КОМПОЗИЦИЯ БЕЛКОВО-ЖИРОВОЙ ЭМУЛЬСИИ
PROTEIN-AND-FAT EMULSION COMPOSITION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству белково-жировой эмульсии (БЖЭ) на основе комплексной смеси «МилАП-гель», свиного шпика и питьевой воды. Данное изобретение может быть использовано, например, в мясоперерабатывающем производстве и общественном питании.
Уровень техники
В мясоперерабатывающей промышленности большое внимание уделяется композициям изделий из тонкоизмельченного фарша с предварительно приготовленными жировыми, мясными и коллагеновыми эмульсиями, суспензиями, пастами и другими структурными композициями и технологиям их производства.
Известна белково-жировая эмульсия для мясных продуктов (патент РФ на изобретение №2460311, A23J 3/14, A23L 1/337, опубл. 10.09.2012). Данная композиция включает соевый белковый изолят, растительное масло, гель «Ламифарэн» из бурых морских водорослей Ламинария Ангустата в количестве 18-20% и воду в количестве 25-27% от массы готового продукта.
Недостатком известной композиции является относительно низкая пищевая и биологическая ценность вследствие отсутствия животного белка.
Известна белково-жировая суспензия на основе воды с применением белка пищевого соевого, сухого обезжиренного молока, растительного масла и муки топинамбура (Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук Скворцовой Е.И. Разработка технологии вареных колбас из конины с использованием белково-жировых суспензий с топинамбуром. Улан-Удэ, 2001, с.12, 18).
Недостатком данной белково-жировой суспензии является то, что мука из топинамбура не производится в больших промышленных масштабах, что не позволяет достаточно широко использовать ее в промышленности.
Известна белково-жировая эмульсия на базе красного пальмового масла (патент РФ на изобретение №2356233, A23D 7/00, A23L 1/30, опубл. 27.05.2009), которую используют в производстве мясных продуктов для детского питания. Белково-жировая эмульсия состоит из красного пальмового масла «Carotino» 23,1-45,6 мас.%, воды питьевой 42,8-57,7 мас.%, гороховой муки или горохового изолята 8,8-19,2 мас.%.
Недостатком известной композиции является относительно низкая пищевая ценность за счет включения в состав эмульсии красного пальмового масла, которое содержит насыщенные растительные жиры, неблагоприятно сказывающиеся на состоянии системы ЖКТ и организма в целом, так как такие жиры практически не усваиваются.
Известна белково-жировая эмульсия (патент РФ на изобретение №2240018, А23L 1/31, A22C 11/00, A23J 1/02, опубл. 20.11.2004), в которой предусматривают использование изолированных соевых белков, растительного масла, белкового компонента животного происхождения и жидкого компонента, в качестве последнего используют раствор йодида калия с рН 6,7-7,0 для обеспечения содержания йода в готовой БЖЭ в количестве 90-120 мкг/100 г продукта, а в качестве белкового компонента животного происхождения используют казеинат натрия в количестве 4-6%, либо сухое обезжиренное молоко в количестве 10-12 %, либо шкурку свиную сырую измельченную в количестве 14-16%.
Недостатком данной белково-жировой эмульсии являются ограниченная область применения, обусловленная наличием в композиции БЖЭ раствора иодида калия, который не рекомендован людям с гиперфункцией щитовидной железы.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятой авторами за прототип является белково-жировая эмульсия (Технологические инструкции по применению комплексной пищевой добавки (многофункциональной смеси) «Стар-гель 50» при производстве мясных продуктов. Торговая Компания «СТАР», найдено из Интернета: http://www.starhold.ru), состоящая из многофункциональной смеси «Стар-Гель 50», жирного сырья (шпик свиной, жир-сырец говяжий, конский, бараний, куриный или растительное масло) и воды в соотношении 1:5:10, 1:10:10, 1:10:20 и 1:20:20. Многофункциональная смесь «Стар-гель 50» состоит из изолированного животного белка, альгината натрия (Е401), сульфата кальция (Е 516), пищевых фосфатов (Е 450).
Недостатком данной белково-жировой эмульсии является ограниченная пищевая и биологическая ценность получаемого продукта.
Раскрытие изобретения
В основу заявляемого изобретения положена задача разработки белково-жировой эмульсии, в состав которой входит комплексная смесь «МилАП-гель» на основе концентрата сывороточного белка и анионных полисахаридов (пектина и альгината натрия), обеспечивающая не только высокую пищевую и биологическую ценность, но и хорошие функционально-технологические свойства продукта.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению пищевой и биологической ценности продукта за счет введения молочного белка и пищевых волокон в виде пектина, сохранению прочностных характеристик эмульсии при термообработке, замораживании, также данное изобретение обеспечивает высокие функционально-технологические свойства продукта.
