Влияние ферментно модифицированных крахмалов на функционально-технологические и физико-химические свойства мясных рубленых изделий пониженной жирности

УДК 664

Л. З. Габдукаева, Е. В. Никитина, О. А. Решетник

ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТНО МОДИФИЦИРОВАННЫХ КРАХМАЛОВ

НА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

МЯСНЫХ РУБЛЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОНИЖЕННОЙ ЖИРНОСТИ

Ключевые слова: мясные рубленые изделия, картофельные ферментированные крахмалы, функционально-технологические

свойства, физико-химические свойства, пониженная жирность.

Исследовано влияние ферментированных крахмалов, добавляемых в качестве части замены жирового сырья, на функционально-технологические и физико-химические свойства фаршей и мясных рубленых изделий. Установлено, что использование картофельных ферментированных крахмалов в качестве жира-заменителя в технологии мясных рубленых изделий является эффективным для улучшения функционально-технологических и физико-химических свойств фарша и готовых изделий. Наиболее перспективными для такой замены являются картофельный а-амилазный-8 и в-амилазный- 8 крахмалы в количестве 2 % массы сырья.

Keywords: chopped meat products, potato fermented starches, functional and technological properties, physico-chemical properties,

reduced fat content.

The influence of fermented starches, added as part of the fat replacement of fat, functional and technological and physico-chemical properties of stuffing and minced meat products. It is established that the use of fermented potato starch as a fat substitute in technology chopped meat products is effective for improving functional-technological and physico-chemical properties of meat and finished products. The most promising for such replacement are potato a-amylase-8 and в-amylase - 8 starches in the amount of 2 % by weight of the raw material.

Введение

Производство функциональных продуктов питания является одним из перспективных и актуальных направлений современной пищевой промышленности.

Данные эпидемиологического обследования, проведенные в различных странах мира, свидетельствуют о том, что избыточная масса тела и крайняя его форма - ожирение - среди людей зрелого и пожилого возраста достигают от 20 до 40 % и более. Ожирение - также одно из наиболее распространенных заболеваний детского возраста. С целью профилактики про-грессирования ожирения необходимо широко внедрять в торговую сеть специализированные продукты или наборы блюд с низкой калорийностью и высокой биологической ценностью [1].

Мясо и мясные продукты относятся к наиболее известным пищевым продуктам, которые имеют большое значение в питании современного человека. Производство мясных полуфабрикатов является одним из самых динамично развивающихся отраслей мясной индустрии, а создание функциональных мясных полуфабрикатов — одним из важных направлений в развитии пищевой промышленности. В настоящее время создаются новые составы и способы изготовления функциональных мясных полуфабрикатов.

В последнее время продукты с пониженным содержанием сахара и жира становятся все более востребованными. Достигнуть цели расширения ассортимента низкокалорийных продуктов невозможно без применения загустителей, стабилизаторов и эмульгаторов. В качестве примера можно привести технологии мясных продуктов с использованием растительных гидроколлоидов, позволяющих производить продукты с низкой калорийностью [2, 3].

Анализ результатов предыдущих работ показал улучшение органолептических показателей мясных кулинарных изделий пониженной жирности, где в качестве жира-заменителя выступали гидроколлоиды растительной природы - ферментно обработанные картофельные крахмалы [4].

Основанием замены жирового сырья на ферментированный крахмал, послужили многочисленные научные труды ученых по данной теме [5, 6, 7, 8]. В работах ученых исследуется возможность использования ферментированных крахмалов в качестве замены жира в производстве низкожирных колбас, соусов, майонезов, а также в производстве специализированных продуктов для похудания, атлетов, халяльных и кашерных продуктов.

Целью данной работы является исследование влияния ферментированных крахмалов, внесенных в качестве жира-заменителя на функционально -технологические свойства модельных фаршей и готовых изделий, также установления необходимого вида крахмала и его количества для использования в технологии мясных продуктов.

Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования выступали картофельные крахмалы: нативный (ГОСТ P 52791-2007) и ферментированные. Ферментированные крахмалы, полученные под действием альфа-амилазы, были названы а-амилазный-8 и а-амилазный-12 (время ферментации 8 и 12 ч), бета-амилазой, названы ß-амилазный-8 и ß-амилазный-12 (время ферментации 8 и 12 ч).

Ферментированные крахмалы получали с применением ферментов коммерческого производства а-амилазу (type II-A: из Bacillus sp) и ß-амилазу (получена из ячменя), ферменты кристализованны и лиофильно высушены. Механизм действия а-

амилазы: гидролизует внутренние а-1,4-гликозидные связи крахмала, в среде накапливается глюкоза, в меньшей степени мальтоза и декстрины. Механизм действия р-амилазы: гидролизует внешние 1,4-гликозидные связи крахмала, в среде накапливается мальтоза, в меньшей степени глюкоза и декстины.

