Получение и применение сухого микропартикулята сывороточных белков в технологии вареных колбас

Перспективным направлением развития молочной отрасли является глубокая переработка молока с целью получения ингредиентов для различных отраслей пищевой промышленности. Особую ценность представляют белковые ингредиенты, способные не только восполнять дефицит пищевого белка, но и оказывать значимое благоприятное воздействие на функционально-технологические характеристики готовой продукции [1–5].

К сравнительно новым для отечественного пищевого производства относится микро-партикулят сывороточных белков, ингредиент, который получают из молочной сыворотки [6–7] с применением мембранных методов и термомеханической обработки. Микропатитикулят сывороточных белков характеризуется уникальными свойствами, имитирующими органолептический профиль молочного жира [8–12]. Известно применение микропартикулятов подсырной и творожной сыворотки как в Российской Федерации, так и за рубежом. Высокую эффективность показало его использование в производстве кисломолочных напитков [13–15], позволяющее модифицировать их реологические свойства; в составе творога и сыра, увеличивая выход продукта [16–17]. Большой интерес приобретает применение микропартикулята для получения мясных продуктов.

В мясной отрасли молочные ингредиенты используются уже давно. В производстве отдельных видов колбасных изделий, в основном вареных, традиционно применяют молочные белки в форме сухого обезжиренного молока, казеина и казеинатов. Их используют не только для обогащения готовой продукции, но и модификации ее органолептических свойств, оптимизации функционально-технологических характеристик (водосвязывающей способности, эмульгирования, реологических параметров). Молочные белки в составе мясных продуктов связывают влагу, укрепляют белковую матрицу и позволяют получить устойчивую водно-жировую эмульсию.

Учитывая актуальность, целью работы было получение сухого микропартикулята сывороточных белков для реализации в технологии колбасных изделий.

Материалы и методы

В качестве объектов исследования рассматривали микропартикулят сывороточных белков, полученный на основе подсырной сыворотки (производства филиала ПАО Молочный комбинат «Воронежский» Калачеевский сырзавод), модельные фарши с использованием микропар-тикулята и готовое вареное колбасное изделие.

Для получения микропартикулята пастеризованную очищенную подсырную сыворотку концентрировали с помощью установки ультрафильтрации УУФ-1М19–6 производства компании CHEMTRON (Германия). Полученный концентрат сывороточных белков подвергали термомеханической обработке. Нагрев осуществляли до температуры (87 ± 2) °С с выдержкой 10–15 с. Механическое воздействие реализовали с помощью цифрового лабораторного гомогенизатора HG-15D-Set-A при скорости вращения ротора 15000 об/мин в течение 5 мин [18]. Для сушки микропартикулята сывороточных белков применяли конвективную камерную сушилку Kitfort КТ-1917.

В работе использовались современные методы исследования. Массовую долю сухого вещества молочного сырья и микропартикулята оценивали гравиметрическим методом. Определение массовой доли белка проводили методом Кьельдаля. Измерение массовой доли жира осуществляли кислотным методом Гербера. Определение массовой доли золы проводили весовым методом после озоления пробы продукта при (550 ± 25) °С [19]. Вязкость измеряли на ротационном вискозиметре Brookfield RVDV-II + Pro. Микроструктуру объектов исследования оценивали с помощью бинокулярного микроскопа Альтами БИО 6. Активную кислотность модельных фаршевых систем определяли потенциометрическим методом. Влагосвязывающую способность (ВСС) оценивали методом прессования. Определение влагоудерживающей способности (ВУС) модельных фаршей было основано на опре- делении разницы между массовым содержанием влаги в фарше и количеством влаги, отделившейся в процессе термической обработки [20].

Выход готовой продукции рассчитывали по формуле:

В =

MМ

М 1

100,

где В – выход готовой продукции,%; М 1 – масса навески до тепловой обработки, г; М 2 – масса навески после тепловой обработки, г.

Содержание жира в вареном колбасном изделии находили методом экстрагирования из высушенных навесок. Содержание соли определяли методом Мора.

Математическую обработку эксперимента проводили методами математической статистики по данным 5–10 опытов в трехкратной последовательности.

Результаты

При производстве сухих молочных продуктов концентрация компонентов исходного сырья увеличивается пропорционально уменьшению содержания влаги в готовом продукте.

