Новые биотехнологии производства мясных рубленых изделий Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

_АГРОХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ_

УДК 557.1:637.514.5

НОВЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МЯСНЫХ РУБЛЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ © 2007 г М.П. Могильный

Meat is one of the most valuable food for the person. During the meat processing, cutlet meat, which is used for manufacturing of forcemeat, makes big output. New technologies of cut meat products with various fillers are developed. Technological and biological characteristics are investigated.

Структурно-механические свойства мяса, его жесткость определяются содержанием в нем соединительной ткани, а также строением и толщиной колла-геновых и эластиновых волокон.

При переработке мяса животных более 40 % составляет котлетное. Рекомендуемое содержание в нем соединительной ткани - 5 и жировой - 30 %. Учитывая повышенное содержание первой, котлетное мясо используют для производства мясных рубленых изделий [1].

Мясной фарш без наполнителей после тепловой обработки имеет пористо-губчатую структуру, напоминающую структуру хлебного мякиша. Консистенция такого изделия отличается повышенной твердостью и «резиностойкостью». Для улучшения органо-лептических показателей в мясной фарш вводят различные пищевые добавки, придаюющие готовым изделиям нежность и сочность [2, 3].

Особую роль в качестве наполнителей для изделий из рубленого мяса играют продукты с высокой влаго-удерживающей способностью, так как они снижают потери влаги при термической обработке [2-5].

Тепловая обработка мясопродуктов - технологический процесс, в результате которого сырье претерпевает комплекс сложных физико-химических, структурно-механических и других изменений [6, 7], назначение и цель - доведение до состояния кулинарной готовности, уничтожение большинства вегетативных форм микроорганизмов и в необходимой степени инактивация ферментов, денатурация и коагуляция мышечных и дезагрегация соединительнотканных белков. Глубина изменений, происходящих в мясопродуктах в процессе тепловой обработки, зависит главным образом от достигаемой внутри продукта температуры, длительности и способа нагрева, наличия воды в самом продукте или в греющей среде с массой продукта, величины парциального давления водяных паров, применения лучистой энергии и других факторов.

Способы тепловой обработки имеют ряд разновидностей, выбор способа зависит от характера производства изделий.

При тепловой обработке основными являются де-натурационные изменения белковых веществ.

Разработка нового ассортимента требует рационального подбора способов тепловой обработки с

изучением влияния их на биологическую ценность и технологические показатели качества [2, 5].

Проведены исследования с различными пищевыми добавками: хлебом пшеничным, соевыми продуктами, морской капустой, крапивой, метилцеллюлозой, пищевыми волокнами, яблочным порошком. Каждая пищевая добавка обладает своими технологическими свойствами [3, 4, 7].

Тепловую обработку изделий производили различными способами: варка на пару, СВЧ-нагрев, жарка основным способом, ИК-нагрев [6, 7].

Технологическую характеристику изделий с различными добавками проводили по следующим показателям: потерям массы, продолжительности тепловой обработки и органолептической оценке [8].

Результаты исследований показали, что наибольшие потери массы наблюдались с пищевыми добавками при СВЧ-нагреве. При обработке в СВЧ-поле изделия подвергаются объемному нагреву, вследствие чего процесс диффузии влаги и растворенных в ней пищевых веществ направлен от центра изделия к наружным слоям. При этом отмечается наличие нетеплового «специфического» эффекта электромагнитного поля. Под действием таких полей все поляризованные белковые цепи макромолекул ориентируются в направлении электрических силовых линий, что, вероятно, приводит к разрыву водородных внутримеж-молекулярных связей и изменению зоны гидратации. За счет такого эффекта, интенсивной диффузии, быстрого темпа нагрева и происходит значительная потеря массы, а с ней и ценных пищевых веществ. При жарке в ИК-нагреве происходит одновременный нагрев изделия с обеих сторон, причем ИК-лучи проникают в изделия на глубину 0,5 см (при Х-излучателях 0,74 мм), что обеспечивает интенсификацию процесса жарки.