Модификацию осуществляли в дистиллированной воде при рН=7,5 в течение 8 или 12 часов. Концентрация крахмала в реакционной смеси 30 г/100 мл, концентрация ферментов коммерческих а-и в- амилаз 0,02 мг%/г крахмала.

Реакцию гидролиза останавливали путем добавления концентрированной серной кислоты до рН=2. Затем крахмал отделяли от жидкости фильтрованием и высушивали при 40 0С. Полученные крахмалы применяли для исследований.

В качестве объекта исследования выступали - модельные образцы фаршей и мясных кулинарных изделий - котлеты, выработанные из говяжьего котлетного мяса (ГОСТ 779-55), говяжьего жира-сырца (ОСТ 4938), хлеба из пшеничной муки, лука репчатого, перца черного молотого, соли поваренной с добавлением исследуемых ферментированных картофельных крахмалов: а-амилазный-8 крахмал, в-амилазный-8 крахмал, а-амилазный-12 крахмал, в-амилазный-12 крахмал. Концентрация крахмалов, добавляемых в качестве жира-заменителя - 2 и 4 % от общей массы сырья. Также были исследованы образцы фаршей и мясных изделий с внесением нативного картофельного крахмала (ГОСТ Р 52791-2007) и контрольный образец без добавления крахмала (мясные полуфабрикаты, выработанные по ТУ 10.02.01.127-90).

Влагосвязывающую способность (ВСС) модельных фаршевых систем определяли методом прессования по Р.Грау и Р. Хамму в модификации В. Воловинской [9].

Определение влагоудерживающей способности (ВУС) фарша основано на определении разности между массовым содержанием влаги в фарше и количеством влаги, отделившейся в процессе термической обработки [9, 10].

Выход готовых изделий рассчитывали как разница между массой готового изделия и массой полуфабриката.

Анализ фракционного состава белков на основе их растворимости, определение содержания общего количества пигментов в готовых изделиях определяли спектрометрическими методами анализа

[9, 10].

Содержания влаги определяли методом высушивания навески до постоянной массы по ГОСТ 9793-91.

Содержание крахмала определяли антроно-вым методом [9].

Определение цветности готовых изделий проводили на визуальном колориметре модель Б ЬоуШоМ на основе цветовых согласований (единиц красного, желтого и синего цветов) [9].

Результаты исследований и их обсуждение

Влагосвязывающая способность (ВСС) является одним из важнейших показателей сырья отражающая характер взаимодействия в системе "белок - вода" [9]. Наилучшие результаты ВСС были выявлены для фаршей, в которых произвели замену жирового сырья на а-амилазный-8 и в-амилазный-8 крахмалы, независимо от количества вносимого крахмала (65-68 %), что выше показателя контрольного образца на 3-8 %.

Результаты, полученные при определении влагоудерживающей способности (ВУС) фаршевых систем согласуются с данными по влагосвязываю-щей способности фаршей (рис. 1). Наилучший показатель ВУС (при концентрации крахмала не более 2 %) выявлен для фаршей, с внесением а-амилазного-8 и в-амилазного-8 крахмалов (78 % и 81 %, соответственно), что сравнимо с ВУС фарша с внесением нативного крахмала (78 %). Следует отметить, что показатели ВУС фаршей при частичной замене жирового сырья на а-амилазный-8, в-амилазный-8 и нативный крахмалы выше показателя контрольного образца без крахмала на 2-8 %. Увеличение доли заменяемого жира на крахмал более 2 % от общей массы сырья повышало ВУС фаршевых систем в среднем еще на 1-4 %. При этом, наименьшая ВУС характерна для фарша при замене жира на в-амилазный-12 крахмал, не зависимо от количества внесенного крахмала (70-72 %).

Рис. 1 - Влияние ферментно модифицированных крахмалов на влагоудерживающую и влагосвязывающую способности фаршевых систем с частичной заменой жира

На следующем этапе изучали показатели качества мясных кулинарных изделий, в зависимости от вида и количества внесенного крахмала. Способность крахмалов удерживать влагу уменьшает потерю массы готовых изделий, следовательно, увеличивает их выход. Высокие показатели выхода изделий были получены при частичной замене жирового сырья на а-амилазный-8 и в-амилазный-8 крахмалы (83,21 % и 82,93 %, соответственно), что больше выхода контрольного образца на 8-9 %. (рис. 2). Как и следовало ожидать, увеличение количества изучаемых видов крахмалов, вносимых в качестве части замены жира (более 2 %

от общей массы сырья), привело к увеличению выхода образцов изделий на 2-5 %, что согласуется с данными по ВУС фаршей.

