Технологические особенности и перспективы использования растительных и животных белков в производстве колбасных изделий

В условиях дефицита мясного сырья и стремления производителей к снижению себестоимости продукции наличие альтернативных источников белка и произведенной из них продукции является крайне актуальным для отечественного мясного рынка. Поэтому при производстве мясных продуктов сегодня очень широко используют растительные и животные белки, которые позволяют произвести равноценную замену недостающего дорогостоящего мясного сырья [1].

Белки, дополнительно внесенные в мясную систему, оказывают положительное стабилизирующее воздействие. Мясной продукт должен обладать определенными потребительскими свойствами: быть сочным, нежным, обладать определенной кусаемостью, плотностью и т. д.

И животные, и растительные белки содержат незаменимые аминокислоты, но различное их количество. Например, животный белок из плазмы крови является полноценным, так как содержит все незаменимые аминокислоты.

Белки из коллагена – неполноценные. Соевые – сбалансированы по аминокислотному составу относительно эталонного белка, но имеют в недостаточном количестве серосодержащие аминокислоты.

Целью исследования является изучение основных свойств белковых препаратов растительного и животного происхождения в производстве колбасных изделий.

Наиболее известными белками растительного происхождения являются соевые белки, которые можно разделить на три группы в зависимости от содержания белка:

– соевая мука – не более 50 % белка;

– соевые концентраты – около 70 % белка;

– соевые изоляты (изолированные соевые белки) – не менее 90 % белка.

Все эти белки получают из бобов сои, которая наиболее богата белком по сравнению с другими растениями – в бобах содержится до 50 % белка. Биологическая ценность белков сои составляет 89 % от ценности казеина, принятого в качестве единицы международного стандарта, в то время как для пшеницы этот показатель равен 52 %, а для говядины — 125 %. Соевый белок обладает лечебным эффектом – 80 % жирных кислот сои являются ненасыщенными, жизненно важными.

Основные характеристики разных групп соевых белковых препаратов представлены в табл. 1.

Анализ таблицы показывает, что наилучшими с точки зрения связывания воды и жира являются изоляты, позволяющие получать стабильные эмульсии белок : жир : вода в соотношении 1:5:5.

Соевые белковые препараты могут выпускаться в виде текстурированных белков – гранул, имитирующих измельченные кусочки мяса (мясной шпрот). Как правило, текстура-ты соевых белков используются при изготовлении полукопченых, варено- и сырокопченых колбас, в производстве полуфабрикатов или для изготовления вареных колбас с неоднородной структурой.

Одним из наиболее известных мировых производителей соевых белковых препаратов является фирма ADM (США). Она производит полный ассортимент соевых белков для мясной промышленности: изоляты, концентраты и текстураты. На российском рынке известны такие производители и поставщики соевых белковых продуктов, как компания «Протеин. Технологии. Ингредиенты» (ПТИ), которая является дочерней фирмой концерна DuPont, а также фирма «Могунция-Интеррус» [2].

Таблица 1

Основные характеристики разных групп соевых белковых препаратов

Характеристика	Обезвоженная соевая мука	Традиционный концентрат	Изолят
Содержание белка, %	50	70	90
Связывание жиров	1:2	1:3	1:5
Связывание воды	1:2	1:3	1:5
Влияние на текстуру	+	+++	++++

Основными преимуществами применения соевых белковых препаратов являются:

– улучшение экономических показателей производства (снижение расхода мясного сырья; высвобождение дорогостоящего нежирного мяса при сохранении высокого качества продукции; рациональное использование мясного сырья с высоким уровнем жировой и соединительной ткани; сокращение потерь массы при термической обработке);

– повышение качества готовой продукции (снижение содержания холестерина и жирных кислот; снижение риска образования бульонно-жировых отёков);

– стабильность технологического процесса (повышение вязкости фарша, эмульгирование жира).