Потери массы при жарке происходят в основном за счет испарения влаги. Интенсивный подвод тепла к полуфабрикату способствует быстрому повышению температуры поверхностного слоя. Температура в центре изделия растет медленно из-за низкой теплопрово-димости мяса. В поверхностном слое происходят интенсивные фазовые превращения воды и испарение ее в окружающую среду, выпрессование влаги вследствие денатурации белков. Продолжительная жарка полуфабрикатов увеличивает потери массы: при жарке ос-

новным способом - от 14,63 до 31,80 %, при ИК-нагреве - от 13,24 до 31,20 % в зависимости от наполнителя.

При варке на пару всех видов полуфабрикатов отмечены наименьшие потери массы от 2,05 до 14,12 %, что связано с невысокими температурами обработки. При этом процесс термовлагопереноса идет в направлении движения тепла от наружных слоев к внутренним. К моменту выравнивания температур поверхности и центра полуфабриката практически наступает его кулинарная готовность без процесса внутренней и поверхностной диффузии, обусловливающей потери массы.

Анализируя влияние вида наполнителя на потери массы при тепловой обработке, отмечено, что в изделиях с добавлением метилцеллюлозы и хлеба уровень потерь зависит от количества хлеба в полуфабрикате. Чем больше доля хлеба, тем меньше потери массы при тепловой обработке. В среднем они уменьшаются в 2-2,5 раза.

Потери массы у изделий с морской капустой меньше по сравнению с добавкой крапивы за счет лучшей гидратационной способности гемина и пектина морской капусты.

На потери сухих веществ существенное влияние оказывает способ энергоподвода. Для всех видов изделий потери массы в зависимости от способа нагрева можно расположить в ряд: СВЧ-нагрев - жарка основным способом - ИК-нагрев - варка на пару.

Данные о потерях сухих веществ находятся в прямой корреляционной зависимости от потери массы (г = 0,98 при р < 0,05).

Водосвязывающая способность мясных рубленых масс с пищевыми добавками оказывает большое влияние на качество мясных рубленых изделий. Поэтому регулирование водосвязывающей способности мясного фарша за счет введения добавок является важным технологическим приемом. Следует отметить, что количество влаги определяет не только выход готового изделия, но и основные качественные показатели.

На изменение влагосвязывающей способности влияет и тепловая обработка.

Наибольшая влагосвязывающая способность имеется в изделиях с метилцеллюлозой. На повышение влагосвязывающей способности влияет добавление хлеба и метилцеллюлозы одновременно.

Снижение влагосвязывающей способности в пределах от 10 до 28 % происходит при СВЧ-нагреве. Слабая влагосвязывающая способность проявляется в изделиях с добавлением морской капусты и крапивы.

Кроме изменения структуры воды, денатурацион-ных изменений белков, существенно изменяется активная кислотность (рН) в мясных рубленых изделиях с пищевыми добавками. Тепловая обработка увеличивает рН в нейтральную сторону в интервале от 0,10 до 0,60 единиц. На изменение рН влияет и вид тепловой обработки. Как показывают результаты исследований, большие изменения рН происходят при СВЧ-нагреве, что связано с большей потерей влаги. На существенные изменения рН влияет присутствие в изделиях и метилцеллюлозы, имеющей щелочную направленность.

При производстве полуфабрикатов из мясного фарша ввиду разрушения клеточной структуры характер коагуляционных процессов белка отличается от происходящих в неразрушенной мышечной ткани. Белковые частицы связаны друг другом молекулярными силами сцепления, в результате чего образуется сплошная сетка с прочно удерживаемыми частицам воды. Увеличение степени измельчения способствует увеличению водосвязывающей способности фарша. Это обусловлено возможным разрывом нативных связей, соединяющих нити фибрилл, и образованием коллоидной системы, связывающей значительное количество воды. В процессе тепловой обработки, вследствие денатурации белков, происходит разрушение коллоидной системы и выпрессовывание воды и растворенных в ней белковых веществ. Наибольшие потери белка отмечены при СВЧ-нагреве в пределах от 16,35 до 27,56 %. При варке на пару отмечены наименьшие потери белка от 1,92 до 5,89 %.