Рис. 2 - Влияние ферментно модифицированных крахмалов на содержание влаги и выход рубленых мясных изделий с частичной заменой жира

Подтверждением высокой влагоудержи-вающей способности фаршей с заменой жирового сырья на ферментированные крахмалы, являлись данные, полученные при анализе содержания влаги в готовых образцах изделий. Анализ результатов показало, что внесение ферментированных крахмалов способствует большему содержанию влаги в готовом продукте. Наибольшее содержание влаги выявлено в образцах изделий, изготовленных с частичной заменой жирового сырья на а-амилазный-8 и Р-амилазный-8 крахмалы (67,6 и 67,4 %, соответственно), что на 8 % больше содержания влаги в контрольном образце. Это, вероятно, обусловлено тем, что в системах с полисахаридами молекулы воды взаимодействуют с гидрофильными группами крахмала, в результате ограничивается подвижность воды.

В образцах изделий, изготовленных с частичной заменой жирового сырья на а-амилазный-12 и р-амилазный-12 крахмалы, выявили наименьшее содержание влаги (62-63 %), что отрицательно сказалось и на выходе изделий (77,3-78,3 %). Возможно, это связано с интенсивным гидролизом а-амилазного-12 и р-амилазного-12 крахмалов во время термической обработке.

С точки зрения белкового состава замена жирового сырья на ферментированные крахмалы привела к незначительному увеличению концентрация водорастворимых белков (на 0,001-0,006 г/ г продукта), по сравнению с контрольным образцом изделия без крахмала. Концентрация водорастворимых белков (в основном миоген, миоглобин) находилась на уровне 0,032-0,038 г/ г продукта (рис. 3).

Содержание солерастворимых белков (белков миофибриллярных) в готовых изделиях с заменой жирового сырья на а-амилазный-8 и р-амилазный-8 крахмалы в количестве более 2 % от общей массы сырья, повысилось на 0,0054 - 0,006 г/ г продукта, что свидетельствует о способности вне-

сенных крахмалов удерживать солерастворимую фракцию белка в изделиях (рис. 3).

Рис. 3 - Влияние ферментно модифицированных крахмалов на количество водорастворимых и солерастворимых белков в образцах изделий с частичной заменой жира

Содержание солерастворимых белков (белков миофибриллярных) в готовых изделиях с заменой жирового сырья на а-амилазный-8 и р-амилазный-8 крахмалы в количестве более 2 % от общей массы сырья, повысилось на 0,0054 - 0,006 г/ г продукта, что свидетельствует о способности внесенных крахмалов удерживать солерастворимую фракцию белка в изделиях.

Данные по содержанию остаточного количества крахмала в образцах изделий при замене жирового сырья представлены на рисунке 4. В образцах изделий, изготовленных с частичной заменой жирового сырья на а-амилазный-8 и р-амилазный-8 крахмалы, количество остаточного полисахарида было меньше при обеих используемых концентрациях (2 и 4 % от общей массы сырья), что объясняется способностью крахмалов удерживать некоторое количество воды в изделиях с их добавлением. Эффект разбавления заметен при частичной замене жира на крахмал в концентрации 4 % от массы сырья из-за более интенсивного удерживания воды.

4 3

I

Г±1

I i

Г±1

I I

2%

4%

, ь

У

У

¿К

Рис.

ных

4 - Количество остаточного крахмала в мяс-рубленых изделиях с частичной заменой жира

Частичная замена жирового сырья на крахмал в количестве не более 2 % от общей массы сырья привела к незначительному увеличению содержания пигментов в образцах изделий (0,013-0,021 опт.ед) (табл. 1). Наибольшую оптическую плотность выявили в изделиях с заменой жира на а-амилазный-8 и в-амилазный-8 крахмалы, что на 0,013-,021 опт.ед. больше, чем в контрольном образце без крахмала. Это объясняется способностью изучаемых видов крахмалов, таких как а-амилазный-8 и в-амилазный-8, образовывать устойчивые гели, что ведет к меньшим потерям пигментов во время термической обработки, относящихся в основном к водорастворимым белкам. Увеличение количества крахмала более 2 % массы сырья, привело к снижению количества общих пигментов на 4-10 %, что, возможно, является следствием «разбавления» количества окрашенных белков к единице связанной влаги.

