Разработка белково-углеводного концентрата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одним из путей решения проблемы дефицита белка животного происхождения является разработка новых технологий мясопродуктов с использованием белков молочной сыворотки. Это способствует обогащению продукта такими биологически ценными компонентами, как сывороточные белки, лактоза, минеральные соли и др., повышающими питательную ценность продукта [1].

Являясь вторичным сырьем молочной промышленности, сыворотка содержит около половины всего комплекса белков и три четверти углеводов молока, при этом ресурсы молочной сыворотки составляют две трети от всего объема перерабатываемого молока. Пищевая ценность молочных белков равноценна пищевой ценности белков мяса, а по ряду показателей выше её. По биологической ценности белки сыворотки имеют аминокислотный состав, близкий к аминокислотному составу мышечных белков. Концентраты сывороточных белков используются в мясной промышленности для улучшения вкуса конечных продуктов, придания аромата, улучшения текстуры, также для улучшения качества продуктов в целом. белок углеводный молочный сыворотка

Среди белковых концентратов, вырабатываемых из молочной сыворотки, в мясной промышленности находят применение концентраты сухих белков подсырной сыворотки (КСБ), которые выделяют из сыворотки различными методами с последующей сушкой. На первом этапе их получали термокоагуляцией, кислотно-тепловым способом, кроме того, применялась вальцовая сушка. Указанные препараты отличались низкими функционально-технологическими свойствами, что ограничило возможность их использования в технологии мясопродуктов. Усовершенствование технологии получения КСБ и внедрение распылительной сушки позволило снизить содержание лактозы, стабилизировать значение рН на уровне 6,15 и выше, повысить растворимость, что положительно сказалось на качестве колбасных изделий.

Сухие и сгущенные концентраты молочной сыворотки отличаются высоким содержанием углеводной фракции, что ограничивает возможности их использования в технологии мясопродуктов. Установлено, что уровень замены мяса сухой сывороткой в фаршевых продуктах не должен превышать 2%, модифицированной сухой сывороткой с содержанием сухих веществ 15-20% - не более 5%. В таких же количествах в фаршевые продукты рекомендовано вводить сгущенную подсырную сыворотку с концентрацией сухих веществ 30-60% [2].

Учитывая, что отличительной особенностью сухих и пастообразных продуктов, получаемых из молочной сыворотки, а также из смеси обезжиренного молока и сыворотки путем сгущения и последующей сушки является присутствие в них всех исходных компонентов, в том числе достаточно высокого количества углеводов, с целью использования единой терминологии, было предложено [3] такие препараты объединить под названием - молочные белково-углеводные концентраты (МБУК). Одним из первых сухих бифидогенных концентратов является «Лактобел», технология получения которого разработана сотрудниками СевКавГТУ и специалистами молочного комбината “Ставропольский” [3]. Сухой бифидогенный концентрат «Лактобел» получают из смеси обезжиренного молока и изомеризованной молочной сыворотки путем сгущения и последующей распылительной сушки. «Лактобел» содержит не менее 12 % лактулозы и 28 % белка, в связи, с чем имеет большие перспективы в производстве пищевых продуктов функционального назначения. В работе [4] установлено, что препарат обладает высокими фукционально-технологическими свойствами, и особенно выраженными эмульгирующими. Авторами предложены рекомендации по использованию концентрата «Лактобел» в производстве эмульгированных колбасных изделий, паштетов, полукопченых колбас, разработаны рецептуры и технологии колбасных изделий, которые в настоящее время используются на предприятиях Ставропольского края [4].

Однако нужно отметить, что в исходном сырье - молочной сыворотке находится большое количество минеральных веществ, которые отрицательно влияют на функционально-технологические свойства получаемых препаратов. В этой связи особый интерес представляет технология получения МБУК с удалением части минеральных веществ из молочной сыворотки методом электродиализа. При проведении электродиализа производится удаление преимущественно одновалентных ионов, при этом двухвалентные ионы (Са²⁺ и Мg²⁺ и др.) не удаляются. Большинство компонентов основного сырья мясной промышленности проявляет выраженную ионотропную зависимость. При этом некоторые виды основного и вспомогательного сырья могут являться источником ряда ионов, в частности, ионов Са²⁺, что при определенных условиях оказывает существенное влияние на процессы структурообразования, протекающие в мясных системах. На процессы структурирования в мясных системах также оказывают влияние физико-химические факторы.

