равномерному распределению порошка в объеме эмульсии. Через 2 мин порошок был распределен крупными частицами, затем через 4 мин размеры частиц уменьшались и уже через 6–8 мин наблюдалось равномерное распределение мелких частиц порошка в объеме эмульсии. Были проанализированы процентные соотношения частиц порошка, представленные на рисунке 7.

Размер жировых частиц, мкм

□ 2 мин □ 4 мин и 6 мин □ 8 мин

Рисунок 7 – Объем жировых частиц в зависимости от продолжительности гомогенизации эмульсии

Отмечено большое количество крупных, более 6 мкм, частиц порошка (78 %) через 2 мин гомогенизации. К этому времени частицы еще оставались соединенными в более крупные массы. Через 4 мин распределение порошка было более равномерным, хотя частицы свыше 6 мм оставались в преимуществе и составляют 60 % от общего объема. Наблюдалось увеличение количества частиц диаметром 4–6 мкм (22 %).

Дальнейшее увеличение продолжительности гомогенизации до 6 мин вызывало равномерное распределение порошка шиповника, уменьшение диаметра частиц. Так, доля частиц размером свыше 6 мкм снизилась до 6 %, значительно возросло количество мелких частиц размером до 2 мкм (62 %). Смесь стала равномерно окрашенной. Дальнейшее увеличение продолжительности перемешивания способствовало увеличению количества мелких частиц до 84 %. На основании исследования влияния продолжительности гомогенизации БЖЭ на структурные характеристики эмульсии оптимальной была принята продолжительность 6 мин. Разработанная эмульсия имела цвет розоватый хорошо перемешанный, диспергированный вид.

Далее были изучены показатели водо- и жироудерживающей способности белково-жировых эмульсий. Результаты исследований представлены на рисунке 8.

Технологические характеристики

D контроль D опыт

Рисунок 8 – Значения водоудерживающей (ВУС) и жироудерживающей (ЖУС) способностей эмульсии

Представленные на рисунке 8 данные показали, что опытный образец БЖЭ обладал такими же высокими функционально-технологическими свойствами, как и контрольный, показатели имели значения, близкие к 100 %. Порошок шиповника имел в своем составе полисахариды, которые обладали высокой гидрофильной способностью, поэтому технологические показатели не снижались при внесении добавки в состав БЖЭ.

Была выработана эмульсия, содержащая порошок из плодов шиповника и исследованы качественные показатели, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2

Характеристика белково-жировой эмульсии с порошком из плодов шиповника

Показатель	Значение
Массовая доля, %
- влaги	45,3±0,6
- белка	8,3±0,2
- жиpa	45,2±0,7
- углеводoв	1,2±0,2
Содержание каротиноидов, мг/100 г	1,32±0,1
Суммарное содержание антиоксидантов, мг/г	75,4±0,18
Устойчивость эмульсии, %	100,0

Как показали результаты исследований качественных показателей (см. табл. 2), обогащенная БЖЭ имела высокое содержание белка, была устойчива при нагреве, содержала каротиноиды и антиоксиданты. Обогащенную эмульсию можно рекомендовать для внесения в состав фаршевых мясопродуктов с целью формирования стабильных функционально-технологических характеристик и обогащения биологически активными веществами с антиоксидантными свойствами.

Заключение

В результате проведенных экспериментальных исследований предложено введение в состав белково-жировой эмульсии порошка из плодов шиповника Даурского для обогащения ее антиоксидантами. Обоснованы параметры приготовления белково-жировой эмульсии. Продолжительность гомогенизации в течение 6 мин способствует созданию дисперсной системы и равномерного распределения порошка шиповника, что подтверждается микроструктурными исследованиями. Экспериментальные данные показали высокие функционально-технологические свойства обогащенной белково-жировой эмульсии. Эмульсия имеет вид высокодисперсной системы розового цвета, обогащена антиоксидантами, в дальнейшем ее можно применять в составе фаршевых мясопродуктов.