Технический результат достигается тем, что композиция белково-жировой эмульсии содержит жирное сырье, воду питьевую, причем согласно изобретению, дополнительно в ее состав входит комплексная смесь «МилАП-гель», содержащая концентрат сывороточных белков молока, полученный методом ультрафильтрации, сульфат кальция, фосфат пищевой и смесь анионных полисахаридов, включающая пектин и альгинат натрия пищевой, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: шпик свиной боковой - 38,0-42,5; вода питьевая - 57,0-58,5; концентрат сывороточных белков молока - 1,9-2,0; альгинат натрия - 0,8-0,9; пектин - 0,6-0,8; сульфат кальция - 0,3-0,4; фосфат пищевой - 0,1. Приготовление эмульсий осуществляли с использованием холодной воды (температура воды 10-14°С) с оптимальным соотношением компонентов: комплексная смесь анионных полисахаридов «АльПек-Гель» и КСБ : шпик свиной : вода=1:10:15.
Существует два способа приготовления БЖЭ: с использованием горячей и холодной воды. Добавление горячей воды (температура воды 90-95°С) необходимо при работе с говяжьим жиром и внутренним свиным жиром ввиду их повышенной температуры плавления. Однако работа с горячей водой усложняет технологический процесс из-за высоких температурных режимов и необходимости охлаждения приготовленной эмульсии до 4°С. Поэтому использование холодной воды (температура воды 10-14°С) более предпочтительно для мясоперерабатывающих предприятий. При приготовлении эмульсий этим способом затрачивается меньше времени и нет опасности денатурации белка под действием высоких температур.
Высокие прочностные свойства эмульсии достигаются за счет синергетического эффекта при взаимодействии двух полисахаридов в составе эмульсии - альгината натрия и пектина яблочного.
В состав комплексной смеси «МилАП-гель» в качестве одного из компонентов, играющих главную роль в образовании прочных эмульсий, входит альгинат натрия (например, в виде препарата «Algogel»). Альгинаты натрия в настоящее время находят широкое применение в мясной и других отраслях пищевой промышленности благодаря высоким водосвязывающим и гелеобразующим свойствам. По данным экспертов ФАО/ВОЗ, допустимая суточная доза потребления альгинатов составляет до 50 мг на 1 кг веса тела человека, что существенно выше той дозы, которая может поступить в организм с пищевыми продуктами. В пищевой технологии альгинаты применяются в пищевой технологии как студнеобразователи и стабилизаторы в количестве 0,004-7,0%.
Другим важным компонентом, входящим в состав смеси, является яблочный пектин (например, препарат АРА - 300 FB, производитель «Andre Pectin», Китай). В пищевой промышленности используется основное свойство пектина - образование студней. Взаимодействие пектина с белками лежит в основе его многочисленных практических применениях, в основном для гелеобразования и стабилизации пен и эмульсий в производстве лекарственных средств, пищевых добавок и в пищевой промышленности. В силу специфики строения пектины обладают высокой водопоглотительной способностью. Пектин используется так же, как эмульгатор, при производстве жировых композиций. Благодаря ценным биологическим свойствам пектин является основным компонентом продуктов профилактического и лечебного питания.
Пектин и альгинат являются биополимерами, которые термодинамически смешиваются в водных растворах свободных катионов. Добавление кальция (в виде сульфата кальция) к пектину, к альгинату или смеси обоих приводит к гелеобразованию. Результаты исследований реологических свойств на границе перехода золь-гель показали, что механизм гелеобразования пектина в чистом виде или чистого альгината протекает одинаково. Смеси двух полимеров также проявляют кальций индуцированное гелеобразование, с образованием прочных и эластичных гелей в присутствии буферных солей (пищевых фосфатов Е 450, Е 452).  Основные недостатки альгинатного геля (относительная «хрупкость» гелей и наличие частичного синерезиса) можно устранить при его совместном использовании с пектином, который лишен данных недостатков. Применение таких композиций позволяет целенаправленно регулировать структурно-механические свойства гелей (студней).
В производстве белково-жировой эмульсии используется концентрат сывороточных белков молока (например, препарат «Milei 80», производитель «Milei GmbH», Leutkirch), полученный из свежей молочной сыворотки путем ультрафильтрации и сушки, что позволяет в максимальной степени сохранить свойства молочных и сывороточных белков, их биологическую ценность.
