Исследование физико-химических и реологических свойств мясных продуктов с использованием корня имбиря

В настоящее время развитие биотехнологии, научные открытия в области энзимологии сделали ферментные препараты незаменимым участником многих пищевых технологий. Использование ферментов позволяет повышать скорость технологических процессов, ощутимо увеличивать выход готовой продукции, улучшать ее качество, экономить ценное сырье и снижать количество отходов. Для получения ферментных препаратов пищевого назначения используются органы и ткани сельскохозяйственных животных, культурные растения, специальные штаммы микроорганизмов (плесневых грибов, бактерий) [1].

Таким образом, по происхождению и виду сырья их можно разделить на три группы. Ферментные препараты растительного происхождения извлекаются из папайи, инжира, ананаса, а также представлены солодом и препаратами на основе солода [1].

Две основные растительные протеазы, которые играют важную роль в пищевой промышленности (папаин и бромелайн), удовлетворяют лишь 8 % рыночного спроса. Поэтому поиск новых растительных протеаз из различных источников имеет решающее значение [2].

Имбирь ( Zingiber officinale Roscoe ) вызывает огромный интерес у ученых Ближнего Востока по изучению методов его извлечения, очистке, характеристике и способов применения в производстве различных пищевых продуктов [3].

Порошок имбиря используется для улучшения нежности и вкуса в мясных продуктах, таких как куриный кебаб, индийская традиционная пища.

Коллагеназная активность протеаз имбиря выше, чем у других растительных цистеиновых протеаз, таких как папаин и бромелайн, что связано с его способностью гидролизовать нативный коллаген. Кроме того, имбирь со свойством активно свертывать молоко традиционно используется при приготовлении имбирного молочного творога в Южном Китае.

Согласно общепринятой номенклатуре, «Зингибаин» - собственное название этого про-теолитически активного компонента в Zingiber officinale roscoe (или корневище имбиря, которое обычно называют корнем имбиря).

Для повышения эффективности применения имбирных протеаз (ИП) в пищевой или других отраслях промышленности следует проводить экстракцию и характеристику ИП.

Чтобы стимулировать промышленное использование протеазы имбиря в пищевой и других отраслях промышленности, важно извлечь и охарактеризовать этот фермент.

Поэтому для повышения эффективности использования имбиря следует провести экстракцию и характеристику протеазы из обыкновенного имбиря, чтобы обеспечить его надлежащее применение как в пищевой, так и в непищевой промышленности [3].

Материалы и методы

С целью анализа протеолитической активности фермента имбиря был использован сок, полученный из корня с помощью центробежной машины, в качестве образца сравнения использовали ананасовый сок.

В экспериментах по изучению влияния фермента на мышечную ткань использовали мясо верблюдов породы бактриан и в качестве контроля мясо КРС.

Образцы мяса нарезали на куски массой 100 г, толщиной 1 см.

Образцы идентифицировали следующим образом:

• •    опыт КОВ – контрольный образец верблюжатины;

• •    опыт В1 – образец верблюжатины, выдержанной в 50 мл сока имбиря;

• •    опыт В2 - образец верблюжатины, выдержанной в 100 мл сока имбиря;

• •    опыт В3 - образец верблюжатины, выдержанной в солевом растворе с 20 г соли на 100 мл воды;

• •    опыт КОГ – контрольный образец говядины;

• •    опыт Г1 – образец говядины, выдержанной в 50 мл сока имбиря;

• •    опыт Г2 - образец говядины, выдержанной в 100 мл сока имбиря;

• •    опыт Г3 - образец говядины, выдержанной в солевом растворе с 20 г соли на 100 мл воды.

Полученные образцы говядины и верблюжатины погружали в имбирный сок с различной концентрацией. Также по одному образцу из говядины и верблюжатины выдерживали в растворе NaCl. Контрольные образцы мяса не обрабатывали раствором NaCl и имбирным соком.

Анализ экспериментальных данных проводился в течение 24 и 48 ч при температуре 04 ºС.

Для оценки динамики белковой системы мяса использован биохимический анализ аминокислот. Определение количества аминокислот проводили по методу Серенсена.

