автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ БЕЛКОВ МЕТОДОМ БЕСФИЛЬЕРНОГО ПРЯДЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В ПРОИЗВОДСТВЕ ВАРЕНЫХ КОЛБАС

Р&ь А-э/т

МОСКОВСКИЙ! Т1

ЕХПОЛОГИЧЕСКИП ИНСТИТУТ МЯСНОЙ И МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Налравах рукописи

Для служебного пользования Экз./ №

ООиООб

Вахрамеев Владимир Константинович

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ БЕЛКОВ МЕТОДОМ

БЕСФИЛЬЕРНОГО ПРЯДЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В ПРОИЗВОДСТВЕ ВАРЕНЫХ КОЛБАС

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1080

^С-СКМС,

Работа выполнена на кафедре технологии ыяса я мясопродуктов Московского технологического шститута мясной л молочной промышленности и в лаборатории "Новых форм пища" ордена Ленина института элем ентооргаяиче ских соединений им. А.Н,Несмеянова

ан ссср. ;

Научный руководитель темы-доктор химических наук, профессор

Толстогузов В.Б.

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Рогов Й.А.

Официальные оппоненты: лауреат Государственной премии УССР,

доктор биологических наук, профессор Мицык В.Е.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сирия ЕЛ.

Ведущее- предприятие Украинский научно-исследовательски &

институт мясной и молочной промышленности

»

Защита состоятся 1981 года на заседании блеаи-

вляэировалного совета К 063.46.01 Московского технологического института мясной н молочной промышленности, г.Москва, 109029, ул.Талалихина, 33.

С диссертацией ыочно ознакомиться в библиотеке Московского технологического шститута мясной я молочной яромыпиенностл.

Автореферат разослан " " декабре.......1980 года.

* *

Ученый секретарь специализированного

совета; кандидат технических наук,

доцент В.И.Ивашов

ОЕДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность • дроблены. Ос&овкыми капра ыениялн раэштжя народного хозяйства СССР, принятыми ХХУ съездом КПСС, предусматривается дальнейшая рост благосостояния советского народа* С новой силой это решение прозвучало на Октябрьском 1980 т. Пленуме ЦК КПСС. Л.И.Брежнев выступая на Пленуме сказал, что несмотря ' на значительный рост "продумои земледелия и животноводства... мы еще сталкиваемся с трудностями в обеспечения городов в промышленных центров такой продуктами питания, как мясо, молоко".

Ведущая роль в снабжении веселения продуктами питания принадлежит пшцевой к, в частности, мясной н молочной дроышмннос-ти. Одних на резервов повышения эффективности производства мясо-< продуктов является рациональное использование сырья, совершенствование • технология к создание новых видов продуктов. В связи с зтим проводятся меры по строжайшей економия сырья, улучшении ассортимента вырабатываемой продукции и использовании в производстве мясопродуктов белков животного н растительного происхождения. Однако применение белковых добавок в мясных продуктах в ряде случаев приводят к искажении уникальной структура, ухудшении потребительских качеств последних. Увеличение количества в составе мясопродуктов белков растительного н животного происхождения без изменения его качественна! показателей представляет собой сложную задачу ж предъявляет белковым добавкам более высокие требования.

Изучение возможности придания белкам структуры н использование структурированного белка в колбасном производстве представляет большой теоретический х практический интерес. Подобные исследования позволяют научно обосновать я разработать рецептуры х технологические схемы производства колбасных наделяй о использованием структурированных белхов, а также открывают перспективы переработки белхов из нетрадиционных источников в аналоги мясопродуктов.

Цель и задачи исс^д^яя»«, Целью настоящей работы является разработка способа получения структурированного белка я исследование его тч*ид»я на свойства фарша к качественные показателя вареных колбас.

В соответствии о поставленной целью исследования были направлены на решение следувдих задач;

*- разработать

-сравнительно-простой,. экономичный способ полу-

ЦцнГРА^аНАЯ НЛУЧКЛЯ БИБЛИОТЕКА' со-гъскехоз. академии

,, Г

ченяя структурированного белка;

- «сследовать его функциональные свойства, биологическую ценность; '■'■'.'

- - изучать влияние структурированного белка на свойства фа рва, его структурообразованже и качественные показатели вареных колбас;

- на основании полученных результатов разработать рекомендации до получении структурированных белков я их использование в производстве колбасных изделий.

Научная новдана. Установлены основные закономерности способности белковых'растворов растительного происхождения к вожоккообра-зоваша на примере иэодята сои при рН ниже 12 и температуре 20°С я временя созревания до 40 минут. Показана возможность получения структурированных белков в данных условиях беофыьернык методом прядения по характеристикам, не уступают белковым волокнам, получаемым более сложными дорогими методами. Исследованы функциональные свойства структурированных белков в зависимости от способа их получения, а такие их биологическая ценность. Изучено влияние структурированного белка на свойства фарша, его структурообразованхе и качественные показатели вареных колбас. Установлено, что при добавлении структурированного белка свойства фарша ие претерпевают заметных изменений.'

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований были положены в основу разработки технологических рекомендации по получено) структурированных белков.

Предложен способ получения структурированного белка и его использования для получения пищевых продуктов, имнятярущих изделия яз натурального мяса. Оригинальность способа подтверждена положительный решением ВНИИШЭ на шдачу авторского свидетельства по заявке Я 2819579/28-13. .

Показана возможность введения до Э0£ структурированного белка без изменения органолептическах я структурно-механических свойств вареных колбас*.

Установлена возможность переработки белков растительного и животного происхождения отечественного производства в структурнро- ' ванные форш. Установлено, что структурированные белки, полученные на основе растительных я животных белков, яря замене ими Э0)С мясного сырья,используемого для производства варёной колбасы, по-

выдают биологачоскую ценность готовых изделий. Результаты исследован еЗ была положены в основу разработки технолог*«ских рекомви-даций по -использованию структурированных белков в производстве вареных колбас. *

Реализация научно-технических результатов. Результаты проведенных исследований, а также предложенный способ получения структурированных белков использованы при разработке исходных требований на проектирование и создание опытно-промышленной.установки '1 для переработки белков из нетрадиционных источников в структурированные формы.