Установлено, что процесс деминерализации привел к снижению количества ионов натрия в три раза, ионов калия - в 3,5-4 раза по сравнению с натуральной сгущенной сывороткой.

Процесс электродиализа также привел к незначительному уменьшению концентрации двухвалентных ионов - Са²⁺ и Mg²⁺, а также анионов фосфора. Содержание кальция снижается в подсырной сыворотке в 1,6 раз. Это связано с особенностями технологии получения сыра, а так же со скоростью удаления одно- и двухвалентных ионов металлов из сыворотки в процессе деминерализации.

Изменение активной кислотности (рН) в процессе обессоливания методом электродиализа происходит в незначительных пределах, при этом на первоначальном этапе деминерализации происходит незначительное увеличение рН и составляет 6,3 единицы. Однако по мере увеличения степени обессоливания происходит снижение рН деминерализованной сыворотки, что впоследствии может привести к ограничению ее использования при производстве мясопродуктов.

С учетом специфичности свойств деминерализованной молочной сыворотки проведены исследования по определению ее влияния на структурирование мясных фаршевых систем. На основании изучения структурно-механических свойств фаршевых систем (ПНС - для сырых фаршей и степень пенетрации - для термообработанных продуктов) установлено, что внесение 15 % и 20 % сыворотки (количество Са²⁺ составляет 21 - 28 мг/кг для подсырной и 81 - 108 мг/кг для творожной) способствует уплотнению фаршевых систем, что свидетельствует о положительном влиянии ионов Са²⁺ на процессы структурообразования мясных систем и улучшению их функционально-технологических свойств.

Следует отметить, что опытные модели с использованием деминерализованной подсырной сыворотки превосходят по ряду показателей (ВСС, ВУС) как контрольные образцы, так и модели с деминерализованной творожной сывороткой, что обусловлено оптимальным для мышечных белков содержанием ионизированного кальция. В целом, уровень введения молочной сыворотки при ее использовании в мясных фаршевых системах должен коррелировать с количеством вносимых в систему ионов кальция.

Способность образовывать и стабилизировать эмульсии относится к числу важнейших функционально-технологических свойств пищевых белков. Сравнительный анализ эмульгирующей способности белков деминерализованной сыворотки, с разным уровнем деминерализации позволил установить, что максимальный объем стабильной эмульсии достигается при исходной доле жировой фазы 70 % для сыворотки, с уровнем деминерализации 50 % составила 233,3 ± 5,1г жира на 1г белка.

Сывороточные белки, в отличие от казеина обладают более низкими эмульгирующими свойствами. Повышенное количество серусодержащих аминокислот и соответственно групп SH делают молекулы сывороточных белков менее устойчивыми к действию температур. Кроме того, в молекуле наблюдается более равномерное чередование гидрофильных и гидрофобных центров.

Таким образом, электродиализная обработка подсырной сыворотки приводит формированию свойств, способствующих наиболее эффективному применению молочных белково-углеводных концентратов в мясных фаршевых системах.

Еще одним перспективным направлением адаптации сывороточных компонентов для колбасного производства является перевод молочного сахара, лактозы, в дисахарид лактулозу. Сущность изомеризации заключается в реакции внутримолекулярной перегруппировки (L-A-трансформации) лактозы, катализируемой щелочными реагентами. Согласно исследованиям авторов [5] введение свекловичных волокон и лактулозы в фарш вареных колбас способствуют повышению его влагосвязываюшей способности на 4,6-7,4 %, стабилизации рН на 8,3-10,4%, улучшению цветовых характеристик, а также к увеличению пластичности на 6,3-8,1% и уменьшению вязкости мясной системы.

Кроме того, содержание лактулозы в белково-углеводном сывороточном концентрате, по мнению [6], приведет к интенсивному взаимодействию Mb с оксидом азота и углеводом с образованием стойкого соединения Mb-углевод-NO, дающего устойчивую окраску готового продукта. Следовательно, использование лактулозы способствует не только оксиредукционным изменениям нитрита натрия с восстановлением до оксида азота, но и к изменению потенциала системы, включающей Mb, MetMb, NO и углевод, и увеличению его реакционной способности.