Содержание воды проанализировано согласно ГОСТ Р 51479-99 в течение 1 ч при 150 ºC.

Для определения протеолитической активности фермента имбирного сока использовали казеиновый раствор при температуре от 37 до 40 ºС.

Общая кислотность определена титрованием с NaOH на наличие фенолфталеина.

Величину рН определяли потенциометрическим методом на универсальном потенциометре.

Реологические свойства опытных образцов мяса характеризовали показателем предельного напряжения сдвига и определяли с помощью пенетрометра марки Ulab 3-31 M.

Результаты и обсуждение

Цель исследования – изучение протеолитической активности имбирного сока и влияни-еего на функционально-технологические и реологические свойства мясных продуктов. Степень гидролиза белков оценивали в образцах по количеству свободных аминокислот.

Результаты определения протеолитической активности показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 - Изучение протеолитической активности ферментов в имбирном и ананасовом соках

Установлено, что содержание глицина в имбирном и ананасовом соках составило 23,6 и 19,5 г на 100 г казеина соответственно.

Анализ общей кислотности имбирного сока показал, что его кислотность составила 0,037 г лимонной кислоты на 100 мл (рис. 2).

Содержание влаги, %                                Кислотность, г лимонной кислоты/100 мл

• 1    – имбирный сок

• 2    – ананасовый сок

Рисунок 2 - Изучение общей кислотности в имбирном и ананасовом соках

■ Ряд1 ■ Ряд2

Ряд 1 – говядина;

ряд 2 – верблюжатина

Рисунок 3 - Изучение содержания влаги в говядине и верблюжатине при гидролизе разными концентрациями имбирного сока

Ряд 1 – говядина;

ряд 2 – верблюжатина

Рисунок 4 - Изучение содержания рН в говядине и верблюжатине при гидролизе разными концентрациями имбирного сока

Первоначальное значение влаги в говядине составляет 75,2 %. При гидролизе говядины в 50 и 100 мл имбирного сока значение влаги повысилось до 76,3 и 77,5 % соответственно. Гидролиз говядины в солевом растворе показал низкое значение влаги – 55,6 %. Это связано с тем, что в рассол при посоле из мяса переходят растворимые белковые вещества. Потери растворимых белков, доли которых имеют относительно большие размеры, происходят через открытые поры и капилляры и из клеток с поврежденными оболочками. В рассол переходит часть белков саркоплазмы мышечного волокна, главным образом миоген, миоальбумин, а при посоле парного мяса - еще и миозин. В охлажденном и размороженном мясе растворимость миозина снижена, так как он содержится в структуре ткани в комплексе с актином. Содержание актомиозина в структуре миофибрилл ослабляется вследствие внедрения ионов соли и молекул воды.

Аналогичный процесс изменения содержания влаги протекал и в верблюжатине. Первоначальное значение влаги составило 76,8 %. При гидролизе в 50 и 100 мл имбирного сока значение влаги повысилось до 77,9 и 79,2 % соответственно. При выдержке в солевом растворе образца верблюжатины значение влаги снизилось до 57,3 %.

Изучение активной кислотности в говядине и верблюжатине показало, что первоначальные значения с 5,4 и 5,5 ед. при гидролизе в 50 мл имбирного сока повысились до 5,6 и 5,7 ед. соответственно. При гидролизе в 100 мл имбирного сока говядины и верблюжатины значения рН повысились до 5,8 и 5,9 ед. соответственно. Выдержанные в солевом растворе образцы говядины и верблюжатины имели низкие значения рН – 5,3 и 5,4 ед. соответственно.

Степень гидролиза белков оценивали по количеству аминного азота в образцах. Значения, полученные при определении аминного азота в мясе по методу Соренсена, приведены в таблице 1.

Установлено, что наилучшие результаты опытных образцов говядины и верблюжатины по содержанию аминного азота получены в образцах, созревших со 100 мл имбирного сока в течение 48 ч. Образцы говядины и верблюжатины, выдержанные в солевом растворе, имели низкое содержание аминокислот через 24 и 48 ч.

