Инулин как основа создания гетерогенной композиции для использования в технологии мясных продуктов пониженной калорийности

В последние годы отмечается тенденция к снижению содержания жира и соли в мясной продукции, а также оптимизации жирнокислотного состава. Мясные продукты характеризуются относительно высокой массовой долей жира (до 44%) и хлорида натрия (более 4% – для многих видов мясопродуктов), являются источником насыщенных жирных кислот в рационе человека, имеют высокую энергетическую ценность (около 2000 кДж/100г), что нередко приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям, ожирению, диабету и гипертонии [1, 2].

Особое внимание уделяется снижению массовой доли жира и соли, а также обогащению продуктов некоторыми ингредиентами, которые обладают функциональными свойствами: про-и пребиотики, диетическая клетчатка, ненасыщенные жирные кислоты, витамины, минеральные вещества, натуральные антиоксиданты и т. д., что формирует концепцию функциональных пищевых продуктов [2].

Разработка функциональных мясных продуктов должна соответствовать семи технологическим принципам, среди которых: необходимо учитывать содержание ингредиентов, которые являются дефицитными нутриентами в определенных географических регионах; объем потребляемых продуктов; сохранение сенсорных свойств продуктов в неизменном виде; положительное взаимодействие между ингредиентами; содержание микронутриентов должно обеспечивать 30–50% суточной потребности (в соответствии с критериями Всемирной организацией здравоохранения); естественное содержание использованных ингредиентов в продукте; содержание добавленного ингредиента должно быть указано на упаковке продукта. Указание ингредиентов на упаковке, а также заявления о питательных свойствах должны соответствовать нормативным документам, чтобы не вводить потребителей в заблуждение. Учитывая, что сенсорные свойства мясопродуктов в большой степени зависят от его состава, то снижение жира и одновременное добавление функциональных ингредиентов должно обеспечивать сохранение сенсорных свойств продукта в неизменном виде [3, 4].

Материалы и методы

В качестве исходных объектов исследования использовали: свинина жирная; инулин, производство ООО «Рязанские просторы».

Массовую долю влаги определяли по ГОСТ 9793–2016, рН по ГОСТ Р 51478–99.

Водосвязывающую способность определяли по методу Грау и Хамма в модификации

В.П. Воловинской и Б.И. Кельман, Водоудерживающую способность и жироудерживающую способность определяли по методике Н.Н. Липатова (мл).

При изучении степени переваримости белков «in vitro» применяли метод Покров-ского-Ертанова.

Степень гидратации компонентов определяли визуально.

Полученные результаты обрабатывали, используя общепринятые методы вариационной статистики. Различия показателей считали достоверными при значениях достоверного интервала > 0,05.

Результаты

Существуют различные подходы к замене жира в мясных продуктах. Например, использование эмульгированных растительных масел, основной проблемой которых является склонность растительных полиненасыщенных жирных кислот к окислению. В мясной промышленности широко используются некоторые гидроколлоиды (каррагинаны, камеди, альгинат и т. д.) в качестве заменителей жира, желирующих веществ и загустителей, но некоторые исследования указывают на возможное неблагоприятное влияние каррагинанов и некоторых камедей на здоровье лабораторных животных, что вызывает обеспокоенность в отношении их возможного эффекта на людей. В этом отношении, особое внимание уделяется инулину, который благодаря своему составу, технологическим и сенсорным свойствам рассматривается как ценный пребиотик и в то же время как заменитель жира. Кроме того, цена на инулин на рынке невысока, что положительно сказывается на себестоимости конечного продукта. Поэтому изучение пребиотических и жирозаменяющих свойств инулина, а также возможностей его использования в мясных продуктах, приобретает особую актуальность [5-9].

Согласно исследованию конъектуры рынка по мировому производству мясных продуктов, среди всех видов мяса свинина занимает первое место – 39,1%, на втором месте мясо птицы – 29,3%, далее идут говядина – 25,0%, баранина – 4,8%, другие виды мяса – 1,8% [7,14-16.] Данное обстоятельство обуславливается рядом причин: высокое многоплодие и молочность свиноматок, раннее вступление их в воспроизводство, высокая скороспелость и оплата кормов; быстрая оборачиваемость стада, возможность выведения в сравнительно короткие сроки перспективных линий и семейств с рекордной продуктивностью [8, 10].

