Обогащение рубленых полуфабрикатов в оболочке комплексом пребиотических пищевых волокон

Одним из приоритетных векторов развития мясоперерабатывающей отрасли является проектирование продуктов питания с заданными нутрициологическими характеристиками, в частности, обогащённых пребиотическими пищевыми волокнами. Актуальность данного направления обусловлена не только необходимостью коррекции технологических параметров мясных систем – повышения влаго- и жиросвязывающей способности, увеличения выхода готовой продукции, – но и востребованностью функциональных изделий, способствующих поддержанию здоровья потребителя.

Известно, что растворимые пищевые волокна в целом способны снижать энергетическую ценность продукта и улучшать его структуру и эмульсию. Исследования подтверждают, что применение, например, инулина, в мясных системах способствует повышению влагоудерживающей способности, стабилизации эмульсии и формированию эластичной консистенции. Он также способен образовывать гель, схожий по структуре с жиром, что позволяет снижать содержание жира до 50% без потери потребительских качеств. Современные исследования предлагают его использование в составе олеогелей, где комплексы коллаген-инулин формируют равномерную плотную структуру, эффективно снижая потери при варке и улучшая стабильность хранения мясных продуктов [1–3].

Инулин является одним из наиболее изученных и широко применяемых пребиотических пищевых волокон в технологии мясных продуктов. Как показано в работах Ряхимова и др., 2021; Keenan et al., 2014 [3, 4], он эффективно замещает до 10–30% животного жира, повышает водо- и жироудерживающую способность, а также придаёт продукту функциональные свойства. Однако моноиспользование инулина имеет ограничения: при дозировках выше 15% в продукте значительно увеличивается твёрдость, снижается нежность [4], а при 25% ухудшаются реологические показатели и появляется избыточный сладковатый привкус [5].

В связи с этим весьма актуальным является комбинирование инулина с другими видами растворимых пищевых волокон. Такой подход позволяет:

• •    снизить негативное влияние высоких доз инулина на текстуру и органолептические показатели за счёт синергизма волокон с разной молекулярной массой и степенью гелеобразования;

• •    расширить спектр функциональных свойств – например, дополнительно повысить вязкость, эмульгирующую способность или пребиотический эффект;

• •    улучшить технологические показатели (ВУС, ЖУС, стабильность эмульсии) при сохранении или даже снижении общей доли жира.

Ранее нами было доказано, что растворимое кукурузное «ИнтенсФлор» эффективно улучшает влаго- и жиросвязывание в рубленых полуфабрикатах из мяса птицы [6]. Однако остаётся неизученным его совместное применение с другим важным пребиотиком – инулином, особенно в фаршевых системах на основе красного мяса.

В то время как большинство исследований сосредоточены на замене жира инулином или другими волокнами по отдельности, данные о совместном внесении инулина и дополнительных растворимых пищевых волокон в мясные рубленые полуфабрикаты остаются фрагментарными. Как сообщают исследователи [6], эффективность пищевых волокон в мясе можно усилить, если они создают благоприятную среду для метаболитов полезной микрофлоры (постбиотиков). Комбинация инулина с другими пищевыми волокнами может не только улучшить текстуру, но и повлиять на микробиологическую безопасность и срок хранения продукта. Исследования показывают, что комбинирование инулина с другими видами растительных волокон (соевых, рисовых, овсяных) успешно решает задачу минимизации потерь пребиотических соединений в процессе варки. Таким образом, несмотря на известные преимущества использования пищевых волокон в мясных продуктах, остаётся неизученной синергия растворимого кукурузного волокна «ИнтенсФлор» и инулина в системах на основе красного мяса.

Цель работы – обосновать эффективность применения комплексной текстурирующей добавки на основе растворимого кукурузного волокна «Ин-тенсФлор» и инулина в технологии рубленых купат из свинины в оболочке.

Материалы и методы

Исследования по применению растворимых кукурузных волокон в сочетании с инулином в качестве структурообразующих и влагоудерживающих компонентов проведены в учебно-научном центре «Технолог» кафедры технологии пищевых производств ФГБОУ ВО Волгоградский государственный технический университет (г. Волгоград).