Осуществление изобретения
Для приготовления белково-жировой эмульсии составляют комплексную смесь «МилАП-гель»: смесь анионных полисахаридов «АльПек-Гель»: концентрат сывороточных белков в соотношении 1 ÷ 1. Приготовление эмульсий осуществляют при следующем соотношении компонентов: смесь «МилАП-гель»: шпик свиной: вода=1: 10: 15.
Приготовление белково-жировой эмульсии осуществляют на куттере или других машинах для тонкого измельчения следующим образом: в куттер-мешалку заливают холодную (10-14°С) воду и при малых оборотах вращения ножевого вала (режим перемешивания) вносят комплексную смесь «МилАП-гель». После равномерного распределения смеси по объему чаши переходят на повышенную скорость работы ножей (1500-2000 об/мин). Куттерование проводят не более 2-3 мин до образования однородной вязкой массы. Затем в куттер вносят предварительно измельченный на волчке (5-8 мм) шпик свиной боковой (температурой 0-4°С) и куттеруют до получения тонкой эмульсии. Конечная температура эмульсии не должна превышать 8-10°С. Белково-жировую эмульсию выгружают в емкости, охлаждают до температуры не выше 4°С и выдерживают при температуре 0-4°С, не менее 6-8 ч.
В таблице 1 приведен состав альгинатно-пектиновой смеси «АльПек-Гель».
Таблица 1 - Состав альгинатно-пектиновой смеси «АльПек-Гель»
В качестве доноров ионов кальция нами выбран сульфат кальция. Эта соль также широко применяется в производстве альгинатных гелей в мясоперерабатывающем производстве. Рекомендуемая доза кальция для ионотропного гелеобразования альгината натрия составляет 20-80 мг/г.
Для контролирования (замедления) скорости желирования используют буферную соль в виде смеси регуляторов кислотности Е 450, Е 451 с рH 8,2-8,6. Рекомендуемая дозировка фосфатных смесей составляет 100 г на 1 кг продукта.
Таблица 2 - Определение оптимального соотношения компонентов в составе смеси «МилАП-гель» и белково-жировой эмульсии
ПНС - предельное напряжение сдвига, Па.
Рекомендуется приготовление белково-жировых эмульсий с использованием соотношения в составе комплексной смеси «АльПек-Гель»: концентрат сывороточных белков=1: 1. Данное соотношение было определено исходя из экспериментальных данных, полученных при лабораторных исследованиях (таблица 2).
Как следует из приведенных в таблице 2 данных введение в состав комплексной смеси концентрата сывороточных белков в соотношении 1:0,5-(1) приводит к получению плотных и одновременно эластичных, хорошо измельчаемых на волчке эмульсий. Увеличение количества концентрата сывороточных белков в составе смеси до 1,5(2) частей приводит к снижению прочностных характеристик и соответственно снижению показателя ПНС. Наибольшая плотность и показатель ПНС отмечены для эмульсии с соотношением «АльПек-Гель»: концентрат сывороточных белков=1: 1. Следует отметить, что при хранении эмульсий не отмечена коалесценция при любом из используемых соотношений. При термической обработке эмульсий (t=70°C) сохраняется их формоустойчивость, отмечаются незначительные потери влаги и жира, уплотнение эмульсий.
Рецептура белково-жировой эмульсии представлена в таблице 3,
Таблица 3 - Рецептура белково-жировой эмульсии на основе комплексной смеси КСБ и полисахаридов
Таким образом, использование белково-жировых эмульсий, стабилизированных комплексом концентрата сывороточных белков (например, препарат «Milei 80») и анионных полисахаридов (альгината натрия и пектина) при производстве фаршевых продуктов дает ряд преимуществ, в частности, позволяет компенсировать отклонения в функционально-технологических свойствах используемого основного сырья; позволяет обеспечить вовлечение в производство пищевых продуктов прототипов белоксодержащего сырья и высвободить часть высококачественного мясного сырья; способствует повышению стабильности фаршевой эмульсии, улучшению консистенции изделий благодаря увеличению доли прочно связанной влаги, сокращению термопотерь, улучшению качественных характеристик готовой продукции; позволяет снизить себестоимость вырабатываемой продукции, сократить технологический процесс за счет использования холодной воды при приготовлении белково-жировой эмульсии.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения показал, что совокупность существенных признаков заявленного комплекса не известна из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Приведенные сведения подтверждают возможность использования данного способа производства белково-жировой эмульсии в мясоперерабатывающем производстве и общественном питании, и поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».