Анализ влияния льняной муки на структурно-механические свойства мясных продуктов

Во всем мире растет актуальность исследований, связанных с проблемой коррекции липидной фракции готовых мясных изделий. Известно, что жир оказывает значительное влияние на сочность, нежность, текстуру колбасных изделий. Однако доказано, что чрезмерное потребление животного жира связано с артериальной гипертензией и повышенным риском развития онкологических, сердечнососудистых заболеваний. Следовательно, растет потребительский спрос на продукты питания со сниженным количеством насыщенных жиров в переработанном мясе, что стимулирует развитие технологий мясных продуктов с модифицированным липидным составом [1].

Белково-жировые эмульсии (БЖЭ) -наиболее эффективный способ модификации рецептур с целью улучшения биологической эффективности липидного профиля мясных продуктов. Вязкие эмульсии характеризуются определенными структурно-механическими свойствами, что позволяет регулировать реологические свойства мясных систем при добавлении таких эмульсий. В настоящее время во всем мире эмульсии масла в воде широко применяются для минимизации изменений структурных и органолептических свойств мясных продуктов при модификации липидного профиля и замене животного жира [2, 3].

Льняное семя считается функциональным компонентом при производстве инновационных продуктов питания, с высоким содержанием физиологически активных компонентов, в частности а-линоленовой кислоты (АЛК), способствующей осуществлению важных биологических функций в организме человека [4, 5].

Важнейшей особенностью АЛК является ее способность частично превращаться в другие ю-3 кислоты (эйкозапентаеновую кислоту (ЭПК, EPA) и докозагексаеновую кисло- ту (ДГК, DHA)) путем наращивания количества атомов углерода. Исследованиями доказано, что биологическая роль ш-3, ш-6 жирных кислот заключается в участие в синтезе гормонов -простагландинов, которые осуществляют регуляцию воспалительных процессов в организме, деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Высокое содержание омега-3 жирных кислот в рационе оказывает антистрессовое и адаптогенное действие, стимулирует умственную деятельность и работоспособность человека [6].

Обоснованием использования семени льна для создания функциональных продуктов питания является значительное содержание в нем растительных белков, обладающих высокой биологической ценностью и усвояемостью. Содержание белка в льняном семени значительно выше, чем в семенах зерновых культур. Льняные белки характеризуются значительным количеством серосодержащих аминокислот: триптофана, цистеина и метионина, проявляющих антиоксидантную активность; ароматических аминокислот - тирозина и фенилаланина, обеспечивающих функцию щитовидной железы и способствующих улучшению деятельности нервной системы. Функциональные свойства льняного белка, такие, как связывание воды, абсорбция масла, эмульгирующая способность сравнимы с аналогичными свойствами широко применяемого соевого белка [7, 8].

Пищевые волокна семян льна состоят из двух фракций: растворимой (слизи, галактоманнаны, гемицеллюлозы) - способствующей улучшению ферментации в толстой кишке, увеличению короткоцепочечных жирных кислот, снижению содержания холестерина; и нерастворимой (целлюлоза), усиливающей перистальтику и способствующей очистке желудочно-кишечного тракта. Клетчатка обладает пребиотической активностью, улучшает микрофлору кишечника, способна сорбировать и выводить из организма токсические вещества [9].

Самый богатый растительный источник SDG-лигнанов - это пищевые волокна, сосредоточенные в оболочке семени льна, данные структуры проявляют эстрогеноподобную активность в организме человека, обладают противораковым, антиаллергическим и антиоксидантным действием [9].

Семена льна характеризуются широким набором витаминов и минералов. В них особенно много калия, фосфора и магния. В качестве природного антиоксиданта присутствует гамма-токоферол.

Гидроколлоиды семян льна, представленные полисахаридным комплексом льняной слизи, оказывают значительное влияние на формирование реологических свойств пищевых систем. Установлено, что полисахариды льняных слизей содержат две фракции: нейтральную, - основу которой составляет ксилоза и кислую фракцию, - в которой преобладает галактуроновая кислота. Функциональные свойства разных групп полисахаридов льняного семени определяются соотношением нейтральной и кислой фракции [10, 11, 12].

Целью исследовательской работы являлся анализ структурно-механических свойств изделий колбасных категории В, при применении в рецептуре белково-жировых эмульсий на основе льняной муки.

Материалы и методы

Материалом для исследования являлись семена льна, выращенные в условиях Уральского НИИСХ: желто-семенные сорта пищевого назначения - ЛМ-98 и Рациол; коричнево-семенной сорт технического назначения -Уральский. Данные сорта характеризуются высоким содержанием жира (44–45 %), белка (25-28 %), полиненасыщенных жирных кислот (75-82 %).

