Микроструктурные особенности растительных белковых продуктов для мясной промышленности

Микроструктурные

особенности растительных белковых продуктов для мясной

промышленности

С.И. Хвыля, В.А. Пчелкина, ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии

Йпя получения высококачественных и биологически полноценных продуктов питания в условиях дефицита качественного мясного сырья изводители прибегают к оптимальному комбинированию как мясных, так и не мясных (прежде всего растительных) белоксодержащих пищевых компонентов.

Ключевые слова: растительный белок, соевые бобы, функциональные добавки, пшеничный текстурат, гороховая мука, количественная оценка.

^ В мировой практике при выработке мясных продуктов в качестве белкового компонента используют производные соевых бобов с различной технологической подготовкой этого растительного сырья. К ним относятся: соевая мука (содержание белка около 50%), концентраты (содержание белка около 70%), изолированный соевый белок (содержание белка около 90%). Кроме того, в мясной промышленности используют текстурированные соевые белковые продукты, такие, как текстурированная соевая мука и текстурированный соевый концентрат. Белковые продукты, полученные переработкой сои, занимают важное место в мясной промышленности из-за их высоких функциональных свойств, положительного влияния на органолептические особенности и биологические характеристики мясного продукта. Также немалое значение имеют экономические показатели при производстве таких комбинированных продуктов.

В последнее время в связи с санитарно-гигиеническими особенностями соевых белков и проблемой, связанной с продукцией из генетически модифицированных источников, повышен интерес к другим растительным белкам, например, к пшеничному и гороховому.

В мясной промышленности растительные белковые препараты используются не только в качестве функциональных добавок, способствующих повышению выхода традиционных мясных изделий, но и как рецептурные компоненты комбинированных мясопродуктов.

В последнее время в связи с санитарно-гигиеническими особенностями соевых белков и проблемой, связанной с продукцией из генетически модифицированных источников, повышен интерес к другим растительным белкам, например, к пшеничному и гороховому. По своим технологическим свойствам эти

белковые продукты могут соевые добавки при производстве вареных колбас, но они имеют свои особенности. Например, пшеничные белки в полной мере проявляют свое влияние на структуру только после термообработки, до нее консистенция продукта более жидкая, чем при использовании соевого белка.

Белки бобовых растений не одну тысячу лет входят в рацион питания многих народов земли и по многим показателям ни в чем не уступают мясным белкам. Аминокислотный скор соевых белковых продуктов соответствует таковому у мяса. Также эти продукты обеспечивают необходимый баланс азота в организме, служат богатым источником глютамина и аргинина, не содержат холестерина и могут быть использованы для создания безлактозных продуктов.

Соевый изолированный белок характеризуется низкой вязкостью, высокой растворимостью, хорошей водосвязывающей способностью и является одним из наиболее часто востребованных функциональных продуктов переработки сои на пищевом рынке.

При изучении гистологических препаратов под световым микроскопом соевый изолированный белок достоверно обнаруживается в мясных продуктах, так как имеет достаточно характерную микроскопическую структуру. Он выявляется в виде отдельных более или менее округлых частиц различного размера. При использовании существенных количеств соевого изолированного белка эти частицы могут сливаться и образовывать крупные конгломераты. Характерной особенностью частиц соевого изолята является довольно сложная структурированность, сочетающая множественные наложенные друг на друга кольца с небольшими каплевидными пустотами внутри. При окрашивании гематоксилином и эозином частицы приобретают равномерный розовый цвет.

В зависимости от особенностей технологической подготовки соевого растительного сырья, нередко индивидуально отличающегося у каждой фирмы про-

Пищевые добавки / ГЛАВНАЯ ТЕМА

ЕР

изводителя или даже партии выработки, структурные особенности частиц белкового препарата несколько отличаются между собой. Но эти различия не носят принципиального характера, меняется только однотипность формы и размера частиц. Размер частиц различных препаратов соевых изолированных белков, произведенных на разных предприятиях, может варьировать от 5 до 120 мкм, что обусловлено различием технологических режимов изготовления. Встречаются округлые частицы, в форме «гантели», «цветка», однако тинкториальные свойства у всех одинаковые (рис. 1).