Однако при всех своих положительных качествах в последнее время отношение к соевым белкам становится настороженным в связи с проблемой продукции из генетически модифицированных источников (ГМИ). Соя была одним из первых растений, которая подверглась генной модификации. В результате генетических изменений соя приобрела очень многие положительные свойства: урожайность, стойкость к неблагоприятным погодным условиям и вредителям и т. д.

В Европе и Америке, вопреки расхожему мнению, выращивание и переработка трансгенных культур не запрещены. В настоящее время значительная часть урожая сои, произ- веденной в странах Северной и Южной Америки, относится к ГМИ. В 2003 году модифицированная соя в больших количествах культивировалась в Румынии.

В нашей стране выращивание трансгенных растений пока не разрешено, но разрешается ввозить, перерабатывать, использовать в продуктах питания несколько видов генетически модифицированных растений и микроорганизмов, а также продуктов их переработки, которые прошли соответствующую процедуру регистрации и контроля на территории РФ.

Маркировка продуктов с нанесением информации о том, что данный продукт изготовлен с использованием ГМИ, является обязательной. Причем маркировке подлежат продукты, в которых пороговой уровень содержания компонентов из ГМИ превышает 0,9 %. Поэтому в настоящее время для колбасы, содержащей соевые добавки из ГМИ в количестве более 0,9 %, на этикетке должно быть указано: «Продукция содержит компоненты из генетически модифицированных источников». Если же добавки не содержат ГМИ, то это должно быть подтверждено соответствующими сертификатами.

К этой группе животных белков относятся свиная шкурка, вырабатываемые из нее и других видов коллагенсодержащего сырья белки, плазма крови, сухое цельное и обезжиренное молоко, казеин, казеинаты и другие.

Сухое молоко по своей питательной цен-

Таблица 2

Состав сухого молока и казеина

Составные части Содержание к белковой добавке, % обезжиренное цельное казеин Лактоза 50,0 40,0 88–91 Белки 38,5 25,7 0,4 Жиры 1,0 26,0 0,5 Зола 8,0 6,5 4,5 Вода 2,5 1,8 4–6 ности близко к мясу, более того, оно выступает в роли хорошего эмульгатора. Существует два вида сухого молока: цельное и обезжиренное, примерный состав которых приведен в табл. 2.

Обычно используют обезжиренное сухое молоко, поскольку в нем выше содержание белков. Кроме того, оно лучше хранится из-за более низкого содержания жира.

Еще одним видом молочных белков является казеин и его производные – казеинаты. Это концентрат молочного белка, поэтому эмульгирующие свойства у него выражены больше, чем у сухого молока.

Эмульгирующие свойства обезжиренного сухого молока и казеина высоко оценены производителями колбас, однако молочные эмульгаторы размягчают консистенцию готовой продукции, поэтому наиболее широко их используют при производстве паштетов и других продуктов мажущей консистенции.

Молочно-белковые смеси в отличие от сухого молока содержат гораздо больше сывороточных белков, которые придают готовым изделиям выраженный вкус, создают плотную белковую матрицу, улучшая текстуру продукта. Молочно-белковые смеси предлагают многие фирмы: «Arla Foods Ingredients», Дания (торговая марка «Нутри-лак»); «Milei GmbH», Германия (торговая марка «Milei»); АБВ, Россия (торговые марки «Оволакт», «Мультилакт», «Полилакт», молочные гели «Грандлюкс» и «Экстрафут»). Молочно-белковые смеси используют в качестве мясозаменяющих ингредиентов при производстве различных колбасных изделий, ветчин, паштетов.