Объектами исследований служили контрольный и 2 опытных образца рубленых полуфабрикатов (купат в оболочке) следующего состава, кг на 100 кг основного сырья: свинина полужирная – 30, свинина жирная – 30, изолят нутовый гидратированный – 5, эмульсия из свиной шкурки – 15, диафрагма свиная – 20. Технология изготовления опытных образцов включала традиционные операции подготовки сырья, его измельчение и фаршесоставление согласно рецептуре.

Опытные образцы отличались по составу вносимых функциональных ингредиентов. При производстве образцов дополнительно вводили растворимое кукурузное волокно «ИнтенсФлор» (ООО «НьюБио», Волгоградская область) и инулин (ООО «СВИТБИОФУД», г. Москва) в следующих комбинациях:

• •    образец КВ – только кукурузное волокно в количестве 3,0 кг;

• •    образец КВ + И – комбинация кукурузного волокна – 3,0 кг и инулина – 3,0 кг.

Для обеспечения стабильной эмульсии и повышения влагосвязывающей способности фарша использовали изолят нутового белка марки NutriPro (ООО «ОКА-ФУД», Воронежская область, Россия), который гидратировали в соотношении 1:4 перед внесением в фарш. Выбор данного продукта обусловлен его высокой эмульгирующей способностью и нейтральным вкусом, что подтверждено технической документацией производителя. Для обеспечения технологического процесса дополнительно вводили воду (лёд) в количестве 10 л. Рецептура предусматривала также внесение соли пищевой (1,8 кг), перца чёрного молотого (0,15 кг), чеснока свежего в виде пасты (0,5 кг) и паприки сладкой (0,2 кг). Контрольный образец вырабатывали по аналогичной рецептуре, но без внесения пищевых волокон.

Проведение лабораторных исследований осуществляли по стандартизованным методикам. Водосвязывающую способность (ВСС) исходного фарша определяли методом прессования по Грау-Хамма в модификации ВНИИМПа, основанном на измерении площади влажного пятна, образовавшегося при прессовании навески фарша между слоями фильтровальной бумаги. Жироудерживающую способность (ЖУС) оценивали методом центрифугирования, взвешивая образец до и после удаления выделившегося жира. Влагоудерживающую способность (ВУС) и потери при термообработке определяли путём взвешивания образцов до и после термической обработки и расчитывали как разницу масс. Выход готового продукта вычисляли как разность между 100% и потерями при термообработке.

Массовую долю влаги устанавливали методом высушивания в сушильном шкафу при температуре (103 ± 2) °С в соответствии с ГОСТ 9793–2016. Массовую долю белка определяли по методу Кьельдаля в соответствии с ГОСТ 25011–2017. Массовую долю жира определяли методом Сокслета в соответствии с ГОСТ 23042–2015. Массовую долю золы устанавливали по ГОСТ 31727–2012 путём озоления пробы в муфельной печи. Энергетическую ценность (калорийность) вычисляли с использованием установленных коэффициентов.

Органолептическую оценку готовых образцов проводили в соответствии с ГОСТ 9959–2015. Активную кислотность (рН) измеряли потенциометрическим методом с помощью рН-метра в водной вытяжке из образца. Перекисное число, характеризующее степень окисления жира, определяли титриметрическим методом в соответствии с ГОСТ 26593–85.

Достоверность результатов обеспечивалась пятикратным повторением (n = 5). Статистическую обработку полученных данных осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента-Фишера при уровне значимости p < 0,05.

Результаты и обсуждение

На первом этапе была произведена выработка опытной партии рубленых купат согласно разработанным рецептурам. Внешний вид готовых охлаждённых образцов представлен на рисунке 1. Визуально все купаты имели правильную батонообразную форму, чистую сухую поверхность без разрывов оболочки.

Рисунок 1. Экспериментальные образцы купат в оболочке Figure 1. Experimental samples of minced sausages in casing

Для оценки эффективности вносимых добавок были определены ключевые функциональнотехнологические характеристики фарша и готовых купат: водосвязывающая способность (ВСС), жироудерживающая способность (ЖУС), влагоудерживающая способность (ВУС) после термообработки, а также потери при термообработке и выход готового продукта. Эти показатели позволят прогнозировать сочность, нежность и качество готовых купат. Полученные результаты систематизированы в таблице 1.

Таблица 1.