Экономический Эффект от использований структурированных белков в колбасном производстве на примере вареной колбасы "Столовая" I сорта составит ориентировочно 200 рублей на I тонну готовой продукции.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения« обзора литературы, экспериментальной части, включающей 3 раздела, рекомендаций, выводов и приложения. Работа изложена на страницах машинописного' текста, содержит таблиц, рисунков и список литературы, состоящий из наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований.

В обзоре литературы рассматривается современные представления в области изучения структурообразования белков, условий и особенностей их перевода в структурированные формы. В этой связи обсуждены работы Ребиндера П.А.., Толстогузова В.Б., Измайловой В.Н., Папкова С.П., Гринберга В,Я., Браудо Е.Е.,' Böyf 'R.A.i Ke<¿*vJJ,( IWtífyR,, •V^^axJkeH. к др., а также рассмотрены вопроса структурообразования фаршей, влияния белковых добавок на качественные показатели мясопродуктов. В этой связи обсуждены работы Соколова A.A., Большакова A.C., Горбатова A.B., Еуравской Н.К., Рогова И.А., Водовинской В.П., Лясковской D.H., Мицык В.Е., Чеховской B.Tl, Спирина Е.Т., я- я др.

В-экспериментальной части приведены описания методик и постановки экспериментов, методов исследований и лабораторной установки, В последующих разделах экспериментальной части приводятся

* обсуждаются результаты исследования условий перевода белков в анизотропные студни волокнистой структуры - методом бесфильерно-го пряденая» функциональных свойств,- биологической ценности белковых волокон, к хх ' влияния на свойства фарша и качественные показателя вареных колбас в зависимости от; количества и условий куттерованжя.

\

организация постановки эксперимента. . '

объект и метод» исследования

При проведения исследований.условий перевода растительных белков в структурированиие формы" в качестве модели использовали изолированные соевые белки "Промин Д* фирмы СйпЬгаС , Структурирование белков осуществляли ка специально созданной установке, позволяющей вести процесс пряденая*в условиях постоянного разрушения коагуляционно-тиксотропной структуры прядильного раствора я различных скоростях,приемки струи.

. Установка включает: термостатяруемый мерный стеклянный сосуд с капилляром, закрещенный на штанге, мешалку М г2, установленную сооспо с сосудом с возможностью их синхронного передвижения в горизонтальной плоскости, барабана для приемки струя прядильного раствора с электроприводом и электронным устройством для плав-вой регулировки 'скорости вращения, коагуляционной ванны, закрепленную на подъемно-опускном столике.

При проведении исследований.влияния структурированных белков на свойства фарша и качественные показатели вареной колбасы в качестве основного сырья использовала говядину I сорта я полужирную свинину. При добавлении структурированного белка замену мясного сырья осуществляли в соотношение 1:1. Подготовку сырья а последующие операция проводили по общепринятой технологии изготовления вареных колбас.

Поведение исследуемых образцов готовых изделий пря простом сдвиге изучали применяя'метод пенетрадии сферическим индентором /ЛСД/. Испытания в рехиме с постоянной скоростью кагруженяя" б.ЗЧО^м/с проводили на универсальной испытательной машина "Инстрон-ТМ-КА-Д-" /Англия/. Кривые ползучести снимали ка. пенетрометре "Лабор" /Венгрия/ в течении 20 минут пря постоянной нагрузке равной 0,3 кг, В обоих режимах использовали сферический янден-тор диаметром 1,27*Ю~2м.

Ниже приводится схема проведения исследований.

Определяемые показатели

Объект исследования Прядильный

раствор

1. Содержание влаги

2. Содержание хира

3. Содержание белка

4. Содержание минеральных веществ

5.'Прядомость

6. рН '

7. Вдагопоглощавщая способность

8. Влагоудерлшвающая способность

9. Растворимость

10.Аминокислотный состав

11.Переварлваемость

12.Относительная биологическая ценность 13.Определение триптофана

14.Напряжение среза

15.Лшікость-

16.Водосвяэывавдая способность

17.Предельнов напряжение сдвига

18.Млкроструктура 19,Органолевтичаекая

- оценка-• 20.Выход готовой і. продукции

Структурир.

белки

1

2

3

■ ' 4!

6

2

8

9

10

II

12

13

' И

18

Фарш

Є

15

16

Ї2І

Готовая

колбаса

I

I

I

4!

6

10

II

12

13

14

19

20

Для изучения условий получения структурированных белков а их свойств, а также влияния на ,свойства фарша и качественные показатели вареных колбас определяли: содержание влаги-внеутиваня-ен при температуре Ю5°С до постоянной массы; содержание белка-методом Кьельдаля; содержание минеральных веществ - прокаливани-

ем в муфельной веча ара температуре 550°С; прядомость по максимальной кратности вытяжки струй прядильного раствора; pH - на потенциометре; ьлагопоглощалаая способность - весовым методом, влагоуяерживающая способность по методу Смята Г.; растворимость по методу описанному Шмандке X.; аминокислотный состав на авто-' магическом аминокислотном анализаторе Хитачи КЛА-ЗВ; триптофан -методом Вербицкого Б. и Дейтериджа Ф.; относительную биологическую ценность - микробиологическим методом на тест-объекте Te.tm-bgmenft pvriförm.s _ п0 методике Игнатьева А.Д.; напряжение среза - на приборе Большакова A.C.« Фомина А.К., Демьяновского В.В.; липкость - на адгеэиометре "АМ-1"яонструкция Большакова A.C., Соколова A.A., Сурдина Б.Г.,* водоудерадващую способность - по методу Грау р. и Хамма Р. в модификации Воловинской В.П. я Кель-ман Б.Я.; предельное напряжение сдвига на приборе "K3T-I" конструкции Косого В.Д., Звонова 0,Б.» Титова Е.И.; микроструктуру волокон и вареной колбасы - при помощи сканирующей электронной микроскопия а гистологическим методом.