Свиная шкурка достаточно прочно вошла в производство мясных продуктов разных ассортиментных групп. Интерес к использованию свиной шкурки оправдан прежде всего из-за соединительнотканных белков, основным из которых является коллаген, отличающийся от других белков соединительной ткани физикохимической активностью и реакционной способностью функциональных групп, специфической последовательностью расположения аминокислот в полипептидных цепях. После тщательного измельчения шкурки коллаген образует водно-белковые эмульсии. Но при использовании белковой эмульсии сырье должно соответствовать достаточно-высоким санитарно-гигиеническим требованиям. Кроме того, необходима предварительная обработка используемой эмульсии [3].

Аминокислотный состав коллагена характеризуется высоким содержанием глицина и аланина (соответственно 33–35 % и 10–15 % от суммы аминокислот), а также обязательным присутствием оксипролина, являющегося как бы меточкой соединительной ткани, и отсутствием триптофана, являющегося меточкой любой мышечной ткани.

В последнее время возрос интерес производителей мясной продукции к применению белков животного происхождения, выделяемых из мясного сырья: водорастворимых белков (которые производятся на основе плазмы крови) и щелочнорастворимых белков (которые производятся из коллагенсодержащего сырья и содержат коллаген, эластин).

В целом следует отметить, что растительные и животные белки широко используются в мясном производстве и имеют ряд отличительных особенностей, и противопоставлять эти два продукта не стоит. В частности, по гидратации и по использованию синтетических красителей. При использовании красителей гранулы на основе соевых белков приобретают неестественный блеск и выделяются на срезе продукта, а при использовании животного белка такого не происходит. По сравнению с растительными белками животные белки более универсальны и по структуре лучше сочетаются с мясным сырьем при производстве колбас, однако более низкая цена растительных белков предопределила экономическую целесообразность их широкого использования.

Наиболее известные наименования животных белков приведены в табл. 3.

Белково-жировые эмульсии (БЖЭ) – достаточно распространенный компонент рецептур колбасных изделий «эконом» и «медиум» классов. Как правило, их приготавливают в куттере горячим или холодным способом, используя в качестве стабилизатора получающейся системы «вода + жир» белковые препараты либо специальные эмульгаторы.

В качестве жирового компонента эмульсии возможно использование жирной свинины с содержанием мышечной ткани не более 15 %, шпика свиного, обрезков шпика свиного, щековины, жира-сырца свиного, жира-сырца говяжьего, жира-сырца бараньего, жира-сырца конского, куриного жира, топленого жира свиного или говяжьего, сливочного масла, маргарина, растительного масла, растительных жиров (пальмовый, кокосовый).

Таблица 3

Белки животного происхождения различных торговых марок

Название	Фирма-производитель	Состав
Миогель Типро 600, Типро 600С Типро 601 Типро 800	Могунция	Текстурный животный белок Кровь КРС Концентрированный коллагеновый белок Молочный сывороточный белок-эмульгатор
GitPro P GitPro K GitPro D	ПТИ, Россия	Коллагеновый белок из свиной шкурки Белок крови (около 60 % белка) Белок плазмы крови (около 70–80 % белка)
Кат-Гель 95 Кат Про 95	Мельница приправ Нессе	Коллагенсодержащее сырье КРС Коллагеновый белок из свиной шкурки
Scanpro T95 Scanpro BR95 Scanpro SUPER	BHJ Danexport A/S, Дания	Коллагенсодержащее свиное сырье
Скангель А95	ТД Нордик Продукт, Россия	Коллагенсодержащее свиное сырье

Следует еще раз отметить основные преимущества белково-жировых эмульсий:

• –    возможность эффективного использования мясного сырья с низкими функционально-технологическими свойствами;

• –    получение индивидуальных эмульсий с гарантированно стабильными свойствами;

• –    высокий уровень функциональнотехнологической совместимости индивидуальных белково-жировых эмульсий со структурным матриксом базовой мясной эмульсии;

• –    позитивное влияние белково-жировых эмульсий на структурно-механические показатели и величину выхода готовой продукции;

• –    снижение вероятности появления жировых отеков при термической обработке колбасных изделий;

• –    экономический фактор [6].

