CC BY
31
УДК 637.07
Перспективы производства студней
на основе сырья животного происхождения
и растительных ингредиентов
А. Ю. Соколов, канд. техн. наук Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова Е. И. Титов, д-р техн. наук, профессор, академик РАН Московский государственный университет пищевых производств
В настоящее время в условиях снижения покупательского спроса, актуальности проблемы импорто-замещения наблюдается тенденция разрабатывать продукты питания экономичного ценового сегмента.
Так, анализ рынка с помощью Интернет-сервиса WordStat показал востребованность следующих продуктов:
• по запросу «мясной продукт» выявлено почти 18 тыс. запросов,
• по термину «студент» было зафиксировано более 16 тыс. запросов.
При этом потребители интересуются как самим продуктом, так и технологией его приготовления, рецептурами, продажами и т.п.
В России сконцентрирована хорошая теоретическая и практическая база создания технологий в сфере рациональной переработки сырья в мясной промышленности, оптимального применения вторичного сырья животного происхождения, изучения белковых ингредиентов животного и растительного происхождения и их глубокой, научно обоснованной переработки, совершенствования технологических процессов и оборудования и, соответственно, расширения спектра продукции [1, 2].
Ввиду сказанного, целью работы было изучение технологических нюансов, в т.ч. моделирование рецептур студней мясных [2], анализ структуры и свойств данных пищевых материалов, включая их гистологическое исследование; обоснование рецептур производства вышеуказанных продуктов питания и исследование физико-химических и органолепти-ческих свойств.
Актуальность темы обусловлена тем, что в нормативно-правовых документах, включая закон «О стандартизации в РФ» (2015 г.) поставлена задача рационального использования отечественных ресурсов промышленности, поэтому производство мясных изделий следует диверсифицировать за счет более активного применения широкого ассортимента сырья, вклю-
чая коллаген- и эластинсодержащее.
Обоснование технологических решений на сегодняшний день должно учитывать тенденции применения методов био- и нанотехнологий в пищевых производствах для анализа строения белковых биополимеров, в т.ч. полипептидов; к ним относится, например, растровая электронная микроскопия с возможностью анализа линейных размеров структурных элементов.
Настоящее исследование основано на современных представлениях о белках и полипептидах как функциональных ингредиентах, способах и рецептурах приготовления студней. Представляет интерес тот факт, что ряд белковых фракций пептидов перспективны как источники азотистых веществ, возможности повышения пищевой ценности рационов [2].
Учитывая новые концепции питания, в т.ч. теорию адекватного питания академика А.М. Уголева, было установлено, что протеиноиды группы коллагена считаются неполноценными по аминокислотному составу вследствие отсутствия триптофана, при этом они способны формировать структуры, сходные с пищевыми волокнами растительного происхождения.
Поэтому было принято во внимание «a priori», что белки фибриллярной структуры выполняют роль пищевых волокон, что согласуется с современными концепциями питания. Гипотетически, если специально разработанный белковый ингредиент внести в мясную систему и подвергнуть ее тепловой обработке, то можно ожидать формирование студнеобразной матрицы (по термотроп-ному принципу - на основе глютина или желатиноподобных фракций), инициирующих пищеварительные процессы, стимулирование сокоотделения, моторную функцию желудка и кишечника. Вероятно, изучаемые компоненты проявляют диетологические свойства, включая участие в формировании полезной микро-
флоры [1, 4]. Зарубежными учеными обнаружено, что основной вклад в снижение онкологических рисков ЖКТ привносят пищевые волокна, видимо, это относится и к фибриллам соединительной ткани.
Результаты собственных исследований показали, что перспективные технологические решения связаны с переводом разнородного сырья в сравнительно устойчивое дисперсное состояние при одновременном улучшении его функционально-технологических и потребительских свойств - текстуры, внешнего вида, степени прозрачности изделий и т.п.
За основу для апробации технологии были взяты рецептуры из сборников рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания под редакцией А. С. Ратушного и Ю.С. Ковалева [5]. Кроме того, учтены требования действующей технической документации на студни мясные, предназначенные для непосредственного употребления в пищу и приготовления блюд и закусок [2]. В настоящей работе предпринята попытка заменить желатин на белковый препарат на основе свиного коллагенсодержащего сырья [6; 7] с целью интенсифицировать процесс студнеобразования и обогатить продукт пищевыми волокнами, придавая последнему диетологические свойства.
