Регулирование функционально-технологических свойств мясных систем с использованием ферментативных комплексов

Актуальность исследований

Мясное сырье многокомпонентно, вариабельно по составу и свойствам, что закономерно отражается на качестве готовой продукции. В технологии мясных изделий в качестве основного сырья применяют свинину, как более дешевое и технологичное сырье. Интенсивный откорм животных с использованием гормональных препаратов, нарушение технологических условий первичной переработки часто приводят к изменениям качества свинины, у которой появляются признаки PSE – бледное, мягкое, водянистое мясо. Величина рН мяса с признаками PSE составляет 5,48 и менее, тогда как в мясе NOR уровень рН колеблется в пределах 5,6–6,2. Мясо с аномальными отклонениями, приобретенными в про- цессе созревания, имеет нехарактерные консистенцию, вкус, запах и технологические свойства, что существенно затрудняет его использование для производства мясных продуктов. Применение некондиционного мясного сырья предполагает использование технологических добавок: цвето- и вкусообразующих веществ, а также компонентов с протеолитической активностью для стабилизации физико-механических характеристик сырья. Применение синтетических пищевых добавок в мясной промышленности насыщает продукты канцерогенами, отрицательно влияющими на здоровье человека, в связи с чем биотехнологическая обработка мясного сырья является перспективным направлением развития пищевой индустрии.

Значительное влияние на уровень технологических характеристик мясного сырья на этапе посола и созревания оказывают ферменты мышечной ткани, а также комплекс протеолитических ферментов микроорганизмов посолочной смеси. Изменяя микробиологический профиль мясной системы возможно регулировать интенсивность гидролиза биополимеров, реологические свойства сырья [ 2, 5, 14 ] .

Введение ферментативных комплексов в рецептуру реструктурированных изделий позволяет целенаправленно изменять функционально-технологические свойства мясных систем, к которым относят влагосвязывающую, водо- и жироудерживающую способность, структурно-механические свойства; обеспечивать высокий выход, оптимальные органолептические характеристики готового изделия, его высокую пищевую ценность (рис. 1) [ 1, 4 ] .

Для регулирования плотности и однородности мясопродуктов нашли применение экзогенные ферментные препараты, способные модифицировать структуру белков, к которым относится фермент трансглютаминаза (ТГЛ). Трансглютаминаза катализирует перенос функциональных групп от одной белковой молекулы к другой, тем самым образуя поперечные связи между белками. Образуются высокомолекулярные соединения, содержащие глутамил-лизиновые внутри- и межмолекулярные связи, определяющие функциональные свойства белков и структурные ха- рактеристики готовых продуктов. Эти связи могут быть сформированы как между белками одного происхождения, так и между белками, отличающимися по типу. Созданная белковая структура стабильна в широком диапазоне рН и температур, устойчива к механическим воздействиям [3, 15].

Перспективные технологии с применением трансглютаминазы позволяют формировать однородную плотную структуру эмульгированных мясных продуктов, снижать концентрацию поваренной соли и фосфатосодержащих пищевых добавок в рецептуре. Предлагаемый фермент легко разрушается при температурном воздействии, не требует декларирования при применении [ 10, 12 ] .

Целью научного исследования является обоснование методов регулирования функционально-технологических свойств мясных систем, рационализация технологии производства реструктурированных колбасных изделий с использованием ферментативных комплексов.

Объектами исследования служат образцы многокомпонентных фаршевых систем, изготовленные по рецептуре вареного колбасного изделия, содержащие сырье животного и растительного происхождения. Материал для исследования – фермент Трансглютами-наза марки «БиоБонд TG–EB3», производимый »Shanghai Kinry Pharmaceutical Co., Ltd», поставляемый на Российский рынок ООО »Флора Ингредиентс», ацидофильные микроорганизмы штамма «Наринэ-ТНСи» [ 9 ] .

Рис. 1. Роль ферментативных комплексов в технологии мясных продуктов

Температурный диапазон активности исследуемой трансглютаминазы – от 2 до 55 °С, оптимальный уровень рН от 6 до 7. Кроме того, ее стабильность не зависит от других компонентов системы, в которой она находится, а образованная ферментом белковая матрица подобна естественной структуре белковой ткани. Полная инактивация трансглю-таминазы наблюдается в результате температурного воздействия в диапазоне 72–75 °С в течение 5–10 минут. Результатом тепловой инактивации являются остаточные пептидные связи, полученные в процессе тепловой деструкции белковой молекулы фермента.

Контрольные образцы изготовляют по традиционной технологии вареного колбасного изделия, в мясную систему опытных образцов вводят разные концентрации фермента трансглютаминаза и высокотехнологичные пробиотические микроорганизмы штамма «Наринэ-ТНСи».

Результаты научного исследования

Производство реструктурированных мясных изделий включает ряд взаимосвязанных технологических процессов, в ходе которых мясное сырье подвергается механическому, биохимическому, термическому воздействию. На этапе посола измельченного мясного сырья происходят сложные биохимические и коллоидные процессы, обуславливающие структуру колбасного изделия, образуются низкомолекулярные соединения – предшественники вкуса и аромата мясного продукта [ 8, 11 ] .