В то же время, в виду постоянного роста потребления и недостаточные темпы развития отдельных отраслей животноводства остается актуальным вопрос наличия качественного жиросодержащего сырья, которое можно было бы использовать в мясной отрасли.

Следовательно, возникает потребность в разработке новых технологий, способных участвовать в сокращении использования животного жирного сырья при производстве колбасных изделий, улучшению качественных характеристик готового продукта.

С этой точки зрения полисахарид инулин является весьма интересным и перспективным ингредиентом для изучения. В связи с этим, было изучено его влияние на качественные показатели мясных систем [11–13, 17].

Полученные в соответствии с предусмотренными вариантами фарши модельных мясных систем характеризовались свойствами, представленными в таблице 1.

Таблица 1.

Основные показатели качества мясных систем

Table 1.

The main indicators of the quality of meat systems

Показатели Indicators	Контроль Control	Уровни введения инулина, % Inulin injection levels, %
		2,5	5	7,5	10	12,5	15
До термической обработки | Before heat treatment
рН	5,95±0,18	5,97±0,18	5,95±0,18	5,96±0,18	5,93±0,18	5,92±0,18	5,89±0,18
Массовая доля влаги, %, | Amount of water, %	50,90±1,51	52,60±1,56	53,60±1,59	54,50±1,62	56,87±1,69	56,90±1,69	57,50±1,71
ВСС, % к общей влаге | Water binding capacity, % moisture	49,00±1,46	49,30±1,46	50,70±1,51	53,10±1,58	55,30±1,64	56,80±1,69	59,10±1,76
Эмульгирующая способность,      %      | Emulsifying ability, %	7,10±0,21	8,80±0,26	9,20±0,27	10,60±0,31	13,00±0,39	16,30±0,48	21,00±0,62
После термической обработки | After heat treatment
Массовая доля влаги, %, | Amount of water, %	36,73±1,09	38,82±1,15	42,82±1,27	45,45±1,35	48,34±1,44	49,33±1,46	50,75±1,51
Водоудерживающая способность, % к общей влаге   |   Water   holding capacity, % moisture	95,70±2,84	100,80±2,99	104,50±3,10	106,50 ±3,16	110,30 ±3,28	107,40 ±3,18	108,60 ±3,23
Жироудерживающая способность, % к общей влаге | Fat-holding capacity, % moisture	63,04±1,87	65,49±1,95	70,34±2,09	74,12±2,20	83,10±2,47	84,03±2,50	87,64±2,60

Проведенные исследования показали, что с повышением уровня введения инулина в модельные мясные системы происходило увеличение их функционально-технологических свойств по сравнению с контролем.

Величина рН является одним из главных показателей мясных систем, которая влияет на такие показатели, как общая влага и потери массы после термообработки. Увеличение уровня введения повышает рН на 0,2-0,4 ед. и не может оказывать негативного влияния на качество продукта. Водосвязывающая способность увеличилась, по сравнению с контролем и достигла максимума для образца с 15%-ным содержанием инулина – 59,10%. Поэтому, при разработке рецептуры вареных колбас, использование инулина позволит увеличить водосвязывающую способность мышечных белков и повысить растворимость белков актомиозинового комплекса.

Эмульгирующая способность фарша характеризуют взаимодействие жира, белка и воды. Система состоит из дисперсной фазы – гидратированных белковых мицелл, жировых гранул и из дисперсионной среды – водного раствора белков и низкомолекулярных веществ. Они способны регулировать количество полярных и неполярных групп («раскрывать белок»), действующих на грани молекул.

Исследования по определению эмульгирующей способности мясных систем (ЭС) с добавлением инулина, позволили установить, что использование данного препарата позволяет увеличить эмульгирующую способность. Несмотря на то, что инулин повышают эмульгирующую способность мясных систем и способствуют связыванию влаги, он не оказывают прямого влияния на влагоемкость белков мяса.

После тепловой обработки водоудерживающая способность, повышалась при введении инулина в системы и составила 110,30% в образце, выработанном с внесением 10% инулина. Образец, с 15-% уровнем внесением инулина, напротив не продолжил данную тенденцию и показал пониженное значение ВУС – 108,60%. Таким образом, водоудерживающая способность имеет тенденцию к росту до определенного уровня внесения инулина. Схожая картина наблюдается и при рассмотрении динамики изменения жироудерживающей способности. Наибольшей жироудерживающей способностью (87,64%) обладали мясные системы, полученные с внесением 15% инулина, что может свидетельствовать о том, что при данном уровне внесения, образуются белково-жировые системы, препятствующие потере жира при тепловой обработке [18–20].