Большое влияние на качество сухого продукта оказывает состав исходного сырья. Микропар-тикулят сывороточных белков, направленный на сушку, характеризовался высоким содержанием белка (в среднем 80% в пересчете на СОМО) (таблица 1).

Таблица 1.

Состав микропартикулята сывороточных белков

Table 1.

Composition of whey protein microparticulate

Показатель Indicator	Значение Value
Массовая доля сухих веществ,% Mass fraction of dry substances,%	20,2 ± 0,7
Массовая доля жира,% Mass fraction of fat,%	1,3 ± 0,1
Массовая доля общего белка,% Mass fraction of total protein,%	16,2 ± 1,3
Массовая доля лактозы,% Mass fraction of lactose,%	1,0 ± 0,1
Массовая доля золы,% Mass fraction of ash,%	1,7 ± 0,2

Внешне продукт представлял собой однородную густую массу с кремообразной консистенцией. Цвет микропартикулята – белый с кремовым оттенком, вкус и запах чистый, молочный, без посторонних привкусов и запахов. Микропарти-кулят характеризовался высокой эффективной вязкостью – (63 ± 4) Па×с при градиенте скорости сдвига 3 с-1.

В качестве эффективного способа сушки продуктов высокой вязкости рассматривали применение камерной сушильной установки с конвективным подводом тепла. Сушилка включала горизонтальные лотки с перфорированным дном, вентилятор, систему всасывающих и нагнетательных воздуховодов, соединенных с вентилятором и лотками, подогреватель сушильного агента, байпасный воздуховод для частичного возврата отработанного сушильного агента в сушилку (рисунок 1).

Рисунок 1. Камерная сушилка: 1 – горизонтальная рама; 2 – лотки; 3 – верхняя перегородка; 4 – нагнетательный воздуховод; 5 – нижняя перегородка; 6 – крышка

Figure 1. Chamber dryer: 1 – horizontal frame; 2 – trays; 3 – upper partition; 4 – discharge air duct; 5 – lower partition; 6 – cover

Качественные показатели высушенного продукта представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Состав сухого микропартикулята сывороточных белков

Table 2.

Composition of dry whey protein microparticulate

Показатель Indicator	Значение Value
Массовая доля сухих веществ,% Mass fraction of dry substances,%	95,1 ± 1,2
Массовая доля жира,% Mass fraction of fat,%	4,9 ± 0,7
Массовая доля общего белка,% Mass fraction of total protein,%	6,1 ± 0,8
Массовая доля лактозы,% Mass fraction of lactose,%	76,3 ± 2,1
Массовая доля золы,% Mass fraction of ash,%	4,7 ± 0,6
Массовая доля сухих веществ,% Mass fraction of dry substances,%	8,0 ± 1,0

При производстве сухих молочных продуктов важным является способность полученного порошка к восстановлению. Исследование микроструктуры восстановленного микропартикулята (рисунок 2) позволило установить, что структурные элементы продукта не в полной мере диспергируются в водной фазе.

Рисунок 2. Микроструктура восстановленного микропартикулята сыворточных белков, ув. 40 Х

Figure 2. Microstructure of the reduced whey protein microparticulate, magnification 40 X

В микроскопическом препарате наблюдали присутствие как отдельных мелких частиц микропартикулята, шариков жира, так и пластинчатых комплексов, образованных в результате сушки. Формирование агрегатов может быть отнесено к недостаткам выбранного способа сушки.

С целью разработки рекомендаций по использованию микропартикулированного сывороточного белка при производстве мясопродуктов исследовали влияние уровня его введения на качественные показатели модельных фаршей. Перед внесением в модельный фарш микропар-тикулят подвергали гидратации.

Рецептурный состав модельных фаршевых систем представлен в таблице 3.

Таблица 3.

Рецептурный состав модельно-фаршевых систем с микропартикулированным сывороточным белком

Table 3.

Фарш представляет собой сложную полидисперсную систему коагуляционного типа. В результате связывания воды белковыми компонентами фарша происходит образование его основы, состоящей из экстрагированных солерастворимых белков, солей, сахаров и других растворимых компонентов. Таким образом, формируется дисперсионная среда, в которой диспергированы тонкоизмельченные частицы жира, мышечной и соединительной тканей. Качество и выход вареных колбасных изделий как дисперсионных систем в значительной степени зависит от развитием процессов влаго- и жиросвязывания при приготовлении фарша, а также его устойчивости при термической обработке [21].