Из семян льна различных сортов путем технологической переработки (очистка семян от примесей; промывка при температуре 20 °С; сушка при температуре 70-80 °С; измельчение семян; просеивание через сита) была получена мука льняная необезжиренная, в которой содержание жира составило до 44 %; белка - до 25 %.

Были изготовлены контрольный и опытные образцы мясных продуктов на основе рецептуры колбасного хлеба «Любительский». В рецептуре проводили замену 15 % жирового и мясного сырья на белково-жировую эмульсию (БЖЭ) на основе льняной муки и соевого белка. В связи с обоснованными технологическими свойствами льняного белка были изготовлены белково-жировые эмульсии из необезжиренной льняной муки, не содержащие соевые компоненты и жировую фазу. Модифицированные рецептуры колбасного хлеба представлены в табл. 1.

Таблица 1

Модифицированные рецептуры образцов колбасного хлеба

Название сырья	Контроль	№ 1 (лен Уральский)	№ 2 (лен Рациол)	№ 3 (лен ЛМ-98)	№ 4 (лен Уральский)	№ 5 (лен Рациол)	№ 6 (лен ЛМ-98)
Основное сырье, кг
Говядина высшего сорта	0,21	0,21	0,21	0,21	0,21	0,21	0,21
Свинина полужирная	0,3	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26
Шпик хребтовый	0,09	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04
Эмульсия (масса на один образец 0,09 кг),кг
Соевый белок	–	–	–	–	0,011	0,011	0,011
Льняная мука	–	0,034	0,034	0,034	0,023	0,023	0,023
Вода	–	0,056	0,056	0,056	0,056	0,056	0,056
Примечание: в образцах 1–6 – замена жирового и мясного сырья на 15% эмульсии

Исследования структурно-механических показателей контрольного и опытных образцов проводили на структурометре «СТ-2», путем сжатия его индентором «Цилиндр Ø36», определяя общую, пластическую и упругую деформацию. Реологические свойства (нежность и сочность) мясопродуктов оценивали дегустационным методом по 9балльной шкале.

Результаты исследований и их обсуждение

Фарш мясных изделий представляет собой сложную систему, состоящую из гидратированных мышечных белков, фрагментов миофибрилл, капель жира, воды, соли, фосфатов и других компонентов. Структурные белки мышечной ткани связывают воду и жир, образуя в растворе разветвленную структуру. Готовые колбасные изделия относят к конденсационным структурам, структурномеханические свойства которых зависят от содержания воды, размеров частиц, их физико-химических свойств. Образование твердой монолитной структуры вареных колбас обусловлено возникновением и развитием пространственного каркаса в результате тепловой денатурации и коагуляции белков, растворенных в непрерывной фазе фарша.

Деформация мясного продукта – это способность изменять размеры, форму и структуру под влиянием внешних воздействий, вызы- вающих смещение отдельных частиц по отношению друг к другу. Деформационные характеристики колбасного хлеба представлены в табл. 2 и 3, на рис. 1.

Осуществляли анализ механических напряжений, возникающих на цилиндрическом инденторе, при его внедрении в продукт при следующем режиме нагружения: усилие касания (F к = 7 г); скорость деформации (V д = 0,5 мм/с); внедрение индентора в пробу продукта проводили до усилия F max =500 г.

Введение дополнительных ингредиентов при приготовлении фарша значительно повлияло на реологические характеристики изделий. На основании полученных данных установлена зависимость между структурномеханическими свойствами исследуемых образцов и видом вносимой льняной муки.

При добавлении БЖЭ на основе льняной муки наблюдали увеличение упругой деформации мясных изделий, содержащих желтосеменные сорта льна (ЛМ-98 до 2,645 мм; Ра-циол – до 2,204 мм). Причем, при применении комбинированных белково-жировых эмульсий, упругая деформация образцов оказалась ниже на 8–21 %, относительно образцов, содержащих эмульсии на основе только льняной муки. Введение коричнево-семенного сорта льна Уральский не оказало влияния на значения упругой деформации колбасного хлеба (рис. 2).

Введение в рецептуру колбасного хлеба эмульсий на основе льняной муки способствует формированию пластичной структуры изделий. Так, уровень пластической деформа- желто-семенных и коричнево-семенных сор тах льна масличного. Слизи, экстрагирован ные из желтых семян, имеют более выражен

Таблица 2

Деформационные характеристики колбасного хлеба, содержащего эмульсию на основе льняной муки

Наименование образца	Значение показателя
	Общая деформация, H общ , мм	Пластическая деформация, H пл , мм	Упругая деформация, H упр , мм	∆h (модуль упругости)
Образец № 1 (мука сорта Уральский)	2,387 ± 0,083	0,928 ± 0,023	1,459 ± 0,085	0,389
Образец № 2 (мука сорта Рациол)	3,403 ± 0,138	1,268 ± 0,035	2,204 ± 0,121	0,373
Образец № 3 (мука сорта ЛМ)	3,815 ± 0,148	1,540 ± 0,038	2,645 ± 0,164	0,404
Контрольный образец	2,044 ± 0,047	0,620 ± 0,067	1,424 ± 0,114	0,303