Экспериментальная часть

Приготовление белково-жировых эмульсий на основе соевых белковых препаратов (СБП) осуществляют несколькими способами, причем получение эмульсий с наиболее устойчивыми свойствами, как правило, обеспечивает применение изолированных и концентрированных соевых белков. Рекомендуемые соотношения СБП : жировое сырье : вода находятся в диапазоне от 1 : 3 : 3 до 1 : 6 : 6 и зависят как от типа использованного соевого белкового препарата, так и от свойств жиросырья.

При холодном способе (вариант I) в куттер вносят от 1/3 до 2/3 части необходимой для гидратации СБП воды, сухой препарат соевого белка и куттеруют смесь 5–7 мин до температуры 17–20 °С; затем добавляют под мороженное жиросырье (допускается в кусках 2014, том 2, № 1

массой не более 1 кг) и проводят измельчение до полной гомогенизации и достижения температуры 30–35 °С. В конце куттерования вводят остаток воды (в виде водоледяной смеси) и продолжают эмульгирование на высокой скорости до получения пастообразной массы с гладкой, блестящей поверхностью. Конечная температура готовой эмульсии – не выше 18 °С.

Согласно варианту II жиросырье после подмораживания загружают в куттер, измельчают 1–2 мин, добавляют СБП и воду (70 % от общего количества, t = 30–35 °С) и продолжают эмульгировать 5–10 мин до получения однородной вязкой массы с глянцевой поверхностью (не выше 30–35 °С). В конце добавляют остаток воды (30 %) в виде водоледяной смеси для снижения температуры, поваренную соль, пищевые красители и вкусо-ароматические добавки (если необходимо). Куттерование заканчивают при достижении температуры 18–20 °С.

Согласно варианту III, подмороженное жиросырье загружают в куттер, добавляют 1/3 часть водоледяной смеси и измельчают в течение 0,5–1 мин. Затем добавляют еще воду (1/3 от общего количества), но с температурой 30–35 °C, и соевый белковый препарат. Проводят диспергирование в течение 5–10 мин до достижения температуры массы 35–40 °С. Добавляют оставшуюся 1/3 часть водоледяной смеси, снижают температуру эмульсии до 12–15 °С, выгружают готовую эмульсию из куттера [5].

Приготовление эмульсий на основе жид ких растительных масел в качестве жирового 55

сырья требует соблюдения несколько других требований. В частности, на первом этапе куттерования в чашу загружают белковый препарат, например, соевые изоляты типа ProVo 500 либо Pro-Vo 500U и проводят его гидратацию в соотношении с водой 1 : 5. Затем постепенно по краю чаши куттера вводят 5 частей растительного масла, перемешивают массу на низких оборотах ножей и, перейдя на максимальные обороты, доводят ее до состояния эмульсии с температурой 20–25 °С.

Для повышения стабильности эмульсии допускается добавление поваренной соли в количестве 2 % к массе эмульсии.

С целью получения более нежной консистенции эмульсию рекомендуется пропускать через машины тонкого измельчения (кроме эмульсий из жидких растительных масел).

Для улучшения функциональных свойств эмульсии рекомендуется выдерживать ее в течение 6–12 часов при температуре 0–4 °С. Температура белково-жировой эмульсии перед ее непосредственным использованием на этапе приготовления фарша не должна превышать 6 °С. Продолжительность хранения белково-жировой эмульсии – не более 48 часов при температуре 0–4 °С.

При горячем способе используют подогретую жировую основу (до 25–30 °С) и воду с температурой около 90 °С [4].

Жиросырье измельчают в куттере, затем добавляют СБП и, продолжая гомогенизацию, постепенно добавляют горячую воду. Эмульгирование ведут на высокой скорости до получения однородной массы. В конце процесса добавляют лед, поваренную соль, пищевые красители.