Качество готового продукта оценивали на закрытых дегустациях по питибальной шкале.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССтаОВАНИЗ

Выбор спдс9ба_и-исследование влияния условий получения

структурированных белков на их микроструктур?, функциональные свойствами .биологическую ценность

Общие подход к выбору способа получения структурированного белка определяли следупцяе критерии: экономичность, простота, возможность организация с наименьшими капиталовложениями, а также возможность использования их при производстве комбинированных мясопродуктов я аналогов мяса, т.е. их функциональные свойства я биологическая ценность.

Наиболее полно предъявляемый требованиям в настоящий «омевт отвечает метод беофяяьеряого прядения, основанный на замечательном свойстве белковых растворов в определенных условиях проявлять прядомость, т.е. способность к волокнообразованвю. Но в отличая от мокрого способа предания, в котором тонкая струя получается путем лродавливаняя прядильного раствора под давлением через фильеру, пря бесфвльерном методе тогасяе жидкие цилиндры образу-

ются при свободном истечении прядильного раствора через капилляры под действием гравитационных сил, при это« цилиндрическая по-■ верхность струи образуется вследствие сил поверхностного'натяжения, возникавших на границе раздела фаз, а уменьшение ее диаметра при увеличения расстояния от капилляра происходит да счет градиента сдвига. Вследствие высоких вязкостей растворов биополимеров, эти естественные процесс» протекавт сравнительно медленно, поэтому.в практике о целью их ускорения осуществляют принудительное вытягивание струя, прядение, с помощью приемного'устройства. При бесфадьерном методе этим.устройством является врвдашяася барабан, на цвляндрячесяоЯ поверхности которого лрд ее погружения в коагуляпдонную ванну.происходит фиксация тонких жидких цилиндров, путем коагуляции белка и в конечном итоге образования,анизотропных студней. • •

Во всех случаях получения белковых волокон прядением первая стадия процесса состоят в приготовлении прядильного раствора белка, способного образовывать стабильные жидкие нити. Эти свойства белковые раствор» проявляют только в определенных условиях, а именно пря сдвиге {Й в щелочную сторону* В то же время обработка белка пря высоких значениях рН приводит к снижению их биологической ценности, поэтому представляется важным определение таких условий получения прядильных растворов, при которых белке испытывают наименьшие изменения.

Прд исследовании лрядомости использовали 12^растворы изолированного соевого белка. Прядомость определяли в зависимости от рЯ и временя выдержки /созревания/ при постоянной температуре 20°С. В качестве коагуляционной ванны использовали растворы уксус ной кислоты с рН 2,70-2,80..

Приведенная зависимость (рис.1) показывает, что при увеличении величины рН от 10,8 до 11,8 я времени созревания от 0 до 40 минут прядомость растворов возрастает, Пря этом максимальная , краткость вытяжки струи увеличивается от О до 110 раз. Увеличена е прядомоста способствует снижению диаметра конечного волокна (рис.2), который достигает наименьшей величин» при получения волокна из прядильных растворов о рН 11,8 при времени созревания до 40 минут.

Таким образом проведенные исследования показали, что в исследуемых интервалах рН « временя созревания, растворы 'иэолята соя способны обраяошвать кинетически устойчивые жкдкив'нитя,

мальной кратности вытяжки прядильного раствора на изменение струи от величины рН и вре- диакетра волокна.' меня созревания прядильного раствора.

Рис.3. Изменение состава волокон, полученных басфоль-ерным методом, в процессе прядения (а-б) и последующей выдержки в изоэлектрической ванне при температуре - 4°С * (б-г) и -Г6°С (б-в)

стабильность и диаметр которых является функцией {Я и времени обработки раствора. . .

Переход жидко! струи в студень цилиндрической формы, т.е. образование волокна происходит в коагуляционкой ванне* Снижение рН прядильного раствора в область изо электрической точки сопро-

вождается нарастанием ыежмолекулярных я межагрегатных взаимодействий белков, распадом однофазного исходного раствора на два сосуществующие фавы. Диффузионный перенос-.'. волы из струя' прядильного раствора в волокна, вследствие естественного синерези- . са вновь образующегося белкового студня,' в коагуляционнуо ванну, приводит к увеличению содержания сухих веществ волокна, концентрация которых зависит от времени нахождения последнего в ко-агулиционной ванне.;Так, содержание сухих веществ в волокна?:,полученных из прядильного раствора с рН II,3 после его'выдержки в течение 20 минут, и находившихся;; в коагуляционяой ванне 30 минут, ' возрастало приблизительно в Z раза по сравнению с концентрацией

биополимера в исходном растворе (рис.3, кривая а-б). Однако дан* ная обработка не обеспечивала необходимых прочностных свойств волокнам. С целы) их увеличения последние выдерживались в растворах с рН соответствующими язоэлектрической точке белка ({Я 4,5) в течение 24 чаоов пря температуре 4°С и -18°С/ В обоих случаях содержание сухих веществ в волокнах возрастало, при атом условия выдержки оказывали различное влияние на их содержание: вцдерлщва-, ние волокон при температуро -І8°С в большей степеня оказывает обезвоживающее действие (рис.ЗІ кривая б-в), чем выдерживание при температуре 4°С {рис.3, кривая б-r). При этом содержание сухих веществ в волокнах к концу процесса'выдержки (24 час) доств-гало 37 я 28% соответственно. Процесс обезвоживания' приводит к ► усадке и смыканию элементов структуры волокна, - способствуя повышению прочностных свойств. Волокна, выдержанные при температуре -18°С,приобретали слегка желтоватый оттенок, а также расслаивались на микроволокна диаметром от 120 до 240*10~®м, На рис.4 по- -казан их внешний вид.