Установлено, что процесс изомеризации существенно не повлиял на показатели минерального состава сыворотки, в состав изомеризованной деминерализованной молочной сыворотки входят практические все соли и микроэлементы молока. Кальций, магний и фосфор относятся к наиболее важным макроэлементам сыворотки. Уменьшение концентрации двухвалентных ионов - Са²⁺,Mg²⁺, а также анионов фосфора незначительно, а увеличение содержания ионов натрия в 1,2 раза, по-видимому связано с внесением в процессе изомеризации раствора NaOH.

Изучение сравнительной характеристики физико-химических показателей деминерализованной молочной сыворотки (ДМС) и изомеризованной деминерализованной молочной сыворотки (ИДМС) показало, что содержание белка в ДМС и ИДМС составляет 11,3 % и 11,2 % соответственно что теоретически позволяет осуществлять его гидратацию с водой в соотношении от 1:1 до 1:2 при его использовании в технологии вареных колбас, сосисок и сарделек с учетом адекватного содержания белка в продукте.

Лактоза, содержащаяся ИДМС в количестве 62,4 %, обладает высоким оксиредукционным потенциалом, что будет оказывать существенное влияние на механизм трансформации нитрита натрия и формирование окраски комбинированных мясопродуктов. Содержание лактозы в ИДМС в 1,2 раза меньше, чем в ДМС (75,0 %), это объясняется тем, что произошла частичная изомеризация лактозы в лактулозу. Количество лактулозы в ИДМС составляет 12,3 %.

Результаты исследования физико-химических, структурно-механических показателей модельных фаршей и готового продукта, полученных с использованием сухой ДМС и ИДМС позволило установить, что изомеризация подсырной сыворотки оказывает положительное влияние на функционально-технологические свойства фаршевых систем и качественные характеристики готового продукта. Это позволяет прийти к выводу о целесообразности использования в рецептурах колбасных изделий сывороточных белковых препаратов, полученных на основе деминерализации и изомеризации из вторичного молочного сырья.

Математическое планирование эксперимента с использованием матрицы двухфакторного эксперимента по униформ-ротатабельному плану позволило определить оптимальное соотношение компонентов в рецептурах колбасных изделий. Выявлено, что при введении ИДМС в количестве от 10 до 15% и нитрита натрия от 1,8 до 3,4 мг% значение содержания остаточного нитрита минимально и находится в пределах от 0,0001 до 0,0011. При этом необходимо отметить, что, несмотря на незначительное его содержание, готовые продукты имели стабильную окраску и высокие органолептические показатели.

Таким образом, разработка и использование адаптированного к мясным системам белково-углеводного концентрата на основе изомеризованной деминерализованной подсырной сыворотки, позволяет снизить количество вводимого нитрита натрия, что положительно сказывается на качественных показателях вареных колбас.

Список литературы

1. Композиция для корректировки функционально-технологических свойств эмульгированных мясопродуктов/ А.И.Жаринов, Ю.Н.Нелепов, Т.И.Клиженко и др.// Материалы III МНТК “Пища. Экология. Человек.”, Изд. Минобр. РФ, Миннауки, Минсельхоз, РАСХН, МГУПБ. - М., 1999. -С.41.

2. Алиев, С. А., Салаватулина Р. М. Использование молочных белков при производстве мясных продуктов : / С. А. Алиев, Р. М. Салаватулина // Обзорная информация, серия «Мясная промышленность» - М.: ЦНИИТЭИ мясомолпром, 1981. - С. 50.

3. Чернобаев В.Н. Разработка ресурсосберегающей технологии бифидогенного концентрата из молочного белково-углеводного сырья. Дисс. канl. техн. наук. // Ставрополь, 2002. -- 152 с.

4. Барыбина, Л. И. Разработка технологии мясопродуктов функционального назначения с использованием молочных белково-углеводных концентратов / Диссертация канд. техн. наук // Ставрополь, 2001.- 212 с.

5. Куприянов, В. А. Исследование и разработка технологии вареных колбас, обогащенных свекловичными волокнами и лактулозой : дис. . к. т. н. / В. А. Куприянов // Москва. 2003.

6.Шипулин, В.И. Принципы разработки альтернативных вариантов рациональных технологий мясных продуктов нового поколения с адаптированными пищевыми добавками : Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук/ В.И. Шипулин // Ставрополь, 2009

Размещено на Allbest.ru