При тепловой обработке изделий в СВЧ-поле по-стденатурационные изменения белковых веществ обусловлены нагревом и взаимодействием между заряженными группами белка и СВЧ-полем. Денатураци-онные изменения белков в СВЧ-поле начинаются при более низкой температуре (30 оС). В связи со значительной скоростью СВЧ-нагрева готовность продукта по основным показателям может быть достигнута при отсутствии необходимых изменений коллагена, что отрицательно сказывается на его качестве.

Влагоудерживающая способность в изделиях зависит от массовой доли содержания белка. Однако на повышение влагоудерживающей способности влияет и наполнитель. Наибольшая влагоудерживающая способность белка отмечена в изделиях с добавлением морской капусты, крапивы, соевых продуктов, яблочного порошка. Снижение влагоудерживающей способности мясной рубленой массы отмечено с добавлением только метилцеллюлозы, которая, при тепловой обработке свертываясь, отделяет часть ранее удерживаемой влаги. Добавление хлеба в изделиях с метилцеллюло-зой увеличивает влагоудерживающую способность системы с среднем на 60-70 %. На снижение влаго-удерживающей способности белка влияет и вид тепловой обработки. Наибольший уровень снижения влаго-удерживающей способности отмечен при СВЧ- и ИК-нагреве. Влаговыделяющая способность в мясных рубленых изделиях указывает на потери влаги при тепловой обработке. На нее влияют наполнители (пищевые добавки) и вид тепловой обработки. Наибольшая вла-говыделяющая способность отмечена в изделиях только с метилцеллюлозой, при добавлении совместно в изделия метилцеллюлозы и хлеба влаговыделяющая способность понижается более чем в два раза.

СВЧ-нагрев благотворно влияет на режим тепловой обработки. Почти во всех изделиях влагоудержи-вающая способность ниже по сравнению с варкой на пару, жаркой основным способом и ИК-нагревом.

Изделия с лекарственным сырьем имеют влаговы-деляющую способность на уровне традиционных мясных рубленых изделий из котлетной массы.

Данные показывают, что сама метилцеллюлоза не может удерживать всю влагу при тепловой обработке.

При разработке технологии и рецептур необходимо щими большой влагоудерживающей способностью метилцеллюлозу совмещать с продуктами, обладаю- (таблица).

Регрессивно-корреляционный анализ результатов определения биологической ценности in vivo мясных рубленых изделий с некоторыми пищевыми добавками

Способ обработки Кол-во микро организмов, ед. КЭБ Коэффициент линейной корреляции Уравнение регрессии

Котлета (контрольный образец)