Вспомогательные ингредиенты выбраны на основе анализа литературы, в т.ч. технической документации, который показал, что ассортимент мясных изделий диверсифицируют за счет овощных культур, а именно, моркови, зеленого горошка, сладкого перца, фасоли, а также грибов, некоторых пряностей, вносимых в количестве примерно 10 % сверх рецептуры [8].
Экспериментальная технология основывалась на стандартной для продукции группы студней и включала этапы варки мясного сырья (говядины II категории) продолжительностью 4-5 ч. За час до завершения
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ СЫРЬЯ
11 ТЕМА НОМЕРА Ш
Номер образца
Рис. 1 Предельное напряжение сдвига образцов модельных студней
а б
Рис. 2 Электронограммы (метод сканирующей электронной микроскопии) а) коллагенсодержащего сырья (х700); б) студня (х1000)
варки мясного сырья вносили овощи: морковь, лук репчатый, чеснок и специи. В отношении пряностей рецептура может варьироваться, в частности, допускается вносить чеснок, петрушку, пряно-ароматические композиции, основываясь на изучении их биологически активных свойств.
Далее сваренное мясо извлекали из емкости и измельчали в мясорубке. Затем фарш соединяли с бульоном, вносили желатин импортный в контрольный образец, 2 % поваренной соли и доводили среды до кипения. На этапе измельчения мяса в мясорубке вносили белковый препарат, повышающий функционально-технологические и реологические свойства, полученный согласно способам [6; 7].
Белковый препарат диспергировали с добавлением воды в соотношении 1:1 в блендере и дополнительно измельчали в мясорубке. Если дис-прегриование в водной среде не выполнять, то сложно обеспечить равномерность дозировки и перемешивания компонентов. Содержание влаги в белковом препарате составляло 72,2 %.
В различных рецептурах изделий закладка желатина варьирует от 1 до 4 %; это зависит от качества этого ингредиента, но минимальный уровень закладки около 1 %, поскольку в этом случае уже наблюдается студнеобра-зование с весьма прочным каркасом дисперсной фазы. На этом основывались, выбирая контрольный вариант студня.
Затем изготавливали 4 опытные модельные системы со следующими уровнями замены желатина на гидра-тированный белковый препарат: 3,8; 4,25; 4,75 и 5,25 %. Эти цифры примерно соответствуют литературным данным при использовании нового препарата свиного желатина при экспериментальных выработках мясных изделий [9].
Модельные системы нагревали до кипения. Разливку студнеобразных материалов выполняли в формы и помещали в холодильную камеру для термотропного студнеобразования.
Пробы постепенно утрачивали текучесть особенно при температурах ниже 25 °С, переходя в менее подвижную структурированную фазу. В опыте было отмечено, что студ-необразование происходило в диапазоне температур 15,7-16,5 °С, что примерно соответствует данным Артура Вейса, изучавшего желатины различных типов.
Причем студни опытные формировались быстрее и при температуре 16,5 °С, а контрольный - менее интенсивно при 15,7 °С. Это было осо-
бенно заметно в тонком слое студня 1=10 мм.
Органолептический анализ систем показал, что в контроле основная масса была почти прозрачной с включениями равномерных по форме мясных фрагментов диаметром 2 - 3 мм, запах приятный мясной, общая оценка отличная. Опытные образцы № 2 - 5 отличались тем, что по мере возрастания уровня замены мясного сырья на белковый препарат, было заметно небольшое осветление за счет внесенного диспергированного белкового препарата, кроме того аромат сваренного мяса был менее выражен. Текстура при общей схожести была более выраженной у образцов № 4, 5. Посторонние включения практически не выявлялись. При выводе общей оценке сложно было отдать предпочтение какому-либо из опытных образцов; можно сказать об общей хорошей оценке.
Результаты испытаний с помощью аппарата для измерений пенетрации (при температуре 20 °С), оснащенного конусом с углом 2а при вершине 60°, представлены на рис. 1.
