Разработка белково-жировой эмульсии с использованием водоросли Ascophyllum nodosum

Разработка новых и совершенствование существующих технологий производства мясопродуктов являются актуальными задачами мясоперерабатывающей промышленности. Традиционно в технологиях колбасных изделий применяется шпик, который представляет собой продукт повышенной калорийности за счет содержания большого количества жиров (92%). Жиры как источники энергии, жирорастворимых витаминов, полиненасыщенных жирных кислот выступают незаменимым компонентом питания. Однако чрезмерное употребление высококалорийных пищевых продуктов, несбалансированных по химическому составу, может негативно сказываться на здоровье человека [1].

В последние годы наблюдается тенденция потребления натуральных, низкокалорийных, функциональных, специализированных продуктов, что в целом называется «здоровым питанием». Потребители, владеющие достаточным объемом информации о влиянии питания на метаболизм и здоровье человека, относятся к выбору рациона более избирательно. В связи с этим производители прибегают к применению различных технологических решений, способных не только повысить качество продукта, но и придать ему особые свойства. Мясные продукты, в том числе колбасные изделия, не являются исключением. Известны рецептуры колбасных изделий с использованием имитационного шпика, который служит заменителем натурального. Он представляет собой эмульсию и в традиционных технологиях производится на основе куриной кожи, маргаринов. К преимуществам имитационного шпика относятся рациональное соотношение жировой и водной фаз, термостабильность эмульсии, не влияющая на содержание воды при нагревании, устойчивость к циклу замораживания/размораживания, возможность использования широкого спектра жиросодержащего сырья, конкурентная стоимость [2; 3].

Актуальным направлением является разработка рецептур белково-жировых эмульсий (БЖЭ) на основе растительных масел, которые выступают дополнительным компонентом в колбасных изделиях, играя роль имитационного шпика [4]. Применение растительных масел как продукта массового и практически ежедневного потребления связано с высокой биологической эффективностью. В связи с этим представляется целесообразным в качестве жировой основы БЖЭ использовать комбинации растительных масел, позволяющие проектировать жирнокислотный состав и другие свойства. При выборе растительных масел для создания липидных композиций учитывают биодоступность, рациональность и состав [5].

Перспективными для использования в липидных композициях как жировой фазе БЖЭ представляются льняное и соевое масла. Льняное масло относится к наиболее ценным за счет жирнокислотного состава, а также содержит гамма-токоферол (29,7 мг/кг), альфа-токоферол (0,55 мг/кг), дельта-токоферол (0,45 мг/кг), преобладающей кислотой является α-линоленовая [6]. Соевое масло относится к диетическим и применяется для лечебно-профилактического питания, характеризуется высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, прежде всего линолевой [7]. Смесь соевого и льняного масел в пропорции 1:1 дает возможность получить композицию, сбалансированную по линоленовой (омега-3) и линолевой (омега-6) кислоте, с высоким содержанием биологически активных веществ [8].

Для получения устойчивых эмульсий в традиционных технологиях в качестве стабилизатора применяют высокофункциональные и полноценные по аминокислотному составу белковые препараты, в частности соевый белковый изолят [9]. В то же время представляется целесообразным использование дополнительных структурообразователей – полисахаридов (альгинатов, каррагинанов, крахмала, кристаллической целлюлозы и др.) [10].

Одним из направлений является использование минимально переработанных нативных добавок, в том числе порошков из натурального сырья, в частности бурых водорослей [11].

Бурая водоросль Ascophyllum nodosum – промысловый макрофит, который ежегодно добывается для производства пищевых продуктов и биологически активных добавок, служит источником пищевых волокон, макро- и микронутриентов [12]. В пищевой эмульсии порошок из водоросли может выполнять роль загустителя и структурообразователя, позволяя получить продукт с заданными свойствами. Применение такого компонента дает возможность расширить ассортимент и сформировать уникальные качественные характеристики готового продукта.

На основе вышесказанного можно сделать вывод, что разработка рецептуры многокомпонентной БЖЭ с использованием водоросли Ascophyllum nodosum, соевого белкового изолята и комбинации льняного и соевого масел является актуальной.