Мясная эмульсия является дисперсной системой, стабилизация которой позволяет получить высокоустойчивую систему с необходимыми структурно-механическими свойствами. Функциональные свойства фаршевых систем регулируются комплексом ферментов мышечной ткани, микроорганизмов рассола, определяют реологические свойства при механической обработке, позволяя устанавливать оптимальные технологические режимы производства, обеспечивают стабильную структуру и плотность упругоэластичных продуктов, к которым относят колбасные изделия [ 6, 7 ] .

В мясной системе, образованной в результате интенсивного механического измельчения тканей, гидратированные молекулы белков формируют трехмерную матрицу, в ячейках которой находится эмульгированный жир. Стабильность образованной эмульсии зависит от прочности образованных связей между белковыми молекулами и степени гидратации белков. Образуя поперечные связи между белками, трансглютаминаза создает сетчатую матрицу, что позволяет «сшивать» кусочки сырья, эффективно удерживать добавляемую влагу и вытекающий мясной сок. Регулируя водосвязывающую способность фарша, можно уменьшать потери влаги и питательных компонентов при термообработке и повышать выход готового продукта [12, 13].

Установлено, что трансглютаминаза оказывает значительное влияние на влагосвязывающую способность мясного комбинированного фарша, увеличивая ее по сравнению с контрольными образцами на 26,0–56,2 %, соответственно, выход готового продукта возрастает на 6–12 % (рис. 2).

При гистологическом исследовании образцов мясной эмульсии, созревающей с участием фермента трансглютаминаза и ферментов пробиотических микроорганизмов, установлена выраженная дискомплексация мышечных волокон, с частичной утратой поперечной исчерченности, миоциты гомогенизированы и спаяны в конгломераты. Причем степень фрагментации мышечных волокон опытных образцов возрастает на 21,9–104 % (рис. 3). При этом липидная фракция равномерно распределяется в виде мельчайших капель между мышечными клетками, установлено уменьшение диаметра жировых капель на 12,8–16,5 %.

При анализе структурно-механических свойств мясной системы устанавливают напряжение, при котором возникает сдвиг фазы и скорость сдвига, при которой начинается стабильное увеличение текучести массы мясной фаршевой системы. Наиболее высокое напряжение сдвига, а соответственно, более высокая плотность мясной системы, характерна для образцов мясного фарша и эмульсии, содержащих ферментный комплекс, в 1,5–1,7 раз выше контрольных образцов (рис. 4).

Мясопродукты являются источником полноценного белка. Основной задачей при разработке новых технологий является повышение белковых компонентов в продукте, при сохранении стабильной структуры и привычного вкуса мясного изделия. В образцах колбасных изделий, изготовленных с применением в рецептуре фермента трансглютаминазы, пробиотических микроорганизмов установлено увеличение массовой доли белка, витаминов группы В, энергетической ценности по

Рис. 2. Динамика массовой доли связанной влаги в мясных фаршевых системах

Рис. 3. Распределение фаз эмульсии мясной системы при использовании ферментов

Рис. 4. Динамика напряжения сдвига мясной эмульсии колбасного изделия

сравнению с классической рецептурой. Накопление нутриентов обусловлено высокой влагоудерживающей способностью белковых молекул сырья, предотвращающих потери питательных веществ при термообработке.

Органолептическая оценка играет важную роль при разработке новых технологий мясопродуктов. Вкусообразующие компоненты формируются на стадии посола и созревания, претерпевая изменения при термообработке мясного сырья. Ферменты, предотвращая потери низкомолекулярных веществ, обуславливая интенсивный протеолиз биополимеров, обеспечивают формирование вкуса и аромата готовых изделий. Наиболее высоко дегустаторы оценили образцы, выработанные с применением ферментативных комплексов. Данные мясопродукты отличаются равномерным выраженным цветом на разрезе, однородной поверхностью без пор и пустот, насыщенным мясным вкусом и ароматом.

Заключение

Исходя из результатов экспериментальных исследований, можно заключить, что применение фермента трансглютаминаза марки «БиоБонд TG–EB3» способствует форми- рованию оптимальных функциональных свойств фаршевых систем эмульгированных мясных изделий. В результате исследований установлено возрастание гидратационных свойств белков: увеличение влагосвязывающей способности фарша, улучшение структурно-механических характеристик мясных систем. Использование ферментативных комплексов способствует формированию плотного пространственного каркаса и получению монолитной структуры фарша, что позволяет профилактировать образование технологических дефектов готовых изделий – пор, пустот, отеков и деформаций батона.

Применение фермента трансглютаминаза и пробиотических микроорганизмов «Наринэ-ТНСи» на стадии созревания мясной системы позволяет регулировать пищевую ценность, улучшать органолептические характеристики колбасных изделий. В результате научных исследований доказана возможность применения некондиционного сырья при производстве мясных продуктов путем коррекции функционально-технологических характеристик посредством ферментативных комплексов, улучшения вкусоароматических и реологических показателей готовых продуктов.