Результат характеризуется зависимостью близкой к линейной. Изменения предельного напряжения сдвига
студней находятся в диапазоне от 0,25 кПа в контроле до 0,49 кПа в образце № 4. Остальные пробы занимают промежуточное положение в изученном диапазоне напряжений. На наш взгляд на такое распределение значений величины 6 повлияло соотношений белковых фракций различного происхождения, включая мышечную и соединительную ткани. Реологическая величина почти линейно повышается; при превышении некоторого уровня закладки белкового препарата, видимо, наступает пластификация системы и значение снижается. Ввиду сказанного, а также учитывая хорошую органолептиче-скую оценку, наблюдавшийся эффект структурообразования, за рациональный вариант был принят образец студня № 4, который исследовался далее.
Изучение микроструктуры сырья (рис. 2 а) и студня (рис. 2 б) методом электронной сканирующей микроскопии выявило формирование в процессах обработки монолитной массы с достаточной электронной плотностью. Полученные результаты свидетельствуют об относительной сохранности многоуровневого строения белка. На препаратах
Влага, % Белок, % Жир, %
■ Контрольный образец Опытный образец Рис. 3. Показатели химического состава студней
обнаруживаются незначительные по размеру капилляры диаметром порядка 35 мкм. Образование пористой структуры, видимо, связано с коагуляционно-конденсационным типом дисперсной фазы. Как известно, студнеобразование инициировано формированием кластеров из молекул биополимеров, в порах и капиллярах которых могут быть заключены вода, растворы, минорные соединения, что перспективно для сорбции различных БАВ, экстрактов пряностей и, соответственно, обогащения ими кулинарной продукции.
Результаты анализа изображений на уровне световой микроскопии подтвердили, что основная часть представлена однородной базо-фильно окрашенной массой гидро-лизованного коллагена, в которой выявляются частицы соединительной ткани, сохранившие структурную организацию волокон (клеточные элементы не выявлялись, фибриллы сильно разрыхлены), а также отдельные фрагменты мышечных волокон. При этом элементы соединительной и мышечной ткани в контроле визуализировались лучше, чем в опытном образце.
Отдельные физико-химические и физико-механические показатели студней представлены на рис. 3.
Сравнение показателей на рис. 3 и литературных данных, технической документации свидетельствует, что полученный продукт является источником белка и липидов, при этом их соотношение составляет примерно 0,94-1,1, что практически адекватно соотношению для мясных рубленых полуфабрикатов с оптимизированным составом [4].
Можно сделать вывод о сравнительно невысокой энергетической ценности студней, составляющей для контроля 130,2 (ккал/100 г), для опыта 140,6 (ккал/100 г). Предельное напряжение разрушения примерно соответствовало аналогично-
му показателю для мясных систем, структурированных функциональным животным белком [10]. Рецептурные ингредиенты - морковь, лук, чеснок и специи дополняют состав продукта биологически активными веществами, например, витаминами и микроэлементами.
При сенсорной оценке контрольных и опытных образцов значительных изменений внешнего вида, запаха и вкуса не отмечено, за исключением незначительного повышения пенообразования при варке экспериментальных образцов за счет диспергирования природных белковых комплексов. Суммарная сенсорная оценка студней -«хорошо».
Результаты исследований модельных систем микробиологическими методами свидетельствовали о соответствии их требованиям нормативных документов [11], в том числе идентичности бактериологического состояния контрольного и опытного образцов.
Таким образом, на основании изучения состава, микроструктуры, реологических и органолептических свойств как мясного и коллагенсо-держащего сырья, так и студней, была установлена целесообразность апробации изделий в производственных условиях. Вкусоароматиче-ская гамма, отдельные потребительские свойства могут быть обеспечены за счет использования различных компонентов - овощей, пряностей, специй и комплексных вкусоарома-тических добавок.
Следовательно, экспериментальные разработки изделий на мясной основе позволили обосновать технологические, в том числе рецептурные решения, что позволит рационально использовать пищевое сырье, решать проблему импортозамещения пищевого желатина отечественным белковым препаратом, повышающим ФТС и текстурные характеристики пищевых материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколов А.Ю. Значение студнеобразного состояния биополимеров в создании новых пищевых материалов / А.Ю. Соколов // Экономически эффективные и экологически чистые инновационные технологии: сборник материалов: материалы Третьей Международной научно-практической конференции. М.: РЭУ им. Г.В. Плеханова, 2017. - С. 113-117.