Изучение микроструктуры волокся при помощи сканирующей влек-J тронной микроскопия (рис.5) показало,.что поверхность студня слоистая/о множеством упорядочение расположенных капилляров, направленных' вглубь волокон, что позволяет предположить ионотропнуп природу Образования студня, ще процесс замораживания ива-нпя, приводящий к расслоению волокон, играет роль проявителя ио-■ нотропной структуры. * _ ■

функциональные я органоле птиче скя е свойства структурированных белков. ■ "

Функциональные и органолептяческие свойства структурирован-

( ^ .л,,, Х - -Г-*.-. ^ ■>■'*'

■ V Л **

-Ж®

Рис.4.Вневяий вид валковых . волокон» после их выдерживания при температуре -18°С в течении 24 часов.

Ряс.5.Поверхность белковых волокон, х 10000 (Сканирующая электронная микроскопия).

кых белков представляют значительные интерес, т.к. в целом определяют возможность их использования для производства аналогов кяСа ^комбинированных мясопродуктов.

Вследствие того, что получение белковых пищевых волокон методом бэсфильерного пряденая осуществляют путем перевода струя прядильного раствора в студнеобразное состояние » условиях изо-электрического осаждения, то конечные волокна имеют рй порядка 4,5-4,7, обладают кислым вкусом, сухие, ломкие и неприемлемы для их непосредственного использования в питании. Для улучшения сенсорных свойств такие волокна обычно подвергают нейтрализация, С целью изучения изменений характеристик структурированных белков при лх нейтрализации были проведены исследования их влагопоглоч ■ дохшей и влагоудерживаищей способности, растворимости, прочностных свойств, а также устойчивости волокон к тепловой обработке (80°С, €0 мнв) и органолептики. ■

Полученные данные свидетельствуют о том, что сдвиг рН в нейтральную сторону увеличивает способность волокон к поглощению влага ■ их влагоудерхивающие свойства. В целом изменения указанных показателей имеет ¿-образный характер и не зависит от условий получения волокон. Однако наблюдаются количественные различия, при этом в наибольшей степени поглодают влагу волокна, вмдержан-

ныв при температуре 4°С {ряс.6,а)ПрирЦ7ихвлагшоглощаемость а тара став т по сравнению с начальной более чем в 5 раз, в то же время аналогичный показатель волокон, выдержанных при температуре -18° достигает 3,9 (ряс.6,б), при этом'по мере обводнения они приобретали белый цвет.

Значительное влияние на изменение влагопоглощащей способности волокон оказывает тепловая обработка, как . видно из полученных данных она ускоряет способность волокон к поглощению влаги я при определенных условиях приводит к их необратимому набуханию и потере структуры (ряс.6 а,в). Волокна, выдержанные при температуре 4°С менее устойчивы к тепловой обработке и при рН выше* 5,6 необратимо набухают и теряют .структуру. В меньшей степени указанным изменениям подвергнуты волокна, выдержанные при температуре -18°С, пра этом необратимые изменения структуры эти волокна испытывают при рН свыше 6,2.

Исследование алагоудерживающей способности белковых волокон показало, что наиболее низкие значения этого показателя присущи нативнны волокнам, при увеличении рН способность волокон удерживать влагу возрастает (рис.6 а,б). Касаясь характера форм связи влага в структуре волокна необходимо отметить, что наряду с адсорбционной и осмотически связанной влагой большое значение, по видимому, имеет фиэико-механвческая, иыиобилизационная влага,.обусловленная удержанием ее системой макро- л мякрокапилжяров. . -

Условия получения волокна оказывают значительное влияние на ях растворимость (рис.7). Волокна, вщдержакные пря температуре ' 4°С, менее устойчивы к действию высоких значений рй. Так, при нейтральном рН их растворимость выше в 3 раза чем у волокон, выдержанных при минусовой температуре.

Увеличение содержания влаги в составе структурированных белков яря их нейтрализации приводит х изменению их прочностных свойств (рис,8). Полученные таким образом волокна (рН 5,7-6,4) „ приобретали нежную консистенцию, обладали хорошей пережевываемое» ТЫ).

Таким образом, проведенные исследования показали, что функциональные свойства волокон (влагопоглощающие, водоудертававдив), а также их устойчивость к тепловой обработке в значительной сте-' пени зависят от величин« рН и условий получения волокна, Пря этом при нейтрализация они по своим органолептическим (внешний вид, консистенция, пережевываемость) я прочностным (напряжение среза)

f

M (ö)

fu с. 6.влияние pH на влагопоглощаицую я влагоулераииаидую способ-ностЬдбелковщ. в шіояов, в вдержавша ври температуре (sj 4 C¡ {CJ ""XS^í* 1

□—'О »лагопогдощашщдя способность; &■ ■ ■ хлагогюглоща-ющая способность ирм теилмой осработае;»-—оілаготдер-лзшаюшя способность;--неограниченное набухание.

а".

£0

»

Л

M

г—Л-

t / f-.

£

7"

»

! Î

It; , < *

; ti і с» Г

. t>

І»! 4

1 Ч> І J І

fя

rue »влияние pH растворимость структурированных белков -

ч •

¡ 1 m

tue.8* Напряжение среза структурированных белков ври различий рн.

волокна, выдержанные при температуре 4 С; волокна, вкдеркалные Чря температуре -18°С,

свойствам приближаются к мясопродуктам.

Исследование влияния условии переработки белков в структурированные формы на их биологическую ценность.