Цель исследования – разработка рецептуры и модификация технологии многокомпонентной белково-жировой эмульсии для использования в качестве имитационного шпика в технологии колбасных изделий.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основным объектом исследования выступала многокомпонентная БЖЭ, в которой в качестве жировой фазы использовали комбинацию из растительных масел – соевого и льняного в соотношении 1:1, загустителем служил порошок из таллома бурой водоросли Ascophyllum nodosum, а стабилизатором – соевый белковый изолят. Липидную композицию получали перемешиванием льняного и соевого масел при комнатной температуре в течение 15 мин. Водоросли Ascophyllum nodosum применяли в готовом виде, в порошкообразной форме. В качестве контрольного образца использовали эмульсию, полученную по технологии имитационного шпика, основными компонентами которой являлись соевый белковый изолят, вода и куриная кожа [13].

Органолептические показатели (цвет, вкус и запах, консистенция) полученной БЖЭ и контроля оценивали методом сенсорного анализа по ГОСТ 31986-2012 «Услуги общественного питания. Метод органолептической оценки качества продукции общественного питания». Анализ физико-химических показателей проводили стандартными методами: массовую долю белка определяли методом Кьельдаля, массовую долю жира – методом экстракции с использованием аппарата Сокслета, массовую долю влаги – методом высушивания. Полученные результаты оценивали в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54607.7-2016 «Услуги общественного питания. Методы лабораторного контроля продукции общественного питания. Часть 7. Определение белка методом Кьельдаля»; ГОСТ Р54607.5-2015 «Услуги общественного питания. Методы лабораторного контроля продукции общественного питания. Часть 5. Методы определения жира»; ГОСТ Р 54607.4-2015 «Услуги общественного питания. Методы лабораторного контроля продукции общественного питания. Часть 4. Методы определения влаги и сухих веществ».

Микробиологическую и гигиеническую безопасность оценивали стандартными методами согласно ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Жироудерживающую и эмульгирующую способность, определяли по методу Р.М. Салаватулиной и др. [14].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе исследования модифицировали традиционную технологическую схему получения БЖЭ, включающую подобранный компонентный состав [15] (см. рисунок).

На первой стадии технологического процесса все компоненты поступали на приемку для контроля качества в соответствии с ГОСТ Р53861-2010 «Продукты диетического (лечебного и профилактического) питания. Смеси белковые композитные сухие. Общие технические условия» и ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».

На следующей стадии холодную воду и соевый белковый изолят помещали в гомогенизатор Luxstahl Mixer 250 VV для гидратации в течение 2–3 мин, после чего гомогенизировали в течение 1–2 мин. В процессе гомогенизации вносили порошок из водоросли Ascophyllum nodosum, после чего вводили липидную композицию из соевого и льняного масла в соотношении 1:1 и повторно гомогенизировали в течение 2–4 мин. По окончании гомогенизации полученную БЖЭ выдерживали при температуре (0 ± 4) °С в течение 24 ч. Готовую эмульсию фасовали и отправляли на хранение при температуре (0 ± 4) °С.

Для определения оптимальной рецептуры БЖЭ с порошком из бурой водоросли Ascophyllum nodosum в соответствии с технологической схемой разработали несколько модельных систем, различающихся количественным соотношением компонентов – порошка из бурой водоросли Ascophyllum nodosum и липидной композиции (табл. 1).

Во всех модельных системах массовые доли соевого белкового изолята и воды одинаковы и находятся в соотношении 1:3. В соответствии с традиционными рецептурами БЖЭ этого достаточно для полной гидратации белка и образования стабильной эмульсии. Массовую долю порошка из бурой водоросли Ascophyllum nodosum варьировали от 3 до 10 %, массовую долю липидной композиции – от 25 до 40 %, что позволяет оценить изменение органолептического профиля.

При выборе оптимальной рецептуры БЖЭ исходили из оценки органолептических показателей, а именно вкуса и запаха, консистенции, цвета, в соответствии с ГОСТ 31755-2012 «Соусы на основе растительных масел. Общие технические условия». Результаты органолептического анализа представлены в табл. 2.

