Перспективы использования бетаина свеклы при производстве мясопродуктов

Для хранения, улучшения и предоставления мясопродуктам определенного цвета и внешнего вида используют разрешенные пищевые красители: ферментированный рис, бетаин, бетакаротин и др. Но большинство красителей из тех, что предлагаются на рынке пищевых добавок, имеют химическое происхождение. Однако с развитием исследований в области токсикологии явно наметилась тенденция к ограничению их использования в пищевых целях, почти во всех странах мира.

Безвредность большинства натуральных красящих веществ и других пищевых добавок, как правило, не вызывает сомнений, так как адаптация человеческого организма к природным пищевым компонентам происходила в ходе эволюции, хотя для многих из них установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) [1,2].

Многими исследователями предпринимались поиски красителей на основе крови убойных животных и растительного сырья -исследовались способы стабилизации натуральных пигментов. Изучалась возможность их использования в технологии мясных продуктов [3]. Но далеко не все из предложенных красителей соответствуют требованиям, предъявляемым к пищевым добавкам. До сих пор нет четких рекомендаций по применению натуральных красителей в технологии вареных колбас, в том числе с высоким уровнем замены мясного сырья на растительные компоненты. Использование мясного сырья с пониженным содержанием естественных пигментов мяса привело к необходимости поиска новых красящих веществ.

Объекты и методы исследования

Использование натурального свекольного пигмента в качестве красителя в колбасном производстве не получило широкого распространения вследствие образования сложных ферментных систем при рН среды 6,1 - 6,3. Поэтому для использования свекольных пигментов в качестве красителей в производстве комбинированных мясопродуктов необходимо проводить их стабилизацию.

Стабилизацию пигментов проводили методом экстракции водными растворами пищевых кислот и солей, входящих в состав функциональных пищевых добавок: молочная, лимонная и аскорбиновая кислоты, соли цитрата и фосфата натрия, нанокомпозита на основе диоксида кремния [4 - 6].

Определение пропускной и оптической плотности растворов красителей проводили с помощью спектрофотометра СФ-26 в диапазоне волн от 520 до 620 нм. Определяли ξ – потенциал растворов с помощью анализатора Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments) с электродной системой измерения ζ –потен-циала: Universal Dip cell (ZEN1002) и рамкой – Disposable polystyrene (DTS0012).

Результаты и их обсуждения

Наши исследования были направлены на поиск натуральных растительных пигментов и способов их стабилизации с целью использования их в производстве мясосодержащих продуктов, введение которых, при уменьшении концентрации вносимого нитрита или его исключении, обеспечивает традиционную окраску изделия без ухудшения качественных характеристик продукта и благополучного с санитарногигиенической точки зрения.

Целью работы было исследовать возможность использования свекольного сока, стабилизированного смесью лимонной кислоты, фосфатных солей и нанокомпозита на основе диоксида кремния, в качестве красителя для производства мясных и мясосодержащих продуктов с использова- нием белоксодержащего сырья растительного происхождения, исследовать влияние рН среды и теплового нагрева на изменение интенсивности и оттенка окраски стабилизированного сока свеклы, а также создание композиционной системы для улучшения цветовых свойств натурального красителя.

Экстракцию проводили 1%-ными растворами кислот и солей при температуре 50 ° С в течение 30 мин. Экстракты свекловичного сырья по всем вариантам растворов имели насыщенную красную окраску. При повышении температуры экстракции до 70 ° С, экстракты свекловичного сырья незначительно светлели.

Также проводили экстракцию свекольной ботвы красно-фиолетового цвета аналогичными растворами кислот (с концентрацией 2%) и растворами солей (1%). Результаты исследований показали, что такие экстракты также могут быть использованы в качестве красителя для мясных продуктов.

Анализируя результаты проведенных экстракций растительного сырья, установлено, что пигменты в щелочной среде не образуют стабильные комплексы. Происходит изменение их окраски в растворе стабилизаторов от красного до кирпичного цвета.