С цель» изучения влияния на биологическую ценность стружту- ■ рированных белков условий, применяемых при их получении, исследовали изменения содержания незаменимых аминокислот, степени про-теолиэа и относительной биологической ценности. Белковые пищевые волокна получали из прядильных растворов с Ш 11,3-11,4 прн температура 20°С, подвергнутых созреванию в течение 20 минут. -

Как видно из получанных результатов (табл.1) обработка белка в данных условиях не вызывает значительных изменений аминокислотного состава, степени лротеоляза белков, а также их относительной биологической ценности, определенной с помощью тест объекта ЗПгоЬутепа. рул^огиИ, Таким образом, проведенные

исследования показали, что структурированные белки, полученные методом бесфяльерного прядения по биологической ценности не уступают ватквннм.

Исследование^влияния колячества добавляемого белкового волокнистого-разбавителя на свойства фарта я качественнее показатели вареной колбасы.

Учитывая требования и качеству сырья для производства вареных колбасных изделий, а также особенности технологии их производства и исходя из результатов исследований функциональных свойств структурированных белков, наиболее подходящим на наш . взгляд является использование в качестве белковых волокнистых разбавителей (БВР) волокон, выдержанных при минусовой температуре. Подготовку структурированных белков осуществляли следующим образом: полученные волокна, дефростировали в теплой воце с температурой 30-32°С; промывали 3-х кратным количеством волн; нейтрализовали до рН 5,9-6,1 используя для этого растворы бикарбоната натрия. Подготовленные таким образом структурированные белки представляли собой тонкие белковые пищевые волокна с.содержанием белка 20-25?.

С целью изучения влияния структурированных белков на свойства фарша ж качественные показатели готовых изделий часть мясно-

Изменение содержащая незаменимых аминокислот, степени протеолиза я отлосителъной биологической ценности белков, подвергнутых структурированию.

Таблица X I.

Показатели

: Исследуемые образцы

¡Белковые дищевые:Белки ке лод-

:волокна : вергнутые оо-

: ;раоотке

; х + "» : х + т

Содержание незаменимых, аминокислот />м/100 гр,

Изолейцин

Лейцин

Лизин

Ыетионик

Цистш

Треонин

Триптофан

Валян

Фенялаланин Тирозин

Степень протеолиза, % .

пепсином панкреатином Относительная биологическая ценность (ОЕЦ) (казеин - 100?)

8,42 £ 0,44 13,50 + 0,32 8,18 + 0,10 1,69 + 0,08 0,86 +0,03 6,95 £ 0,23 1,23 ± 0.02 7,25 £ 0,22 8,35 + 0,34 4,31 £ 0,16

17,30 £ 0,22 19,41 £ 0.14

; 8,53 £ 0,16 13,21 £ 0,24 8,34 + 0,41 1,75 £0,07 1,03 £ 0,01 6,41 £ 0,21 1,17 + 0,05 0,11 £ 0,35 7,92 £ 0,14 4;19 £ 0,23

17,43 £ 0,16 19,65 £ 0,19

63,0+ 0,70 64,5 £ 0,40

го сырья в рецептура вареной колбасы "Столовая" I сорта заменяла получеянымя белковыми пищевыми волокнами. Количество добавляемого белкового разбавителя в опытных образцах составляло 10, 20, 30, 40 я 50£. Параллельно, с целью сравнения полученных результатов, исследовали влияние на свойства фарша я качественные показатели вареной колбасы неструктурированного белка, при этом в опытных образцах часть мясного сырья заменяла водной дисперсией белка "Промял-Д" /рН 6,9/ в аналогичных пропорциях.

В таблице Я 2 приведены результаты исследования влияния на свойства фарша ЕВР и неструктурированного белка. Включение до 50$ разбавителя в состав колбасного фарша вызывает незначительное понижение его прочностных СВОЙСТВ,' что, по видимому, обусловлено подобием частиц разбавителя и дисперсной фазы фарша по структуре, консистенции я другим характеристикам. Небольшое снижение липкости -я пластичности в системе фарш-разбавитель, по всей вероятности; связано с уменьшением концентрации балков в дисперсионной среде. В образцах, содержащих неструктурированный белок, наряду с резким уменьшением предельного напряжения сдвига несколько возрастает липкость и пластичность фарша. Увеличению липкости в образцах фарша с различным количеством неструктурированного белка, по видимому, способствует сдвиг рН в нейтральную сторону и вследствие этого, повышение концентрация растворимых белков в дисперсионной среде. Характер изменения предельного напряжения-сдвига и пластичности в этих образцах, по всей вероятности, объясняется возрастанием объемной доля дисперсионной среды, что приводит к увеличению толщина жядхнх прослоек между частицами дисперсной фазы фарша.

Один из наиболее важных технологических процессов подготовки колбасного фарша - куттерованяе. С цель» исследования влияния -белкового волокнистого разбавителя на процесс структурообразова-нжя фарша в процессе куттеровання изучали изменение предельного напряжения сдвига (ПНС). На рис.9 представлены результаты изменения ПНС в опытном /содержание БВР 30?/ я контрольном образцах. Полученные данные свидетельствует о ток, что в опытном образце, образование новой пространственной структуры фарша происходит несколько-позднее чем в контрольном, что, яо видимому, связано с тем, что при включении ЕВР в состав фарша несколько возрастает сопротивление процессу измельчения. Однако предварительное измельчение ЕВР в течение 30 секунд с последующим добавлением мясного

.Влдяние количества добавляемого, разбавителя и водной дисперсия белка на структурно-иеханическяе л физико-ишческие Свойства фарша.

" Таблица 2.