Кроме соевых (растительных) белков при приготовлении БЖЭ применяют также белковые препараты животного происхождения: на основе белков плазмы крови, молока, гидролизованного коллагенсодержащего сырья, а также их комбинации.

В зависимости от вида, состава и технологии производства данная группа препаратов обладает достаточно широким спектром функциональных свойств, но большая часть имеет выраженную гелеобразующую, водосвязывающую и эмульсионную способности, что позволяет эффективно использовать их при непосредственном внесении в рецептуры эмульгированных продуктов (в сухом либо гидратированном виде в количестве 2–4 %) и при приготовлении белково-жировых эмульсий (табл. 4).

Результаты и их обсуждение

Основные преимущества препаратов данной группы заключаются не только в их функционально-технологических свойствах, но и в том, что их применение повышает долю животного белка в продукте, позволяет корректировать соотношение белок : жир и аминокислотный состав белкового компонента. Кроме того, в присутствии белковых препаратов животного происхождения в меньшей степени изменяются вкус и запах мясопродуктов.

Многие из них (особенно изготовленные из коллагенсодержащего сырья) обладают высокой гелеобразующей (ККГ = 3–5 %), структурирующей и водосвязывающей способностями и могут быть использованы как при холодном, так и при горячем способах приготовления эмульсий.

Например, животный белок Сканпро Т–95, обладающий высоким функциональнотехнологическим потенциалом (ВСС – до 18 г воды/1 г препарата, ЖУС – до 1,8 г, ЭС = 50 %, ККГ = 4–5 %), обеспечивает получение стабильных белково-жировых эмульсий в соотношении до 1 : 20 : 20 при горячем способе производства. При этом в куттер загружают предварительно измельченное на волчке с диаметром отверстий решетки 3–5 мм жиросырье, добавляют 1/3 часть горячей (70– 90 °С) воды, вносят препарат Сканпро и диспергируют систему. Затем доливают оставшуюся часть горячей воды и ведут процесс до образования эмульсии. Температура эмульсии в куттере не должна снижаться ниже 45–50 °С. В полученную эмульсию добавляют 2 % соли; могут быть введены красители и вкусоароматические добавки. Эмульсию выгружают из куттера, раскладывают в тазики для охлаждения до 4–6 °С, после чего используют при производстве вареных, варенокопченых, ливерных колбасных изделий.

Белково-жировые эмульсии с использованием животных белков GITPRO BP приготавливают следующим образом. В качестве жирового сырья применяют жирную свинину, шпик, жир-сырец, куриный жир, растительные жиры и масла. Соотношение белковый препарат : жировое сырье : вода в составе эмульсии от 1 : 10: 10 до 1 : 15 : 15. В куттер вносят жирное сырье и куттеруют 1–2 мин, после чего вносят животный белок GITPRO BP и продолжают куттерование в течение 1–2 мин. Затем добавляют горячую воду, имеющую температуру не ниже 50 °С, и ведут об-

Таблица 4

Характеристики некоторых белковых препаратов, используемых при приготовлении белково-жировых эмульсий