Таблица 1

Образцы	Аминный азот, г/100 г после 24 ч	Аминный азот, г/100 г после 48 ч
Опыт КОВ – контрольный образец верблюжатины	0,26±0,17	0,27±0,17
Опыт В1 – образец верблюжатины, выдержанной в 50 мл сока имбиря	0,28±0,18	0,29±0,18
Опыт В2 - образец верблюжатины, выдержанной в 100 мл сока имбиря	0,29±0,18	0,36±0,19
Опыт В3 - образец верблюжатины, выдержанной в соли	0,21±0,16	0,25±0,17
Опыт КОГ – контрольный образец говядины	0,25±0,17	0,26±0,17
Опыт Г1 – образец говядины, выдержанной в 50 мл сока имбиря	0,27±0,17	0,28±0,18
Опыт Г2 - образец говядины, выдержанной в 100 мл сока имбиря	0,27±0,18	0,34±0,19
Опыт Г3 - образец говядины, выдержанной в соли	0,20±0,16	0,22±0,16

Содержание аминного азота в говядине и верблюжатине при гидролизе имбирным соком с различными концентрациями

Далее изучали структурные характеристики в мясе верблюжатины (табл. 2) и в говядине (табл. 3), обработанных соком имбиря и поваренной солью, в сравнении с контролем.

Предельное напряжение сдвига в верблюжатине при гидролизе имбирным соком с различными концентрациями

Предельное напряжение сдвига в говядине при гидролизе имбирным соком с различными концентрациями

Таблица 2

Наименование образцов	Предельное напряжение сдвига, Па
Опыт КОВ – контрольный образец верблюжатины	648±30,25
Опыт В1 – образец верблюжатины, выдержанной в 50 мл сока имбиря	596±25,12
Опыт В2 - образец верблюжатины, выдержанной в 100 мл сока имбиря	522±12,06
Опыт В3 - образец верблюжатины, выдержанной в соли	632±27,15

Таблица 3

Наименование образцов	Предельное напряжение сдвига, Па
Опыт КОГ – контрольный образец говядины	635±29,24
Опыт Г1 – образец говядины, выдержанной в 50 мл сока имбиря	589±23,10
Опыт Г2 - образец говядины, выдержанной в 100 мл сока имбиря	518±10,15
Опыт Г3 - образец говядины, выдержанной в соли	625±24,16

При определении структурно-механического показателя мясного сырья установлено, что у образцов верблюжатины и говядины, созревших в 100 мл имбирного сока, предельное напряжение сдвига меньше, поэтому мясо более нежное, чем у образцов, созревших в 50 мл имбирного сока. В мясных образцах, выдержанных в солевых растворах с 20 г соли, предельное напряжение сдвига составило: в верблюжатине - 632, в говядине – 625 Па, т.е. эти образцы обладают более высокой жесткостью, чем те, которые созревали в имбирном соке.

Анализ исследований показал, что в контрольном образце значение предельного напряжения сдвига больше по сравнению с образцами, гидролизованными в различных объемах имбирного сока. Это означает, что протеолитический фермент в имбирном соке действует на белки мяса, разрушая полипептидные цепи, в связи с чем происходит размягчение мяса. Фермент, присутствующий в имбирном соке, играет положительную роль в отношении текстуры мяса.

Выводы

В результате проведенных экспериментальных исследований выявлена высокая протеолитическая активность имбирного сока по сравнению с ананасовым. Обработка раствором имбирного сока вызывает протеолитические процессы в мышечной ткани, что можно доказать повышением содержания аминного азота и в говядине, и в верблюжатине.

Установлено улучшение структурно-механических характеристик мяса при обработке имбирным соком, при этом у образцов верблюжатины и говядины, выдержанных в 100 мл имбирного сока, предельное напряжение сдвига меньше, поэтому мясо более нежное, чем у образцов, созревших в 50 мл имбирного сока. На основе полученных данных можно предположить возможность сокращения времени тепловой обработки ферментированной мышечной ткани по сравнению с необработанной для достижения необходимых органолептических характеристик мяса.