Л11 ■ ■ ' '■

Образцы колбасного:Содержали е:Предельное фарша шомшжен- ¡напряжение :тов, % к :сдвига,Па ¡пассе : ; Липкость : Па'10 * • » ¡Площадь пятна ¡занимаемого мя- :оом Лиг4 ¡Содержание ¡прочно СЕЯЗ. ;влага,^ к :кассе прод. : рН » • * « 4

Контрольные •о 562 + 1,45 4,07 + 0,06 6,43 + 0,04 53,7 + 0,66 5,81 + 0,02

С разбавителей 10 545 + 2,1 3,97 + 0,04 6,35 + 0,09 54,5 ± 0,42 5,83 + 0,03

20 531 + 1,90 3,92 + 0,07 6,14 + 0,07 54,9 + 0,71 5,85 + 0,01

30 534 + 2,20 3,89 + 0,05 6,07+0,06 55,7 + 0,19 5,87 +.0,02

40 520 + 1,57 3,87 + 0,04 5,93 + 0,08 55,4 + 0,53 5,90+0,04

50 512 ± 1,19 3,85 + 0,08 5,80+0,05 56,3 + 0,23 5,92 + 0,02

С не структуриро ваннымЮ 485 + 1,95 4,12 ± 0,07 6,54 + 0,06 ■55,9 + 0,61 5,98 + 0,06

белком - 20 425 + 1,75 4,25 ± 0,06 6,59 + 0,06 56,9 + 0,35 6,03 + 0,04

30 362 + 1,2«' 4,33 + 0,07 6,65 + 0,04 ' 58,8 ± 0,47 6,08 + 0,03

40 323 + 2,05 4,45 + 0,05 6,77 + 0,08 60,7 + 0,21 6,12 + 0,05

50. 298 + 1,41 4,52 + 0,06 6,83 + 0,05 63,1 + 0,54 6,16 + 0,01

ith-^

tn ш

at їм т

а ш «» гц w su n,c Ряс.9. Изменение ПНС при куттеровании колбасного фарша, содержащего ЕВР.

1. контрольный образец.

2. опытный образец, содержащий 30* ЕВР. 3. Опытный-образец, содержащий 30* ЕВР, предварительно измельченный на куттера в течение 30 секунд.

З е , J ■ liV Рис.Ю.Кривне ползучести

при-р ■ j£

1-5 - образцы, содержаще водну» дисперсии белка 1-50*; 2-40«; 3-30?; 4-20£;

5-10*.

6-10-образцы, содержащие белковый волокнистый разбавитель, fi-50*; 7-40*; 8-30*; 9-20*; 10-10*

II - контрольный образец.

сырья позволило достичь результатов подобных1контролю.

Результаты исследований физико-химических показателей контрольного и опытных образцов колбасных изделий с различным содержанием разбавителя и водной дисперсии белка представлены в таблице * 3.

Включение разбавителя в состав колбасного фарша,по мере увеличения его содержания,приводит к возрастанию доли балка и одновременному снижение содержания жира в готовых изделиях. В опытных образцах, содержащих максимальное количество разбавителя, количество белка увеличивается на 5*. а жира снижается на 6*. Аналогично изменяются эта показатели при введения неструкту-

Влияние количества добавляемого раэбавателя в водной дисперсия белка на состав, прочностные свойства и шход ;вареных колбас.' ;

... ■ Таблица 3.

Обраэда колбасного фарша компонентов Содержание, % белка лира влаги : * Условно мгновен. шдуль сдняга. Па. 10 Напряжение среза, Па.Ю4 Выход продукта

Контрольные . — 1 12,2+0,23 23,2+0,47 61,1+0,31 1,65+0,04 4,03+0,03 119,1+0,31

С разбави- 10 13,0+0,15 21,9+0,51 61,9+0,38 1,63+0,02 4,01+0,04 119,2+0,21

телем . 20 14,2+0,27 20,9+0,34 63,2+0,22 . 1,5§+0,04 3,98+0,01 119,4+0,33

, 30 15,4±р,25 19,2+0,27 64,1+0,27^ 1,56^+0,03 ' 3,94+0,04 119,5+0,17

40 16,4+0,18 18,3^0,43 65,2+0,55 1,55*0,02 3,91+0,01 119,6+0,24

50 17,3+0,16 . 17,2+0,25 66,3+0,44 1,53+0,05 3,89+0,03 119,7+0,34

С неструкту- - 10 13,3+0,22 22,1+0,37 62,3+0,71 1,47+0,01 3,25+0,02 119,4+0,25

рированным 20 14,2+0,17 20,5+0,31 ■ 63,6+0,28 .1,13+0,03 2,71+0,05 119,7+0,17

белком ■ 30 15,2+0,24 19,0+0,27 64,7+0,31 0,92+0,04 2,60+0,04 119,9+0,II

40 .16,1+0,14 17,9+0,45 66,0+0,64 0,7^0,07 2,32+0,01 120,2+0,29

50 17,£¿0,23 16,7+0,38 67,1+0,35 0,62+0,04 2,15+0,07 120,4+0,09

рярованного белка. В готовых изделиях с разбавителей и пеструктурированным белком возрастает содержание влага, при этом количество ее в связанном состоянии больше в фарше о неструктурированным белком /табл.2/. Следствием этого, по-видимому» явилось некоторое повышение выхода готовой продукции. ,

Прочностные свойства, готовых изделий содержащих разбавитель, не претерпевают заметных изменений /см. табл. 3, рис.Ю/. Так, включение в состав продукта максимального количества разбавителя снизило величину напряжения среза на 3,5£; отклонение условно-мгновенного модуля сдвига составило 7,3%, Введение в состав колбасного фарша водной дисперсия белка приводит х снижению прочностных свойств готовых изделий вря атом в продукте,содержащем уаксималь-1 ное количество водной дисперсии белка напряжение среза вареных колбас снижается по сравнению с контролем в 1,9 раза, а глубина проникновения индентора, определенная через 12ЧО2 е., увеличивается на 110% /см.табд.2, рис.Ю/, Изменяются также упругие свойства конечного продукта. При атом, увеличение объемной доли не-; структурированного белка в составе готовых изделий,приводит к уменьшению условно-мгновенного модуля сдвига до 0,62*104 Па, приближая его значение к величине условно-мгновенного модуля сдвига студней глобулинов бобов сои.

Исследование микроструктуры вареных колбасных изделий содержащих структурированные белки показало, что белковый волокнистый разбавитель в основном находятся в составе дисперсной фазы фарша в виде включений входящих в его тонкозернистую массу, наряду с частицами мышечной л соединительной тканя.