Проведенные исследования влагосвязывающей, влагоудерживающей способности, а также выхода готового изделия свидетельствуют о положительном влиянии микропартикулята в количестве до 4% (рисунок 3–5).

Внесение микропартикулята сывороточных белков в мясные фарши приводило к смещению рН опытных образцов в область более высоких значений, что положительно сказывалось на экстрагируемости миофибриллярных белков и водосвязывающей способности сырых фаршей (таблица 4).

Рисунок 4. Изменение влагоудерживающей способности готового продукта

Figure 4. Change in moisture-holding capacity of the finished product

Рисунок 5. Изменение выхода готового продукта

Figure 5. Change in the yield of the finished product

Control

Рисунок 3. Изменение влагосвязывающей способности фарша

Figure 3. Change in the moisture-binding capacity of minced meat

Таблица 4.

Качественные показатели модельных фаршевых систем

Table 4.

Qualitative indicators of model minced meat systems

Показатель Indicator	Значение | Value
	Контроль Control	1	2	3	4
Содержание влаги, % Moisture contents, %	67,25	70,75	71,94	72,3	73,85
pH	5,71	5,83	6,12	6,12	6,14

Исследуемые образцы готового изделия отличались более нежной консистенцией в сравнении с контролем, не наблюдалось ухудшение вкуса, цвета и запаха при внесении микропар-тикулята (таблица 5).

Recipe composition of model minced meat systems with microparticulated whey protein

Образец Sample	Содержание компонента по рецептуре,% | Component content according to recipe,%
	Говядина 1 сорта Beef 1st grade	Свинина полужирная Pork lean	Сухой микропартикулят Dry microparticulate	Вода сверх рецептуры Water above the recipe	Соль поваренная пищевая Table salt
Контроль Control	40	60	-	30	2,5
С использованием микропартикулированного сывороточного белка | Using microparticulated whey protein
1	40	59	1	30	2,5
2	40	58	2	30	2,5
3	40	57	3	30	2,5
4	40	56	4	30	2,5

Органолептические показатели готового продукта

Таблица 5.

Table 5.

Organoleptic characteristics of the finished product

Показатель Indicator Внешний вид Appearance Консистенция Consistency

Характерис тика показателя дл я образца | Characteristics of the indicator for the sample контроль              1                   2                   3                 4

Батоны с чистой, сухой поверхностью

Loaves with a clean, dry surface

Нежная

Tender

Цвет и вид на разрезе Color and crosssectional appearance

Розовый, фарш равномерно перемешан | Pink, minced meat evenly mixed

Свойственный данному виду продукта, без посторонних привкуса и запаха, с ароматом пряностей, в меру соленый

Characteristic of this type of product, without foreign taste and smell, with the aroma of spices, moderately salty

Запах и вкус Smell and taste

Форма и размер батонов

Shape and size of loaves

Прямые или изогнутые батоны длиной от 10 до 15 см Straight or curved loaves from 10 to 15 cm long

Вязка батонов Knitting loaves

Прямые батоны с поперечными перевязками Straight loaves with cross bandages

Добавление большего количества белкового ингредиента придавало продукту привкус, не свойственный колбасным изделиям, и не являлось целесообразным.

Физико-химические показатели полученного колбасного изделия соответствовали требованиям нормативной документации: массовая доля жира – 19,2%, белка – 12%, хлористого натрия – 2,1%. Энергетическая ценность составила 223,3 ккал / 100 г.

Заключение

Выполненные исследования позволили получить сухой микропартикулят, характеризующийся высокой массовой долей белка. На основании результатов проведенных исследований

модельных фаршевых систем, а также готового вареного колбасного изделия установлен рациональный уровень введения в рецептуру сухого микропартикулята – 4%.

Введение микропартикулята в рецептуру позволило дополнить действие мясных белков и получить стабильную структуру фарша. Таким образом, использование микропартикулята сывороточных белков в технологии мясных продуктов целесообразно и может помочь свести к минимуму влияние таких факторов, как возраст, порода, пол и упитанность скота, активная кислотность и термическое состояние мяса.