Поскольку инулин имеет свойство связывать влагу, в это время происходит увеличение сдвиговых характеристик, о чем свидетельствую результаты рисунков 1–2.

Рисунок 1. Предельное напряжение сдвига образцов

Рисунок 2. Пластичность образцов

Figure 2. Plasticity

Мясной фарш относится к пластичновязким телам, поэтому его структуру и реологические свойства лучше всего характеризует значение предельного напряжения сдвига и пластичности. Данные таблицы 1 свидетельствуют об уплотнении фарша и повышении пластичности опытного образца по сравнению с контрольным. Вероятно, тенденция увеличения связана с тем, что в состав опытных образцов входит вода в активированном состоянии, при этом формирование мясной системы происходит на более высоком энергетическом уровне за счет наличия дополнительной энергии связи, что способствует формированию более «уплотненного» каркаса. Образованная таким образом пространственная структура, обладающая повышенной пластичностью, вследствие высокой силы сцепления частиц, оказывает большее сопротивление внешнему воздействию конуса индентора.

Рисунок 3. Графическое изображение изменение плотности мясных систем

Figure 3. Graphical representation of changes in the density of meat systems

Исследуемые образцы показали тенденцию к увеличению плотности при добавлении инулина по сравнению с контролем. Системы характеризуются линейным ростом вязкости, однако наибольшей плотностью характеризуется образец с 10% внесением инулина. Образцы с внесением 12,5 и 15% отметили тенденцию к снижению силы эмульсии. Вероятно, что причиной этому является невозможность инулина эффективно связываться с белково-жировым комплексом по причине образования более плотного геля кремообразной текстуры, который возможно разрушить только с помощью центрифугирования.

На рисунке 4 представлены результаты изучения силы резания мясных систем с различным уровнем введения инулина.

Рисунок 4. Изменение силы резания мясных систем в зависимости от уровня введения инулина

Figure 4. Change in cutting force of meat systems depending on the level of inulin injection

После термической обработки исследуемые образцы также показали значительное увеличение плотности по сравнению с контролем, однако, образцы № 5 и № 6 (12,5 и 15% внесения инулина) показали тенденцию к снижению силы резания в виду общего снижения количества влаги в продукте. Поскольку мясной фарш с высоким содержанием жира не теряет воду, образуя прочную систему инулин: жир: вода во время термообработки, при этом снижая потери массы, при одновременном влиянии на сенсорные свойства, инулин может улучшить стабильность колбасного фарша. Учитывая стабильность инулина во время термической обработки, установлено, что внесение инулина 12,5 и 15% может негативно сказываться на консистенции готового продукта.

Таблица 2.

Переваримость «in vitro» контрольного и опытного образцов

Table 2.

Digestibility "in vitro" of control and experimental samples

Фермент Enzyme	Переваримость, мг тирозина/100 г белка Digestibility, mg tyrosine / 100 g protein
	Контроль Control	Опыт №5 (10%) Experiment №5
Пепсин | Pepsin	5,54±0,14	5,47±0,17
Трипсин | Trypsin	8,80±0,16	8,71±0,15
Общее значение | Total value	14,34±0,15	14,18±0,16

Инулин не переваривается пищеварительными ферментами организма человека, тем самым улучшая работу ЖКТ, способствуя стимуляции перистальтики кишечника, ускоряет рост полезной микрофлоры, а также благодаря высокой влагоемкости способствует формированию эластичной массы внутри кишечника и улучшая ее выведение. В ходе эксперимента выявлено, что в контроле переваримость белков выше на 2% по отношению к опытному образцу. Установлено, что на степень переваримости опытного образца инулин не оказывает значительного влияния.

Заключение

На основании результатов, полученных при проведении исследований, было установлено, что замена жирного мясного сырья адекватным количеством инулина 10% является наиболее оптимальной, поскольку при таком внесении образец характеризовался значительными величинами ВУС и ЖУС, что является позитивным фактором при формировании консистенции мясных продуктов. Мясные системы с 12,5 и 15% внесением инулина взамен аналогичного количества мясного сырья, обладали более плотной консистенцией, при которой во время термической обработки готовых изделий возможно образование жировых отеков и разрывов оболочки.