Полуфабрикат 22,4 119,7 0,9827 у=7,359+5,008х

Жарка основным способом 21,7 115,9 0,9982 у=0,1103+5,837х

Варка на пару 23,2 123,7 0,999 у=0,632+5,360х

СВЧ-нагрев 5,4 28,6 0,9878 у=1,445+5,022х

ИК-нагрев 22,2 118,6 0,9865 у=-4,580+5,538х

Котлета с морской капустой

Полуфабрикат 20,8 111,1 0,9954 у=4,807+5,563х

Жарка основным способом 20,6 109,8 0,999 у=0,5964+5,306х

Варка на пару 21,3 112,0 0,9183 у=0,7817+5,221х

СВЧ-нагрев 8,5 45,7 0,9957 у=1,125+5,208х

ИК-нагрев 16,9 89,9 0,9979 у=2,043+5,213х

Котлета с крапивой

Полуфабрикат 22,3 119,2 0,98 у=7,33+5,67х

Жарка основным способом 21,3 113,7 0,99 у=5,62+5,06х

Варка на пару 22,6 121,8 0,99 у=-172,15+130,4х

СВЧ-нагрев 4,6 24,1 0,99 у=0,85+5,13х

ИК-нагрев 21,4 115,4 0,94 у=17,43+4,59х

Котлета с метилцеллюлозой

Полуфабрикат 21,9 116,8 0,9552 у=0,2811+4,05х

Жарка основным способом 21,5 114,7 0,9928 у= 1026+4,853х

Варка на пару 22,2 118,8 0,9361 у=0,123,4+5,897х

СВЧ-нагрев 4,6 24,5 0,9961 у=0,474+5,22х

ИК-нагрев 22,3 15,6 0,6773 у=0,1844+4,333х

Котлета с метилцеллюлозой и хлебом (вариант 1)

Полуфабрикат 20,4 108,6 1,000 у=0,4244+5,313х

Жарка основным способом 20,2 107,0 0,5455 у=0,9315+0,6382х

Варка на пару 22,8 121,5 0,9989 у=0,9852+5,374х

СВЧ-нагрев 5,9 31,3 0,9944 у=0,6511+5,39х

ИК-нагрев 17,3 93,7 0,9526 у=-0,8192+5,368х

Котлета с метилцеллюлозой и хлебом (вариант 2)

Полуфабрикат 21,2 113,0 0,99 у=0,560+5,31х

Жарка основным способом 20,3 108,4 0,99 у=-4,81+5,570х

Варка на пару 23,4 124,8 0,99 у=7,88+4,9х

СВЧ-нагрев 6,6 35,9 0,98 у=-2,13+5,72х

ИК-нагрев 22,7 122,0 0,99 у=1,63+5,25х

Котлета с метилцеллюлозой и хлебом (вариант 3)

Полуфабрикат 20,2 107,5 0,98 у=4,27+5,12х

Жарка основным способом 19,8 106,0 0,93 у=-1,46+5,42х

Варка на пару 23,2 123,5 0,99 у=3,54+5,18х

СВЧ-нагрев 6,0 31,8 0,95 у=-1,96+5,60х

ИК-нагрев 21,8 116,4 0,97 у=-3,62+5,51х

Относительная питательная ценность (ОПЦ) белков после тепловой обработки снижается. Наименьшие изменения отмечены при обработке полуфабрикатов варкой на пару и ИК-нагревом для всех исследуемых изделий.

Наибольшей питательной ценностью обладает контрольный образец, затем изделия с крапивой, морской капустой, соевыми продуктами.

Значительное уменьшение ОПЦ отмечается в изделиях, прошедших СВЧ-нагрев. Это связано с тем, что в готовых изделиях накаливается остаточный электромагнетизм, отрицательно влияющий на степень фагоцитоза тест-организма «Тетрахимена-пириформис».

При тепловой обработке полуфабрикатов коэффициент эффективности белка (КЭБ) снижается. Наибольшие изменения отмечены при обработке всех видов анализируемых изделий при СВЧ-нагреве: уровень снижения в среднем составил от 62,0 до 79,8 %.

Активность фагоцитоза у инфузорий усиливается с увеличением количества белка в полуфабрикате и готовом изделии.

Установлена прямая корреляционная зависимость между содержанием белка и уровнем КЭБ в анализируемых изделиях (гср = 0,97 при р > 0,05).

Показатель ОПЦ послужил основой для расчета биологического эквивалента технологической эффективности (БЭТЭ), что позволило при характеристике

способов тепловой обработки учесть взаимосвязь этих показателей с качеством изделий с пищевыми добавками.

Установлено, что БЭТЭ изделий, обработанных СВЧ-нагревом, - наименьший. При обработке варкой на пару и ИК-нагревом БЭТЭ повышается по сравнению с полуфабрикатом для всех видов изделий.

Введение в полуфабрикаты пищевых добавок вместо хлеба пшеничного или частичной его замены ме-тилцеллюлозной повышает БЭТЭ. Изделия с крапивой имеют самый высокий БЭТЭ по сравнению с контрольным образцом.