Наименование препарата Происхождение Массовая доля, % рН, 1 % раствора Рекомендуемый уровень белка жира гидратации «препарат : вода» эмульгирования «препарат : вода : жир» ТИПРО 600 Плазма крови КРС 68 0,7 6,5 1 : (9–12) Холодный способ 1 : 8 : 8 Горячий способ 1 : 10 : 10 ТИПРО 800 Подсырная молочная сыворотка 80 2,8 7,2 1 : 20 (40) Холодный способ 1 : 15: 15 Горячий способ 1 : 12 : 12 ТИПРО 601 Гидролизованная свиная шкурка 86 1,0 7,4 1: 20 (40) Горячий способ 1 : 30 : 30 Концентрат молочной сы воротки Творожная молочная сыворотка 36 0,6 4,5 – Холодный способ 1 : 4 : 4 Казеинат натрия Молочный белок 86 1,8 7,0 1 : 4 Холодный способ 1 : 5: 5 GITPRO BP Смесь животных белков 90 6 7,0 1 : 12 1 : 15 : 15 Сканпро Т-95 Обезжиренная свиная шкурка 85 10 7,0 1 : 10 (20) Холодный способ 1 : 15 : 15 Горячий способ 1 : 20 : 20 Сканпро БР-95 То же 92 6 7,0 1 : 20 (30) 1 : 20 : 20 Сканпро 730/СФ Коллагенсодержащее сырье + плазма крови 75 10 7,5 1 : 10 (12) 1 : 7 : 7 Миогель Глобин крови 65 0,7 7,0 1 : 5 1 : 4 : 4 работку смеси до образования эмульсии 5–10 минут. Температура готовой эмульсии должна быть не ниже 35–40°С. После охлаждения полученную белково-жировую эмульсию на основе GITPRO BP добавляют в мясные фарши (на второй стадии куттерования – после обработки нежирного сырья) вареных колбас, сосисок, сарделек, полукопченых и варенокопченых колбас, полуфабрикатов и т. п.

В случае производственной необходимости при изготовлении белково-жировых эмульсий могут быть использованы эмульгаторы бинарного состава, например, соевые изоляты Pro-Vo и животный белок GITPRO BP, взятые в соотношении (2: 3) : 1, которые хорошо сочетаются по функциональнотехнологическим свойствам.

Казеинат натрия – молочно-белковый препарат, широко использовавшийся в отечественной мясной отрасли в 1970–1980-е годы, но затем на длительный период вытесненный с продовольственного рынка более дешевыми и многофункциональными импортными бело-ксодержащими добавками. При этом в условиях, свойственных большинству мясных систем (pH выше 6,0; концентрация поваренной соли 2–2,5 %; температурные параметры технологических процессов) препараты казеината натрия имеют достаточно высокие растворимость, эмульсионные свойства, водопоглотительную и жироудерживающую способности. Недостатком казеинатов является отсутствие у них гелеобразующей способности. Являясь активным эмульгатором, казеинат натрия способен адсорбироваться на поверхности частиц жира и образовывать прочный адсорбционный слой, предотвращая таким образом вероятность образования жирового отека. Однако когда в мясной системе находится несколько типов белков (миофибриллярные, соевые, казеинат натрия), что характерно для продукции комбинированного состава, в мясных эмульсиях может возникнуть явление конкурентной адсорбции на поверхности вода/жир. По мнению ряда исследователей, суть явления заключается в том, что при диспергировании жира в присутствии нескольких белков на поверхности раздела фаз адсорбируются преимущественно более поверхностно-активные белки. Известно, что поверхностная активность мясных белков, в частности миозина, существенно выше, чем у других пищевых белков. Таким образом, при эмульгировании жира в присутствии мясных белков и казеината натрия поверхность частиц жира будет стабилизирована преимущественно миозином, а казеинат натрия останется в водной фазе. Исходя из этого, казеинат натрия наиболее рационально использовать при приготовлении колбас с низким содержанием мышечной ткани, то есть эконом-класса, в рецептуры которых входят ММО, коллагенсодержащее сырье либо белково-жировые эмульсии.

Выводы

Большое разнообразие созданных рецептур БЖЭ, кроме улучшения выше названных свойств мясопродуктов, позволяет обогащать мясные системы необходимыми для человека пищевыми нутриентами (пищевые волокна, витамины и т. д.).

Направленное применение белковожировых добавок при приготовлении мясных систем позволяет нормализовать общий химический и аминокислотный составы, компенсировать отклонения в функциональнотехнологических свойствах используемого основного сырья, обеспечить вовлечение в производство пищевых продуктов прототипов белоксодержащего сырья и высвободить часть высококачественного мясного сырья, улучшить качественные характеристики готовой продукции, снизить себестоимость вырабатываемых изделий.