Таблица 3

Деформационные характеристики колбасного хлеба, содержащего эмульсию на основе льняной муки и соевого белка

Наименование образца Значение показателя Общая деформация, Hобщ, мм Пластическая деформация, Hпл, мм Упругая деформация, Hупр, мм ∆h (модуль упругости) Образец № 4 (Уральский + белок) 2,489 ± 0,134 1,489 ± 0,133 1,532 ± 0,036 0,598 Образец № 5 (Рациол + белок) 4,096 ± 0,138 1,825 ± 0,055 2,028 ± 0,068 0,446 Образец № 6 (ЛМ + белок) 3,780 ± 0,126 2,010 ± 0,120 2,070 ± 0,107 0,532 Контрольный образец 2,044 ± 0,047 0,620 ± 0,067 1,424 ± 0,114 0,303 ции при применении БЖЭ на основе льняной муки возрастает в 1,5–2,5 раза, а при применении БЖЭ на основе соевого белка и льняной муки – в 2,4–3,2 раза по сравнению с контролем (рис. 3).

Как известно, в формировании реологических свойств эмульсий на основе необезжиренной льняной муки участвуют белковый и полисахаридный комплекс семян. Установлено, что белковые комплексы семян льна различных сортов практически не отличаются по составу и соотношению глобулинов. Наблюдаемое различие деформационных характеристик мясных систем обусловлено различием в составе и свойствах полисахаридного комплекса семян различного генотипа. Исследованиями доказаны различия в содержании водорастворимых пентозанов, пентоз и гексоз в ные реологические свойства, чем слизи из коричневых семян, что обусловлено низким содержанием в них кислотной фракции и более высоким количеством нейтральных полисахаридов [13].

Введение в рецептуру растительных добавок изменяет органолептические свойства мясных изделий. В результате дегустационного анализа консистенции и сочности установили зависимость реологических характеристик мясопродуктов от сорта вносимой льняной муки. В образцах, содержащих эмульсию на основе муки сорта Уральский, наблюдали более плотную структуру и наименьшую сочность по сравнению с контрольными и другими опытными образцами. Мясные изделия, содержащие муку сорта Рациол, отличались более нежной консистенцией; сорта ЛМ-98 – более сочной структурой, по сравнению с контрольными образцами (рис. 4).

а)

б)

Рис. 1. Изменение деформационных характеристик колбасного хлеба, содержащего разные виды льняной муки: а – эмульсия на основе льняной муки; б – эмульсия на основе льняной муки и соевого белка

Рис. 2. Изменение упругой деформации колбасного хлеба, содержащего разные виды БЖЭ на основе льняной муки

Рис. 3. Изменение пластической деформации колбасного хлеба, содержащего разные виды БЖЭ на основе льняной муки

Рис. 4. Органолептическая оценка консистенции образцов колбасного хлеба на основе эмульсии с льняной мукой

Рис. 5. Органолептическая оценка консистенции образцов колбасного хлеба на основе эмульсии с льняной мукой и соевым белком

При добавлении БЖЭ на основе льняной муки и соевого белка отмечено значительное изменение сенсорных показателей, характеризующих реологические свойства колбасного хлеба. Установлено снижение оценок по показателю «нежность» до 7,3–7,6 баллов и повышение оценок по показателю «сочность» до 8,6-9,0 баллов, по сравнению с опытными образцами мясопродуктов, не содержащими соевых продуктов (рис. 5).

Полученные закономерности связаны с возрастанием влагосвязывающей способности мясной системы при добавлении соевого изо-лята, что приводит к увеличению сочности готовых изделий.

Заключение

Белково-жировые эмульсии - наиболее эффективный способ коррекции липидного профиля мясных продуктов. Продукты переработки семян льна, вследствие высокой концентрации функционально ценных компонентов и выраженным технологическим свойствам белка и полисахаридов, являются идеальным компонентом для замещения жирового сырья в колбасных изделиях в составе таких эмульсий.

В результате исследования влияния эмульсий на основе муки из разных сортов льна на структурно-механические характеристики готовых изделий, установлено, что мука из желто-семенных сортов льна ЛМ-98 и Ра-циол эффективно улучшает упругопластичные свойства, повышая плотность и сочность мясопродуктов. Мука на основе коричневых семян льна сорта Уральский не вызывает значительных изменений реологических показателей, однако индуцирует ухудшение органолептических свойств, характеризующих консистенцию колбасных изделий. Применение белково-жировых эмульсий на основе льняной муки и соевого белка улучшает в большей степени пластические свойства и сочность, не оказывая влияние на упругость и плотность мясных продуктов.