Таблица 1 - Цветность и относительное количество пигментов изделий, изготовленных с частичной заменой жира на ферментированные крахмалы

Продукт при за- Цветность изделий, Количе-

мене жира на оп- шкала Lovibond ство пиг-

ределенный крах- ментов

мал Синий Жел- Крас- D

тый ный 540 нм

Контроль (без 2,00 4,02 3,01 0,18

крахмала)

концентрация крахмала 2 % от общей массы сырья

Нативный 2,00 4,03 3,00 0,263

а-амилазный-8 2,00 4,00 3,01 0,267

Р-амилазный-8 2,00 4,00 3,01 0,245

а-амилазный-12 2,00 4,03 3,01 0,271

Р-амилазный-12 2,00 4,04 3,00 0,232

концентрация крахмала 4 % от общей массы сырья

Нативный 2,01 4,00 3,00 0,24

а-амилазный-8 2,01 4,00 3,00 0,242

Р-амилазный-8 2,01 4,00 3,00 0,237

а-амилазный-12 2,02 4,00 3,00 0,254

Р-амилазный-12 2,02 4,00 3,00 0,21

При увеличении количества крахмала более 2 % от массы сырья наблюдали сдвиг цветовых характеристик в синюю область (показатель, равный 2,01) и уменьшение значения красного составляющего (показатель, равный 3,0) - образцы изделий приобретали серый оттенок.

Заключение

Анализированы результаты, полученные при определении влагоудерживающей и влагосвя-зывающей способностей мясных фаршей, выхода и цветности готовых мясных кулинарных изделий,

содержания влаги, водо- и солерастворимых белков, пигментов в изделиях в зависимости от вида и количества внесенного ферментированного крахмала. Результаты проведенных исследований позволили выявить целесообразность частичной замены в полуфабрикатах рубленых жировое сырье на ферментированные картофельные крахмалы. Наиболее перспективным для такой замены являются картофельные а-амилазный-8 и в-амилазный-8 крахмалы, в количестве 2 % массы сырья. Замена жирового сырья крахмалом в количестве более 2 % приводит к ухудшению качества изделий.

Использование а-амилазного-8 и в-амилазного-8 картофельных крахмалов в качестве жира-заменителя в рецептурах мясных рубленых полуфабрикатов позволяет повысить влагоудержи-вающую и влагосвязывающую способности мясных фаршей, обеспечивает высокий выход, минимизирует потери в процессе тепловой обработки, улучшает потребительские характеристики готовых изделий, что в конечном итоге приводит к созданию продукта высокого качества с пониженным содержанием жира [4]. Главным положительным эффектом от использования ферментированных крахмалов является расширение ассортимента мясных изделий со сниженной калорийностью, без ухудшения потребительских качеств [4, 11] . Целесообразным является использование ферментно обработанных картофельных крахмалов как в качестве жира-заменителя, так и в качестве полифункциональной добавки в технологии мясных продуктов.

Литература

Рациональное питание и пищевые продукты / В.Е. Ми-цык, А.Ф. Невольниченко. - К.: Урожай, 1994. - 336 с. Luo Z., Q. Gao // Starch/Starke, 2011. - V.63. - P.661-667. Ma Y., C. Cai, J. Wang, D.-W. Sun // J. Food Engineering -2006. - V.73. - N.3. - P. 297-303.

Габдукаева, Л.З., Никитина Е.В. // Вестник Казанского технологического университета. - Казань, 2013. - Т.16. -№ 10. - С.213-215.

Daniel J. R. Daniel, R. L. Whistler // Cereal Foods World. -1990. V.35. P.825.

Hassei C.A. // Cereal Food World. - 1993. - V. 38. - P. 142-144.

Le Q.-T., C.-K. Lee, Y.-W. Kim, S.-J. Lee, R. Zhang, S. G. Withers, Y.-R. Kim, J.-H. Auh, K.-H. Park// Carbohydrate Polymers - 2009. - V. 75. - N.1. - P. 9-14.

8. Luo Z., Q. Gao // Starch/Starke, 2011. - V.63. - P.661-667.

9. Журавская Н.К., Гутник Б.Е., Журавская Н.А Технохи-мический контроль производства мяса и мясопродуктов. - М.: Колос, 2001. - 176 с.

10. Исследование и контроль качества мяса и мясопродуктов/ Н.К. Журавская, Л.Т. Алехина, Л.М. Отряшенкова.

- М.: Агропромиздат, 1985. - 296 с.

11. Габдукаева, Л.З., Никитина Е.В. // Вестник Казанского технологического университета. - Казань, 2013. - Т.16.

- № 10. - С.211-212.

7.

© Л. З. Габдукаева - к.т.н., ассистент каф. технологии пищевых производств КНИТУ, carramba@bk.ru; Е. В. Никитина -к.б.н, доцент. той же кафедры, НОЦ «Фармацевтика» К(П)ФУ, ev-nikitina@inbox.ru; О. А. Решетник - д.т.н., профессор, зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ.

© G. Z. Gabdukaeva - Ph.D., assistant Professor of Technology of food production KNRTU, carramba@bk.ru; E. V. Nikitina - PhD, associate Professor of Technology of food production KNRTU, REC "Pharmaceuticals" KFU, ev-nikitina@inbox.ru; O. A. Reshetnik - doctor of technical Sciences, Professor, head. the Department of Technology of food production KNRTU.