Результаты измерений оптической плотности экстрактов растительного сырья на основе лимонной, молочной и аскорбиновой кислот выявили, что экстрагированный бетаин в растворах с лимонной и аскорбиновой кислотами образует стабильные комплексы. Эти комплексы обладают высокой стойкостью к воздействию температуры, света, изменениям рН среды.

Лучшие результаты были получены при добавлении сухой буферной смеси к свекольному соку, полученному после прессования измельченной свеклы: лимонная кислота и фосфат натрия в количестве 1,75 % к массе сока. Соотношение кислота - соль 1 : 0,75 [7].

Оттенок красного цвета, полученного и разбавленного водой красителя в соотношении 1:40, исследовали при различных значениях температуры и рН. Показатель рН меняли, добавляя к разбавленному раствору красителя раствор щелочи (NaOH) в соотношении 10 : 1. Концентрация растворов щелочи по вариантам 1…5 была, моль/л: 1 – 0,005; 2 – 0,01; 3 – 0,02; 4 – 0,04; 5 – 0, 06. Значения рН по вариантам при (t = 20 ºC) соответствовали: 6.07, 7.28, 9.25, 10.74, 11.25. Как контроль использовали разведенный раствор красителя, не содержащий щелочи (рН 5,6).

Зависимости оттенка красного цвета Т (единиц) растворов красителя от изменения рН в образцах относительно варианта и влияния температуры приведены на рис. 1.

№ варианта раствора красителя со щелочью

Рис. 1 - Зависимость оттенка красного цвета свежеприготовленного раствора красителя от изменения рН в образце относительно варианта при различных температурах

Все варианты растворов имели красную окраску независимо от смещения рН, оттенок которого обусловлен подавляющим количеством бетацианов при Т < 1 (рис.1), а также высокую интенсивность этой окраски, кото-рая уменьшалась под воздействием темпера-туры в пределах от 120 до 87 единиц. Повышение температуры прогрева свыше 72ºС приводит к частичной потере бетацианов с преобладанием в растворе бетаксантанов, придающих ему бурый оттенок (Т > 1). Наличие красного оттенка в растворах (Т < 1) после прогрева при температуре 95ºС (рис. 1) обусловлено погрешностью при определении оптической плотности растворов, что связано со значительным помутнением их вследствие прогревания.

С целью исследования стабильности растворов красителя с пищевыми добавками в процессе хранения (свежие растворы красителя и в процессе хранения - после 6 суток) определяли ξ-потенциал следующих вариантов: 1 - свекольный сок, 2 - красный свекольный краситель (КСК), 3 - КСК +1% минеральной добавки на основе диоксида кремния (рис.2).

Рис. 2 - ξ -потенциал свекольного сока и свекольного красителя без добавки и с минеральной добавкой на шестые сутки хранения

Как видно из рис. 2 добавление сухого нанокомпозита на основе диоксида кремния в свекольный краситель повышает интенсивность ионизации раствора для определения ξ-потенциала, что, на наш взгляд, указывает на дополнительную стабильность растворов свекольного красителя к нагреванию.

Для подтверждения полученных результатов исследовалась цветообразующая способность свекольного красителя путем внесения его на композиционную смесь, состоящую из гидратированного соевого концентрата и нанокомпозита на основе диоксид кремния, в которой диоксида кремния выступал в качестве модификатора структурномеханических характеристик модельной белоксодержащей системы.

Заключение, выводы

Подтверждена возможность стабилизации ξ-потенциала свекольного сока буферным комплексом и нанокомпозитом на основе диоксида кремния, чем подтверждена перспективность его использования в технологии производства мясных и мясосодержащих продуктов.

Установлено, что пищевая добавка на основе диоксида кремния в форме нанокомпозита в количестве 0,1…0,3% улучшает структурномеханические, технологические показатели мясных фаршей, а стабилизированный свекольный краситель - в количестве 2% обеспечивает приемлемые сенсорные показатели для колбасных изделий вареной группы.