Представленные в табл. 2 данные демонстрируют, что контрольный образец отличается по большинству показателей: имеет запах куриного мяса, маслянистую консистенцию. Исследуемые модели БЖЭ имеют свойственные вносимым компонентам вкус и запах водорослей разной насыщенности, в зависимости от массовой доли вносимого порошка. Исследуемые модельные системы демонстрируют значительные различия в органолептических показателях. По консистенции наиболее приемлемы по сравнению с контролем БЖЭ-2, БЖЭ-3 и БЖЭ-4. Показатели вкуса практически во всех системах свойственны данному виду продукта, только БЖЭ-4 имеет ярко выраженный запах водоросли. Наиболее близки к эталону БЖЭ-2 и БЖЭ-3, однако насыщенный зеленый цвет может казаться отталкивающим для потребителя. Таким образом, рецептура модельной системы БЖЭ-2 обладает наилучшими органолептическими характеристиками.

На следующем этапе исследования определяли физико-химические показатели модельной системы БЖЭ-2, в том числе в сравнении с требованиями ГОСТ 31755-2012. Результаты исследования приведены в табл. 3.

Из полученных данных следует, что массовая доля белка в опытной модели БЖЭ-2 составила 11,2 %, жира – 35,5 %. Данные значения модельной системы соответствуют выбранному компонентному составу контроля. Низкое содержание влаги может быть обусловлено присутствием порошка из водоросли Ascophyllum nodosum.

Показатель стабильности эмульсии исследуемой модели БЖЭ-2 составляет 98,2 %, что выше нормы и свидетельствует о прочном удержании жира и воды в белковом матриксе.

Результаты определения микробиологических показателей, а также их допустимые уровни, регламентируемые ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», представлены в табл. 4.

По результатам, представленным в табл. 4, можно сделать вывод, что образец БЖЭ-2 удовлетворяет требованиям нормативной документации.

Далее провели анализ гигиенической безопасности полученной модели БЖЭ-2, определив содержание тяжелых металлов и радионуклидов, регламентируемое ТР ТС 021/2011. Результаты представлены в табл. 5.

По результатам оценки можно сделать вывод, что показатели гигиенической безопасности исследуемой БЖЭ находятся ниже допустимой нормы, что подтверждает безопасность полученной модельной системы.

Функционально-технологические свойства БЖЭ-2 представляют особый интерес, так как обусловлены количественным и качественным содержанием основных компонентов эмульсии: композиция масел (жир) – соевый белковый изолят (белок) – вода.

Оценку показателей контроля и БЖЭ-2 проводили по истечении 24 ч хранения в одинаковых условиях, результаты приведены в табл. 6.

Значения жироудерживающей способности БЖЭ-2 и контроля практически равны – 98 и 97% соответственно. Это связано с тем, что жироудерживающая способность напрямую зависит от количества вводимого белкового препарата, которое в обоих случаях одинаково и составляет 10 %.

Разница 2 % в значениях эмульгирующей способности контроля и БЖЭ-2 может быть обусловлена степенью измельчения сырья и его обработки.

Анализируя приведенные в табл. 6 данные, можно утверждать, что полученная БЖЭ-2 имеет высокую жироудерживающую и эмульгирующую способность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании результатов исследований установлено, что технология нетрадиционной БЖЭ на основе композиции соевого и льняного масел, порошка из водоросли, воды и соевого белкового изолята является перспективной в качестве имитационного шпика в производстве колбасных изделий. Белково-жировая эмульсия с порошком из бурой водоросли Ascophyllum nodosum имеет плотную стабильную консистенцию, однородный цвет и свойственный нетрадиционным компонентам запах, а также соответствует требованиям микробиологической и гигиенической безопасности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Лисицын А.Б., Чернуха И.М., Кузнецова Т.Г. и др. Химический состав мяса: справочные таблицы общего химического, аминокислотного, жирнокислотного, витаминного, макро- и микроэлементного составов и пищевой (энергетической и биологической) ценности мяса М.:ВНИИМП, 2011. 104 c.

2. Коржавина Ю.Н., Мастюгин Ю.В., Сингаев В.И. и др. Оценка качества сырокопченых колбасных изделий из нетрадиционного сырья с применением имитационного шпика // Вестник молодежной науки. 2019. № 1(18). С. 4. EDN: https://www.elibrary.ru/dzvtbl.