2. ТУ 9213-049-51024574-14. Изделия мясные в желе. Дата введ. в действие 25.12.2014. Разработано: д.т.н. Л.В. Алехина. - М.: Аромарос-М, 2014. - 141 с.
3. Чернуха И.М. Лечебно-профилактические свойства низкомолекулярных пептидов животного происхождения / И.М. Чернуха, Н.А. Горбунова // Всё о мясе. - 2013. - № 1. -С. 36-38.
4. Захаров А.Н. Обзор диссертационных работ, защищенных в ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакаде-мии в 2011-2012 годах // Всё о мясе. -2013. - № 1. - С. 42.
5. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий. Нормативная документация для предприятий общественного питания / Сост. Ю.С. Ковалев. - М.: Дело и Сервис, 2013. -1064 с.
6. Патент 2227507 Россия. Способ получения белкового продукта из кол-лагенсодержащего сырья / Титов Е.И., Апраксина С.К., Митасева Л.Ф., Соколов А.Ю., 2004.
7. Патент 2478299 Россия. Способ получения коллагенсодержащей матрицы для иммобилизации биологически активных веществ / Титов Е.И., Апраксина С.К., Митасева Л.Ф., Соколов А.Ю. и др., 2013.
8. Насонова В.В. Мясные продукты с «изюминкой» или новые идеи для маркетинга / В.В. Насонова, Е.В. Миле-енкова // Всё о мясе. - 2013. - № 1. -С. 13-15.
9. Park S.-Y., Kim G.-W., Kim H.-Y. Study on physicochemical properties of emulsion-type sausage added with pork skin gelatin // Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, 2016. Vol. 45 (Iss. 2), pp. 209-214. -Режим доступа: https://www.scopus. com.
10. Курчаева Е.Е. Использование растительного и животного сырья в производстве мясных изделий функционального назначения / Е.Е. Кур-чаева, С.В. Кицук / Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2012. - № 2-3. -С. 55-58.
11. Санитарные правила для предприятий мясной промышленности. -Режим доступа: http://www.45. rospotrebnadzor.ru
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ СЫРЬЯ
11 ТЕМА НОМЕРА
Перспективы производства студней на основе сырья животного происхождения и растительных ингредиентов
Ключевые слова
ассортимент; запросы потребителей; ингредиенты; коллаген; микроскопия электронная; полипептиды; пенетрометр, студни; структура; технологии
Реферат
Представлена разработанная технология студней на основе сырья животного происхождения. Принципами экспериментальной разработки являлись рациональное использование сырьевых ресурсов мясной промышленности, диверсификация ассортимента продукции, конверсия свойств и структуры протеинодов, придание пищевым системам более однородной, монолитной текстуры и надлежащих функционально-технологических свойств. В результате исследований было установлено, что было обеспечено получение продукта - студня мясного с более плотной текстурой; отмечено, что студнеобразование происходило в диапазоне температур 15,7 - 16,5 °С, что примерно соответствует данным Артура Вейса, изучавшего желатин различных сортов. Органолептиче-ский анализ модельных систем показал, что в контроле основная масса была почти прозрачной с включениями равномерных по форме мясных фрагментов диаметром 2 - 3 мм, запах приятный мясной, общая оценка отличная. Для экспериментальных систем органолептическая оценка также была достаточно высокой; посторонние включения практически не выявлялись. Результаты испытаний с помощью аппарата для измерений пенетрации привели к заключению, что изменения предельного напряжения сдвига контрольного и опытных образцов различались и преимущество имели экспериментальные пробы. Определение реологических показателей и сенсорная оценка привели к заключению об эффекте текстурирования модельных образцов. За рациональный вариант был принят образец с уровнем внесения гидратированного белкового препарата около 4,8 %. Изучение микроструктуры сырья и студня методом электронной сканирующей микроскопии выявило формирование в процессах обработки монолитной массы с хорошей электронной плотностью, это свидетельствуют об относительной сохранности многоуровневого строения биополимеров. На срезах обнаруживали незначительные по размеру капилляры диаметром порядка 35 мкм. Результаты гистологического анализа на уровне световой микроскопии подтвердили представленные выше данные. Таким образом, на основании изучения состава, микроструктуры, реологических и органо-лептических свойств, как мясного и коллагенсодержащего сырья, так и студней, была установлена целесообразность практической апробации полученных изделий.