С помощью регрессивно-корреляционного анализа установлена зависимость для каждого исследуемого образца и способа тепловой обработки между двумя показателями: КЭБ и количеством выросших на образцах тест-микроорганизмов. Расчет коэффициента линейной корреляции и уравнения регрессии позволяет графическим способом определять КЭБ по росту тест-микроорганизмов, минуя экспериментальные исследования.

Между КЭБ и количеством тест-микроорганизмов установлена прямая корреляционная зависимость, т.е. чем больше на исследуемых изделиях вырастает тест-микроорганизмов, тем выше КЭБ.

Выводы

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы.

Потери массы мясных рубленых изделий зависят от вида тепловой обработки и используемого наполнителя (пищевой добавки). Отмечено, что наименьшие потери имеют изделия, прошедшие варку на пару (от 2,05 до 30,7 %) в зависимости от вида изделий, наибольшие - СВЧ-нагрев (от 20,40 до 53,34 %). При жарке основным способом с использованием ИК-нагрева потери массы составили в зависимости от вида изделий от 13,23 до 31,20 %. Наибольшие потери массы отмечены в изделиях с добавлением только метилцеллюлозы, наименьшие - с морской капустой. Снижению потерь массы способствует использование совместно метилцеллюлозы и хлеба. Наибольшие баллы органолептической оценки имели изделия, прошедшие тепловую обработку через ИК-нагрев.

Установлено, что на каждый вид тепловой обработки требуется разработка рецептуры изделий.

Изделия, прошедшие СВЧ-нагрев, имели потери сухих веществ в пределах от 6,03 до 11,64 %, что выше по сравнению с другими видами нагрева в 3-6 раз.

На влагосвязывающую способность влияет вид пищевой добавки. Метилцеллюлоза повышает влагос-вязывающую способность по сравнению с контрольными образцами в среднем на 5,00-20,00 %, крапива снижает на 15-20 %.

Активная кислотность увеличивается при тепловой обработке в интервале 0,10^0,60 единиц и зависит от вида тепловой обработки и пищевой добавки.

Потери белка зависят от вида тепловой обработки и пищевой добавки. Наименьшие - при варке на пару (1,21^5,89 %), наибольшие при - СВЧ-нагреве (3,74^27,46 %) в зависимости от пищевой добавки.

ОПЦ изделий с проведением тепловой обработки снижается. Наименьшие изменения отмечены при обработке полуфабрикатов варкой на пару и ИК-нагревом. Значительное уменьшение относительной биологической ценности отмечено в изделиях, прошедших СВЧ-нагрев (уровень снижения 62,00^79,80 %).

Разработанный ассортимент мясных рубленых изделий с пищевыми добавками может использоваться в рациональном и диетическом питании.

Литература

1. Сборник технических нормативов: Сб. рецептур блюд и

кулинарных изделий для предприятий общественного питания. Ч.1. М., 1996.

2. Могильный М.П. // Научная мысль Кавказа. 2002. При-

ложение. № 8. С. 136-144.

3. Рыжов С.А., Лукьянов Г.А. // Мясная индустрия. 1999.

№ 8. С. 47-48.

4. Могильный М.П. // Научная мысль Кавказа. 2002. № 9.

С. 101-110.

5. Могильный М.П. // Актуальные проблемы современной

науки. 2002. № 3. С. 349-354.

6. Могильный М.П. // Научная мысль Кавказа. 2002. № 9.

С. 93-101.

7. Тараканова Л.Д., Сафронова Г.А. // Электрофизические

методы обработки пищевых продуктов: Тез. докл. VI Всесоюз. науч.-техн. конф. М., 1989. С. 262-263.

8. Журавская Н.К. и др. Исследование и контроль качества

мяса и мясопродуктов. М., 1985.

23 ноября 2006 г

Пятигорский государственный технологический университет