При гистологическом изучении образца горохового изолята было установлено, что форма частиц препарата близка к форме частиц соевого изолированного белка, однако в упрощенном варианте. Основное отличие наблюдали в том, что у соевого белка стенка частицы гомогенна и равномерно окрашивается эозином в розовый цвет, а у горохового белка -мелкопористая (рис.2).

На гистологическом срезе они идентифицируются как группы клеток с выраженной эозинофи-лией, отделенные друг от друга неокрашенными прослойками целлюлозы.

Клетки сои могут быть ориентированы на гистологических срезах как в продольном, так и в поперечном направлениях относительно длинной оси клеток. При этом они имеют округлую или овально-цилиндрическую форму (рис. 3).

Размеры отдельных частиц (групп клеток) могут варьировать от 20 до 100 мкм.

В зависимости от первоначальной локализации в составе соевого боба клетки выявляемых частиц могут иметь больший или меньший размер и несколько варьирующую форму.

Клетки оболочки практически не содержат окрашиваемых в розовый цвет белковых компонентов, формируют плотные полупрозрачные структуры, напоминающие стопки монет, в которых различима только целлюлозная оболочка клеток (рис. 4).

Рис. 1. Соевый изолированный белок №10 в модельной фаршевой системе

Рис. 2. Гороховый изолят в модельной фаршевой системе

Рис. 3. Соевый концентрат в модельной фаршевой системе. Продольный срез

Рис. 4. Соевый концентрат. Фрагмент оболочки соевого боба

Локализуются частицы изолированного соевого белка, вследствие небольшого размера, преимущественно в областях с высокой степенью измельчения компонентов фаршевых продуктов, в первую очередь в ассоциации с мелкозернистой белковой массой. В инъецированных мясных продуктах - вблизи зоны инъекции. При содержании соевых белков в фарше, колбасных изделиях и консервах в количестве 1 % (по массе сырья) обнаружение их в сыром сырье и в термически обработанном продукте гистологическим методом не представляет затруднений.

В мясных изделиях соевый изолированный белок способствует лучшему связыванию воды и свободного диспергированного жира, образованию однородной и компактной белковой матрицы, стабилизации жировых эмульсий. В вареных колбасах частицы изолята равномерно распределяются в фаршевой массе, в деликатесных продуктах они находятся преимущественно в зоне инъецирования в областях соединительнотканного каркаса мышцы, особенно в зоне перимизия.

Соевые концентраты - это функциональные ингредиенты, улучшающие внешний вид мясных продуктов, придающие им сочность и одновременно уменьшающие содержание жира.

В последнее время встречаются образцы соевого концентрата, частицы которого имеют округлую форму с деформированными клетками и характеризуются меньшими размерами (от 15 до 80 мкм). Клеточные комплексы соевого концентрата сохраняют свою специфическую структуру после всех технологических воздействий, используемых при выработке мясного продукта. Вследствие этого его обнаружение в продукте возможно без затруднений.

Текстурированный соевый белок - это типичный ингредиент растительного происхождения, имитирующий структуру мышечной ткани и со-вершенно не снижающий биологическую ценность при замене им части животного сырья в разных видах мясных продуктов. Специально разработанные текстуриро-ванные соевые белки способны придавать пищевым продуктам различную структуру, например, волокнистую или кусковую. Они нашли широкое применение в продуктах с высоким содержанием влаги и жира, особенно подвергаемых длительной термообработке. Текстурированные соевые белки повсеместно находят применение при производстве полукопченых, сырокопченых колбас и, особенно, пельменей.