3. Наумов В.А., Коржавина Ю.Н., Шибеко А.Г. и др. Регрессионная модель плотности имитационного шпика // Известия КГТУ. 2018. № 49. С. 145–153. EDN: https://www.elibrary.ru/xngjmt.

4. Туниева Е.К. Колбасные изделия с пониженной калорийностью – свободная ниша на рынке мясных продуктов // Все о мясе. 2012. № 4. С. 12–15. EDN: https://www.elibrary.ru/pevsal.

5. Насонова В.В., Спиридонов К.И., Афанасьева Ю.И. Возможности использования растительных масел для производства мясной продукции // Ползуновский вестник. 2018. № 3. С. 69–73. EDN: https://www.elibrary.ru/vqvxwy.

6. Остриков А.Н., Клейменова Н.Л., Болгова И.Н. и др. Исследование жирнокислотного и витаминного состава льняного масла холодного отжима // Пищевая промышленность. 2020. № 8. С. 52–55. DOI: https://doi.org/10.24411/0235-2486-2020-10086. EDN: https://www.elibrary.ru/pispfq.

7. Табакаев А.В., Табакаева О.В., Щелканов М.Ю. Специализированная липидная композиция для профилактики гиперлипидемии и ожирения // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023. Т. 13, № 1(44). С. 77–87. DOI: https://doi.org/10.21285/2227-2925-2023-13-1-77-87. EDN: https://www.elibrary.ru/cxvkgf.

8. Тураев Ш.А. Актуальные вопросы обеспечения безопасности и управления качеством растительного масла // Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: материалы 9-й Всерос. науч.-практ. конф. (Бийск, 13–14 ноября 2015 г.). Бийск: АлтГТУ, 2015. С. 144–146. EDN: https://www.elibrary.ru/vjayov.

9. Микляшевски П., Прянишников В.В., Бабичева Е.В. и др. Использование соевых белков в переработке мяса // Все о мясе. 2006. № 3. С. 10–13. EDN: https://www.elibrary.ru/jwarnd.

10. Васюкова А.Т., Эдварс Р.А., Шагаров С.Н. Разработка продуктов на основе сочетания белков животного и растительного происхождения // Health, Food & Biotechnology. 2021. Т. 3, № 2. С. 39–54. DOI:https://doi.org/10.36107/hfb.2021.i2.sl05. EDN: https://www.elibrary.ru/dgkwyb.

11. Пьянкова А.С. Получение и использование полисахаридов бурых водорослей // Вестник Камчатского государственного технического университета. 2012. № 20. С. 62–67. EDN: https://www.elibrary.ru/pegyol.

12. Подкорытова А.В., Усов А.И., Евсеева Н.В. и др. Промысловые водоросли Белого и Черного морей прибрежных зон России: запасы, химический состав, строение, свойства полисахаридов, рациональное использование // Труды ВНИРО. 2023. Т. 193. С. 190–215. DOI: https://doi. org/10.36038/2307-3497-2023-193-190-215. EDN: https://www.elibrary.ru/urkadw.

13. Патент РФ № 2654357. МПК A23L 13/20, A23J 3/04, A23J 3/12. Способ получения белково-жировой эмульсии / Р.Ю. Газданова, М.Е. Успенская, Л.В. Антипова; патентообладатель: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВО «ВГУИТ»). Заявка № 2017118450; заявл. 29.05.2017; опубл. 17.05.2018. Бюл. № 14. EDN: https://www.elibrary.ru/twkssq.

14. Салаватулина Р.М., Алиев С.А., Любченко В.И. Новый метод определения основных функциональных свойств фарша // Мясная индустрия. 1983. № 9. С. 26–27.

15. Патент РФ № 2645908. МПК A23L 13/60, A23J 1/02, A23J 1/12. Способ производства белково-жировой эмульсии для группы вареных колбасных изделий / Н.В. Кенийз, А.А. Нестеренко, Д.С. Шхалахов, С.С. Шхалахов; патентообладатель: ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина». Заявка № 2017117952; заявл. 23.05.2017; опубл. 28.02. 2018. Бюл. № 7. EDN: https://www.elibrary.ru/zedhit.