Авторы
Соколов Александр Юрьевич, канд. техн. наук Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, 117997, Российская Федера-ция, г. Москва, Стремянный пер., 36., [email protected]
Титов Евгений Иванович, д-р техн. наук, профессор, академик РАН Московский государственный университет пищевых производств», 109316, Российская Федерация, г. Москва, Талалихина ул., д. 33, [email protected]
Prospects for the production of jellies on the basis of raw materials of animal origin and vegetable ingredients
Key words
assortment; requests; jelly; collagen; polypeptide; ingredients; composition; pene-trometer, electron microscopy; technology
Abstracts
The developed technology of jelly on the basis of animal raw materials is presented. The principles of experimental development were the rational use of the raw materials resources of the meat industry, the diversification of the range of products, the conversion of the properties and structure of proteinides, the imparting to the food systems a more uniform, monolithic texture and the proper functional and technological properties. As a result of the research, it was found that the product was obtained - jelly meat with a denser texture; It was noted that the formation of the gelation occurred in the temperature range 15.7-16.5 ° C, which roughly corresponds to the data of Arthur Weiss, who studied gelatin of various varieties. The organoleptic analysis of the model systems snowed that in the control the main mass was almost transparent with inclusions of uniform meat fragments 2 - 3 mm in diameter, the smell of a pleasant meat, the overall score was excellent. For the experimental systems, the organoleptic evaluation was also quite high; Extraneous inclusions were practically not detected. The results of the tests with the penetration apparatus led to the conclusion that changes in the limiting shear stress of the control and test samples differed and the experimental samples had an advantage. The definition of rheological indicators and sensory evaluation led to the conclusion about the effect of texturing of model samples. For a rational variant, a sample was taken with a level of application of a hydrated protein preparation of about 4.8 %. The study of the microstructure of raw materials and jelly by the method of electron scanning microscopy revealed the formation of a monolithic mass with a good electron density in processing processes, which indicates the relative safety of the multi-level structure of biopolymers. On the sections, insignificant capillaries with a diameter of the order of 35 pm were found. The results of the histological analysis at light microscopy level were confirmed by the data presented above. Thus, on the basis of studying the composition, microstructure, rheological and organoleptic properties, both meat and collagen-containing raw materials, and jelly, the expediency of practical testing of the obtained products was established.
Authors
Sokolov Alexander Yurievich, Candidate of Technical Sciences Plekhanov Russian University of Economics, 36, Stremyanny lane, Moscow, 117997, Russia, [email protected]
Titov Evgeniy Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of RAS
Moscow State University of Food Production, 33, Talalihina Str, Moscow, Russian Federation, [email protected]
Александр Ткачев принял участие в российско-вьетнамских переговорах
На встрече обсуждались актуальные вопросы двустороннего торгово-экономического, инвестиционного, научно-технического и культурно-гуманитарного сотрудничества, а также функционирования зоны свобод-
29 июня Министр сельского хозяйства России Александр Ткачев принял участие в переговорах Президента России Владимира Путина с Президентом Социалистической Республики Вьетнам Чан Дай Куангом.
ной торговли между государствами Евразийского экономического союза и Вьетнамом.
В 2016 г. по сравнению с 2015 г. товарооборот сельхозпродукции и продовольствия между Россией и Вьетнамом увеличился на 21 % - импорт из Вьетнама увеличился на 6,9 %, экспорт увеличился в 3,6 раза.
Основной продукцией в структуре экспорта из России на территорию Вьетнама являются мясо птицы и субпродукты, кукуруза, пшеница, рыба мороженая, солод, семена льна, меласса, солодовый экстракт. Из Вьетнама импортируется в основном
кофе, чай, рыба и морепродукты, кокосы, продукты переработки овощей, фруктов, перец.
Справочно:
Со 2 февраля 2016 г. Россия включена в реестр стран-экспортеров во Вьетнам пищевой продукции растительного происхождения. Ратифицированное Россией в мае 2016 г. Соглашение о зоне свободной торговли между Евразийским экономическим союзом и Социалистической Республикой Вьетнам открывает новые перспективы и возможности по наращиванию взаимных поставок сельхозпродукции.