При анализе микроструктуры текстурированного соевого продукта, прежде всего, обращает на себя

№ 2 апрель 2011 Всё О МЯСЕ

11

внимание то, что в нем выявляются три ос-новных компонента - составляющие его основную часть фибриллярные и напоминающие мышечные волокна белковые структуры, зернистый компонент и фрагменты комплексов растительных клеток, не подвергшиеся структурной модификации в ходе термопластической экструзии. Наиболее доступны для выявления фибриллярные белковые структуры и клеточные фрагменты, в первую очередь относящиеся к оболочкам соевого боба (рис. 5).

ными гистологическими приемами целлюлозные комплексы игольчатого или волокнистого характера, относящиеся к оболочке соевого боба.

При проведении микроструктурного анализа образцов гороховой муки на гистологическом препарате обнаруживают округлые или овальные частицы, белковый компонент которых окрашивался эозином в оранжевый цвет, между ним находили неокрашенные частицы крахмала (рис. 8).

Рис. 5. Соевый текстурирован- Рис. 6. Пшеничный текстурат

ный белковый продукт в модельной фаршевой

Зернистые компоненты при обработке готового мясного продукта включаются в состав мелкозернистой белковой массы.

Фибриллярные слоистые белковые структуры и зернистый компонент окрашиваются гематоксилином и эозином в розовый цвет с фиолетовым оттенком различной интенсивности.

В то же время комплексы чаще всего параллельных друг другу узких цилиндрических клеток остаются при этом вследствие целлюлозной природы практически не окрашенными.

Были проведены микроструктурные исследования пшеничного текстурата. Установлено, что данный компонент выявляется на гистологическом препарате в виде волокнисто-пластинчатой структуры, окрашенной эозином в розовый цвет (рис.6).

В отличие от соевого текстурата, отсутствуют клеточные фрагменты, относящиеся к оболочке соевого боба. Особенностью является окрашивание в коричневый цвет препаратами йода.

Соевая мука, являясь самой простой формой соевого белка, используется в основном при производстве недорогих мясных продуктов.

В ходе гистологических исследований установлено, что в составе муки соевых бобов частицы белкового продукта широко отличаются по размеру, форме и количеству составляющих их клеток.

Они могут включать до нескольких десятков клеток (рис. 7), как однотипных, так и с различным морфологическим строением.

Среди них можно выделить округлые и овально-цилиндрические клетки.

Сами клеточные комплексы имеют более крупный размер с неправильной формой по сравнению с частицами соевого концентрата. Размеры клеточных комплексов находятся в диапазоне от 35 до 350 мкм. В составе муки присутствуют не окрашиваемые обыч-

Рис. 7. Соевая мука в модельной фаршевой системе

Рис. 8. Фрагменты гороховой муки в модельной фаршевой системе

Подобные фрагменты могут быть как отдельно лежащими в фаршевой массе, так и сгруппированными по нескольку штук в крупные комплексы. Размеры частиц растительного компонента варьируют от 10 мкм до нескольких мм.

Дифференцирование растительных белковых продуктов по технологическим вариантам в составе мясного сырья и готовых продуктов может осуществляться на базе разработанного нами ГОСТ Р 53213-2008 «Мясо и мясные продукты. Гистологический метод определения растительных белковых добавок». Для проведения исследования сухих растительных белковых препаратов была разработана авторская модификация микроструктурного метода, позволяющая получить гистологический препарат сыпучего компонента, окрашенный дифференцирующими красителями. Данный метод лег в основу разрабатываемого ГОСТ Р «Мясо и мясные продукты. Определение растительных компонентов в сыпучих добавках гистологическим методом».

Возможности количественной оценки содержания растительных белков ограничивается тем, что все получаемые гистологическим анализом морфомет-рические данные выражаются в объемных процентах, что отличается от массовых процентов обусловленных технологическими требованиями введения и рецептурным составом. Следует также отметить, что представляемый в объемных процентах количественный результат будет несколько изменяться в зависимости от степени гидратации препарата белка и, соответственно, увеличения размеров видимой частицы. Иными словами, увеличение связывания белком влаги и соответствующее увеличение размера частиц может приводить к некоторому завышению при определении содержания соевых белковых продуктов методом морфометрического микроструктурного анализа. —>\