При содержании белкового волокнистого разбавителя свыше 30% наблидается снижение интенсивности цвета опытных образюв вареных колбасных изделий, что является следствием белого цвета белковых волокон. .

Большое влияние на свойства опытных образцов оказывает величина {Я белковых волокон. В опытных обрдецах приготовленных с белковыми волокнами имеющими рй 5,4-5,6', последние представлены в виде грубых частиц не связанных с тонкозернистой массой фарша. Готовые изделия, приготовленные в аналогичных условиях'О добавлением белковых волокон имеющих рН 5,9-6,1 мякроотруктурно представлены в вале компактной массы о включениями мелких частиц белкового волокнистого разбавителя.

Данные органолептичесвой оценки готовых изделий

свлдвтельствуют * о снижения общей оценки с увеличением количества вводимых разбавителя и водной дисперсии белка. В то те время необходимо отметать, что образца колбас с разбавителем, по оценке дегустаторов, в сравнении с аналогичными образцами, содержащий неструктурированный белок, имели более высокую общую органо-лаптическую оценку, лучший товарный вид, а также вкус и аромат, консистенция данных продуктов характеризовалась как достаточно прочная, упругая, но не грубая, хорошо поддающаяся разжевыванию. Замена свыше 20? мясной части фарша белковой дисперсией вызывало изменение консистенции готовых изделий, что выражалось в том, что продукт становился несколько мягким, заметно отличающимся от контроля. • ■ .

Б целом, по общему мнению дегустационной комиссии опытны* образцы с заменой до 30% мясного сырья структурированными бельма были вполне приемлемы и одобрены ею.

Таким образом, проведенные исследования показали, что использование структурированных белков в качестве,белковых разбавителей позволяет значительно увеличить уровень замены мясного -сырья бедковыып добавками в производстве вареных колбас, без искажения их уникальной структуры и ухудшения потребительских качеств. "■ ■■■''■

Возможность переработки белков растительного и \ч животного происхождения отечественного производства \ в структурировании формы, методом бесфильерного прядения.

Проведенные исследования легла в основу работ по структурированию белков растительного я животного происхождения производимых отечественной промышленностью.

Характеристики прядильных растворов язолятов семян сои и подсолнечника и их'смесей с казеинатом натрия, даюшдх квиетически устойчивые жидкие нитя, а также компоненты коагуляционных ванн, обеспечивающих их стабильный прием, данные; по содержанию-белка в конечных волокнах приведены в таблице Я 4. '

Проведенные исследования позволяют положительно оценить возможность получения структурированных белков из язолятов се-1>'дн сои и ^подсолнечника я их смесей с казянатоы натрия.

Условия переработки изолятов сешш сои и подсолнечника отечественного производства в структурированные формы.

Таблица 4.

Наименование белка :Концентра-¡Величина¡Время соз-:Коагуля-;ция белка :рЕ пряд.¡ревания ::ционная :в прядиль-:раствора; ¡ванна

:ном паство-:ре, %

:Содер-:жание :белков :в воло-:кне рН ¡4,5 -

Изолированные белки 12,5-13,0 11,5-11,6 30 минут СЗ^СОШ бобов сои

Изолированные белки

семян подсолнечника 12,5-13,0 11,5-11,6 30 минут СИдСОСН

Казеянат. натрия и 15 9-10 - 30 ытут CHgCQOH

изолированные белки бобов сои (1:1)

Казевнат натрия и 15 изолированные белки семян подсолнечника (1:1)

CaClf

9-10 30 минут СНдССШ

сас гг

38?

36? 34,0$

331

Влияние белковых волокнистых разбавителей на биологическую ценность вареной колбасы,

Для исследования влияния ЕВР на биологическую ценность вареной колбасы использовали 2 вида белковых пищевых волокон, полученных на основе смеси белков: семян сои и казеината натрия и семян подсолнечника и казеината натрия. Полуденные волокна добавляли к фаршу при производстве вареной колбасы "Столовая" X сорта взамен 30% мясного сырья.

Полученные данные свидетельствуют о том, чтовведен»е ЕВР влияет на количество и качество белка в продукте. При этом в последнем возрастает содержание незаменимых аминокислот в том числе изолейцина до 53?, лейцина до 36?, лизина до 18$, серосодержащих до 27,4?, триптофана до 29? и т.д. Анализ показал, что с точки зрения сбалансированности по аминокислотному скору обра-

зец, содержащий волокна, полученные на основе смеси белков семян соя и казеяната натрия, уступает контрольному образцу. При этом лимитирующими аминокислотами .являются серосодержащие. Результаты исследования ферментативной атакуемое!и белков свидетельствуют о то«, что образш, содержащие белковые волокнистые разбавители обладают более лабильной структурой но сравнению с контрольными образцами. Данные относительной биологической ценности образцов, полученные на тест-объекте ЗеЬглкцтеяйрцн$огпн$ показывают, что введение ЕВР благоприятно отражается на биологической ценности опытвык образцов.

Таким образом, проведенные исследования показали, что введение ЕВР в состав колбасного фарша приводит к повышению биологической ценности вареных колбас.

Разработка рекомендаций по получению структурированных

белков и их использовании в производстве вареных колбас.

Полученный экспериментальный материал послужил основой для разработки рекомендаций по получению структурированных белков; на примере язолята соя методом бесфальеряого прядения, которыми предусматривается; приготовление прядильных растворов рН 11,311,4 я временем созревания 20 минут; получение белковых волокон на вращающемся барабане, обеспечивающем 30 кратную вытяжку■струи прядильного раствора, в коагуляционной,ванне содержащей 0,2н раствор СЯ^СООН, при этом с целью ускорения технологического цикла предложено вести процесо пряжения на охлажденную до -6°С поверхность барабана; выдерживание при температуре -18°С в течении 18 часов! дефростацюо при температуре 20°С в течении• 3 часов; промывку; хранение в растворе А^аОЕ при температуре 4°С.