Функционально-технологические показатели опытных образцов (M ± SD, n = 5)

Table 1.

Functional and technological indicators of experimental samples (M ± SD, n = 5)

Показатель | Indicator	Образец | Sample
	Контроль | Control	КВ | CF	КВ + И | CF + I
Водосвязывающая способность (ВСС), % | Water-binding capacity, %	71,3 ± 1,2	82,1 ± 1,1 ⁑	86,4 ± 1,0 ⁑
Жироудерживающая способность (ЖУС), % | Fat-holding capacity, %	73,8 ± 1,4	87,6 ± 1,3 ⁑	91,9 ± 1,1 ⁑
Влагоудерживающая способность (ВУС), % | Moistureholding capacity, %	68,5 ± 1,5	83,4 ± 1,2 ⁑	88,7 ± 1,3 ⁑
Потери при термообработке, % | Loss during heat treatment, %	15,2 ± 1,1	8,9 ± 0,8 ⁑	6,3 ± 0,7 ⁑
Выход готового продукта, % | Product yield, %	84,8 ± 1,1	91,1 ± 0,8 ⁑	93,7 ± 0,7 ⁑

Здесь и далее: † – p<0,05; * – p<0,01; ⁑ – p<0,001

В ходе исследований установлено, что образец с кукурузным волокном (КВ) превосходит контроль по водосвязывающей способности на 10,8% (p < 0,001), по жироудерживающей – на 13,8% (p < 0,001), по влагоудерживающей после термообработки – на 14,9% (p < 0,001). Полученное нами улучшение водосвязывающей способности в опытных образцах может быть объяснено результатами исследований [9]. Авторами показано, что в процессе термообработки мясного фарша крахмальные кукурузные зерна клейстеризуются, разрушая свою первоначальную структуру и набухая, что способствует удержанию влаги, напрямую коррелируя с повышением выхода готовой продукции. Потери при термообработке снизились на 6,3% (p < 0,001) в группе КВ, и на 8,9% (p < 0,001) в группе КВ + И, а выход готовой продукции увеличился на 6,3 и 8,9% (p < 0,001) относительно контроля соответственно. Комбинация кукурузного волокна и инулина (КВ + И) обеспечила более выраженные изменения: водосвязывающая способность возросла на 15,1% (p < 0,001), жироудерживающая – на 18,1% (p < 0,001), влагоудерживающая – на 20,2% (p < 0,001). Полученные данные согласуются с результатами наших предыдущих исследований по применению растворимого кукурузного волокна «ИнтенсФлор» в мясных полуфабрикатах [6], а также коррелируют с выводами о высокой влаго- и жиросвязывающей способности кукурузных волокон и инулина в мясных системах [3, 8, 10]. Таким образом, комбинация волокон позволяет минимизировать потери влаги и жира при термообработке более эффективно, чем использование только кукурузного волокна.

Органолептическую оценку готовых изделий проводили по 5-балльной шкале, учитывая внешний вид, цвет на разрезе, консистенцию (нежность, сочность), запах и вкус. Полученные результаты систематизированы на рисунке 2, отражающем сравнительную характеристику образцов по каждому из показателей.

Рисунок 2. Результаты органолептической оценки образцов купат

Figure 2. Results of organoleptic evaluation of minced sausages in casing samples

Органолептическая оценка выявила, что образец КВ превосходит контроль по консистенции (с 3,8 до 4,5 балла, p < 0,01), внешнему виду и цвету на разрезе (с 4,1 и 4,0 до 4,4 и 4,3 балла соответственно, p < 0,05). По показателям вкуса и запаха достоверных отличий выявлено не было. Образец КВ + И продемонстрировал наилучшие результаты в сравнении и с контролем, и с образцом КВ. Таким образом, введение инулина в комбинации с кукурузным волокном обеспечивает улучшение практически всех сенсорных характеристик, в частности консистенции и вкуса. Полученные данные коррелируют с ранее опубликованными результатами для рубленых полуфабрикатов, обогащённых растительными волокнами [6, 11].

Для характеристики пищевой ценности разработанных купат был определён их макронутриентный состав, включая массовую долю влаги, белка, жира, золы и углеводов. На основе этих данных рассчитана энергетическая ценность. Сравнительный анализ физико-химических показателей представлен в таблице 2.

Таблица 2.