Использование полученных структурированных белков цри про- , изводстве вареных колбас при замене до 30% мясного сырья предусматривает: промывку структурированного белка'с целью снижения концентрациидо 1,5-2%; измельчение на куттере в течении 1-2 кинут о постепенным добавлением воды в количестве 20£ от ве~ , са структурированного белка и последующей закладкой положенного по рецептуре мясного сырья.

Экономический эффект ориентировочно 200 рублей на I тонну готовой продукция.

выводы

I. Разработал способ получения структурированных белков метод ом бесфильерного пряденая и использования их для получения пищевых продуктов, жммитнрухщнх изделия из натурального мяса. Оригинальность способа подтверждена положительным решением на ввдачу авторского свидетельства по заявке # 2819579/26-13.

, 2. Исследована способность белковых растворов кзолята сои к волокнообразованию при рН ниже 12 я температуре 20°С и времени созревания до 40 минут. Показано, что о увеличением рН ж времени созревания прядомость растворов возрастает.

3. С целью улучшения прочностных свойств белковых волокон предложено выдерживать их в ванне с рН равным нэоэлектрической точке белка, при температуре 4°С н - 1в°С. Установлено, что вышеназванная обработка приводит х возрастанию содержания сухих веществ'волокна, повышая сх прочностные свойства, причем выдерживание волокон при температуре -18°С оказывает в большей степени обезвожжващее действие и приводит к расслоению моноволокна на микровояокна, диаметром от 120 до 240*10 м.

4. Исследование микроструктуры волокон показало,что при бесфильерном методе прядения, механизм обра зования белкового студня имеет жонотропную природу.

5. Изучены функциональные свойства структурированных белков в зависимости от условий их получения. Показано, что при .увеличении рН до 7,0 улучшаются их органолептнчесгяе свойства, возрастает способность волоков к поглощению влаги, водо-удерживаюте свойства, растворимость* Установлено, что наибольшей стабильностью к тепловому воздействию обладают волокна, полученные путем их выдерживания при температуре -18°С.

6. Исследована биологическая ценность структурированных белков, показано, что переработка белков предложенным способом

бесфильерного прядения практически не изменяет жх биологическую ценность*

7. Изучено влияние количества добавляемого структурированного белка на свойства фарша. Установлено, что добавление структурированного белка до 3Q* не изменяет свойств фарша. Показано, что при добавлен» структурированного белка время образования новой пространственной структуры фарва несколько возрастает.

■ Установлено, что предварительное измельчение структурированного

белка с посдедупщш добавлением масного сырья позволяет сократить время структурдровАнвд фарша; ~ :

8. Исследовано ышяняе количества добавляемого структурированного белка яа физико-химические, структурно-механические, ор-ганоледтнческие свойства готовых изделий, а также их микроструктуру. Установлено, что добавление структурировавшее белков отражается на составе конечного продукта, при «тек возрастает содержание белка н снижается содержание жира, однако а целом введение

до 00Í ctdуктурированных белков не изменяет структурно-механи-

и орган c¿s Efíче икш _ '

ческихгсвоиств готового продукта. Показано, что наиболее оптимальным является использование структурированных белков с {Л 519-6.1.

9. Показана возможность получения структурированных белков из изолятов сои к подсолнечника отечественного производства, а также их смесей с казеинатом натрия. Установлено, что при замене 30Í мясного сырья структурированный! белками, полученными на основе изатята сои и казеииата натрия, а также изоаята подсолнечника и казенката натрия в составе фарша, приводит к повышению биологической ценности готовых изделий.

10. Результаты проведенных исследований были положены в осяову разработки технологических рекомендаций по додучвня» структурированных белков и их использованию в колбасном производстве.

Основные материалы диссертации опубликованы а следушит работах:

I* Вахрамеев В.К., Толстогугов В.Б., Дианова В.Т., Рогов И.А. Исследование влияния разбавителя волокнистой структуры на изменение структурно-иеханичесхжх свойств фарша вареной колбасы. Тезисы докладов научно-технической конференции: "Рациональное лепользо-в&ние белковых добавок ори производстве мясопродуктов", Москва, 1979, С.З&-40.

2. Вахрамеев В.К., Толстогуэов В.Б., Дианова В.Т., Рогов И.А. Исследование влияния разбавителя волокнистой структуры на качественные показатели вареной колбасы. Тезисы докладов научно-технической конференции "Рациональное использование белковых добавок при производстве мясопродуктов", 1979, с.59-60.

3. Толстогуэов В,Б,, Дианова В,Т., Рогов И.А., Вахрамеев В.К. Влияние разбавителя волокнистой структуры на качество вареной колбасы, "ііясная индустрия СССР", * 5, 1980, с.29-32.

' Щр -

4. Толстогузов В.Б., Дианова В.Т., Рогов И. А., Вахрамеев В.К., * Исаев Ы.К. Влияние белковых добавок волокнистых разбавителей на баологическую ценность вареной колбасы, "Мясная индустрия СССР", * 10, I9Ö0, с.36-38.

5. Еикбов Т,М., Вахрамеев В.К,, Гринберг В.Я., Дианова В.Т., Толстогуэов В.Б., Рогов И.А. Способ получения пищевых продуктов, нммитирухщих изделия из натурального мяса. Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче авторского свидетельства по заявка » 2819579/29-13 (1X947)

Результаты исследований доложены на: *

- научной конференции мод одах ученых ж специалистов МТИММП (Москва, 1979);

- научно-технической конференции "Рациональное использование белковых добавок при производстве мясопродуктов" (Москва, 1979)

Заказ 2655 Тирах 100

Фо|мат 60x34/32 -1,5 в.д. -1,56 уч.-изд.д.

Механизированное множительное производство ВНИИШ

w .m