Физико-химический состав и калорийность готовых купат (M ± SD, n = 5)

Table 2.

Physical and chemical composition and calorie content of minced sausages in casing (M ± SD, n = 5)

Показатель / Indicator	Образец | Sample
	Контроль | Control	КВ |CF	КВ + И |CF + I
Массовая доля влаги, % | Mass fraction of moisture, %	58,2 ± 0,9	62,5 ± 0,8 *	64,1 ± 0,7 ⁑
Массовая доля белка, % | Mass fraction of protein, %	15,4 ± 0,5	14,8 ± 0,4	14,5 ± 0,4
Массовая доля жира, % | Mass fraction of fat, %	18,5 ± 0,7	15,2 ± 0,6 *	13,8 ± 0,5 ⁑
Массовая доля золы, % | Mass fraction of ash, %	2,1 ± 0,1	2,9 ± 0,1 *	3,1 ± 0,1 ⁑
Углеводы (по разнице), % | Mass fraction of carbohydrates (by difference), %	5,8 ± 0,4	4,6 ± 0,3 *	4,5 ± 0,3 *
Энергетическая ценность, ккал/100 г | Energy value, kcal/100 g	267 ± 8	239 ± 7 *	226 ± 6 ⁑

Исследование физико-химического состава выявило, что образец КВ характеризовался увеличением массовой доли влаги на 4,3% (p < 0,01), снижением содержания жира на 3,3% (p < 0,01) и калорийности на 28 ккал/100 г (p < 0,01) по сравнению с контролем, при этом содержание белка не изменилось. Зольность повысилась на 0,8% (p < 0,01). Для образца КВ + И отмечено: увеличение влаги (на 5,9%, p < 0,001), снижение жира (на 4,7%, p < 0,001) и калорийности (на 41 ккал/100 г, p < 0,001). Зольность возросла на 1,0% (p < 0,001). Аналогичные изменения нутриентного профиля (рост влаги, снижение жира и калорийности) при внесении растительных пищевых волокон отмечены в работах [5, 12], что подтверждает общую закономерность влияния таких добавок на мясные системы. Наше исследование также демонстрирует, что комбинация с инулином усиливает этот эффект.

Влияние пищевых волокон на ход технологических и окислительных процессов оценивали по двум дополнительным критериям: активной кислотности (рН) готового продукта и перекисному числу жира, характеризующему степень его окисления. Полученные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Показатели качества жира и активной кислотности купат (M ± SD, n = 5)

Table 3.

Indicators of fat quality and acidity of minced sausages in casing (M ± SD, n = 5)

Показатель / Indicator	Образец | Sample
	Контроль | Control	КВ |CF	КВ + И |CF + I
рН	5,98 ± 0,05	5,96 ± 0,04	5,93 ± 0,04
Перекисное число, ммоль акт. кислорода/кг | Peroxide value, mmol active oxygen/kg	4,2 ± 0,3	2,8 ± 0,2 *	2,1 ± 0,2 ⁑

Как видно из таблицы 3, значения рН всех образцов находились в узком диапазоне без статистически значимых различий, что свидетельствует о стабильности кислотности продукта при внесении добавок. Перекисное число жира в опытных образцах достоверно снижалось, причём максимальный антиоксидантный эффект наблюдался при совместном использовании инулина и кукурузного волокна (образец КВ + И). Эффективность полисахаридов в мясных системах отмечена в работе [13], а выявленное антиоксидантное действие пищевых волокон подтверждается исследованиями [14, 15].

Заключение

В ходе исследований установлено, что введение растворимого кукурузного волокна «ИнтенсФлор» значимо улучшает технологические свойства свиных купат – повышает влаго-и жиросвязывание, снижает потери при варке, увеличивает выход готового продукта и уменьшает его жирность. Дополнительное внесение инулина усиливает этот эффект: комбинация двух волокон обеспечивает наилучшие показатели сочности, нежности и выхода, а также максимальное снижение калорийности. Преимущество комбинации объясняется синергией гелеобразующих свойств инулина и влагоудерживающей способности кукурузного волокна, что обеспечивает более стабильную эмульсию и минимальные потери при термообработке. Таким образом, разработанная композиция может быть рекомендована для производства функциональных мясных изделий с пониженным содержанием жира.