Функционально-технологические свойства БП

Известно, что функционально-технологические свойства белков тесно связаны с их химическим и аминокислотным составом, структурой и физико-химическими свойствами, которые определяют взаимодействие белок-белок (гелеобразование); белок-вода (набухание, водосвязывающая способность, растворимость); белок-липиды (жиропоглащающая и жироудерживающая способности), а также поверхностно-активные свойства (образование пен и эмульсий).

Существенную роль при получении высококачественных мясных изделий и мясопродуктов имеют такие свойства белков, как влагосвязывающая и эмульгирующая способности.

Регулирование функциональных свойств белка – важнейший критерий качества [19, 54, 132]. Целью регулирования является изменение комплекса функциональных свойств белка, что позволяет влиять на качество пищевых продуктов и расширять их ассортимент.

Для обоснования целесообразности использования в производстве мясных рубленых изделий и мясопродуктов БП необходимо провести ферментативный протеолиз КС таким образом, чтобы сформировать его функционально-технологические свойства, обеспечивающие возможность стабилизировать мясные системы, благодаря проявлению:

– гелеобразующей способности;

–эмульгирующей способности;

– способности связывать и удерживать влагу;

Известно, что процесс образования белковых гелей представляет собой межмолекулярное взаимодействие, в результате которого образуется развитая трехмерная пространственная структура, способная удерживать в межполимерном пространстве влагу. Перевод систем в гелеобразное состояние можно осуществлять различными способами: нагреванием или охлаждением жидкой системы (термотропные гели); изменением ионного состава системы, изменением рН или введением в систему ионов металлов (ионотропные гели), концентрированием жидких растворов или дисперсных систем, содержащих гелеобразователь (лиотропные гели). Эффективность воздействия различных факторов гелеобразования (температуры, рН, наличие солей и сольвентов, концентрации белка и др.) определяется их влиянием на формирование сил взаимодействия, количество и природу сшивок, определяющих структуру геля и его прочность [19, 54, 132].

Одной из важнейших функционально-технологических характеристик белка является его влагосвязывающая способность. Известно, что на характер взаимодействия в системе «белок – вода» (скорость и уровень прочности связывания) оказывают влияние такие факторы, как концентрация, вид и состав белка (наличие заряженных, полярных и свободных пептидных групп), его конформация (степень трансформации молекулы из состояния компактной глобулы к рыхлой спирали, повышающая доступность пептидных цепей и ионизированных аминокислотных остатков), степень пористости (определяющая общую площадь поверхности сорбции), величина рН системы (характеризующая уровень ионизирования аминогрупп), степень денатурационных изменений (способствующих снижению сорбции воды белком, вследствие возрастания доли межбелковых взаимодействий), наличие и концентрация солей в системе (влияние которых зависит от вида катионов и анионов) [19, 54, 132].

Влагосвязывающая способность возрастает при термической обработке выше температуры денатурации основных белковых компонентов. При тепловом воздействии происходит «сворачивание» коллагена в результате нарушения водородных связей внутри пептидных цепей. Изменения их взаиморасположения в структуре тропоколлагена сопровождаются ее разрыхлением, повышением гидратации, увеличением доступности пептидных связей действию протеаз, а также желатинизацией коллагена с одновременным образованием глютина, который имеет большое количество гидрофильных групп.

Экспериментальные данные по изучению ВСС в зависимости от продолжительности хранения БП при температуре 4±2⁰С, представлены на рис. 3.10.

 

 

Рис. 3. 10. Влагосвязывающая способность БП в процессе хранения

1 – контроль без ферментации; 2 – БП

 

Из представленных данных видно, что влагосвязывающая способность БП составляет 72,7%, что на 5,1% больше, чем в контрольном образце и в процессе хранения при температуре 4±2⁰С в течение 12 часов данный показатель остается стабильным.

Полученные данные позволяют предположить, что введение БП в мясные фарши обеспечит повышение ВСС, выхода готовых изделий, снизит уровень потерь влаги при термообработке, позволит получить сочные изделия с органолептическими показателями, не уступающими традиционным изделиям.

Известно, что эмульгирующие свойства (ЭС) определяют поведение белков при получении эмульсий. Наличие гидрофильных и гидрофобных групп в белках обуславливает ориентацию полярных групп к воде, а неполярных – к маслу (жиру), в результате чего образуется межфазный адсорбционный слой. Эластические свойства и механическая прочность этой межфазной пленки определяет стабильность эмульсии и, как следствие, качество готовых изделий. На ЭС белка оказывает влияние его концентрация, конформация и структура белковых молекул, растворимость и гидрофобность, степень денатурации, а также значения рН, температуры среды, ионная сила раствора. Использование в составе систем эмульсионного типа белоксодержащих ингредиентов с высокими ЭС обеспечивает получение стабильных качественных характеристик готовых изделий. Об эмульгирующих свойствах белков можно судить по эмульгирующей емкости – максимальному количеству жира, введение которого в систему дает возможность получить устойчивую эмульсию первого рода. Пределом эмульгирования является «точка инверсии», отвечающая переходу от эмульсии «масло в воде» (М/В) к эмульсии «вода в масле» (В/М). Этот процесс сопровождается резким снижением вязкости эмульсии [19, 54, 82].

Нами была изучена эмульгирующая емкость БП. Точку инверсии определяли по резкому снижению вязкости системы. В качестве жирового компонента использовали масло растительное. Зависимость ЭЕ от концентрации белка в системе показана на рис. 3.11.

 

 

Рис. 3.11. Изменения эмульгирующей емкости образцов при различном

содержании белка в системе

1 – на основе контрольного образца; 2 – на основе БП

 

Анализ графических зависимостей показывает, что после ферментативного протеолиза появляется тенденция к увеличению показателей эмульгирующей способности (для контроля – 81±2%, для БП – 84±2%). Своих максимальных значений эмульгирующая емкость достигает как для контрольного образца, так и для БП при 2,5%-ой концентрации белка в системе.

Известно, что важнейшей проблемой получения продуктов с эмульсионной структурой является проблема устойчивости (стабильности) эмульсий при хранении, что во многом определяется качественными характеристиками эмульгаторов [19, 54, 82]. Поэтому представляло интерес провести исследования кинетической и агрегативной устойчивости контрольного образца и БП при концентрации белка 2,5%, рис. 3.12.

Рис. 3.12. Кинетическая и агрегативная устойчивость эмульсий при различном содержании жира

1 – на основе контрольного образца; 2 – на основе БП

 

Из представленных данных видно, что у эмульсий, приготовленных на основе БП массовая доля отделившейся водной фазы на 15% меньше (кинетическая устойчивость), а жировой фазы (агрегативная устойчивость) на 12% меньше по сравнению с контрольным образцом.

Анализ графических зависимостей позволил установить, что направленное изменение структуры белка под действием композиции ферментов позволяет обеспечить не только увеличение эмульгирующей емкости, а и высокие значения кинетической и агрегативной устойчивости, что свидетельствует о наличии более стабильной системы.

В работе Янчевой М.А. установлено, что растворимая желатиновая фракция определяет эмульгирующие свойства [50]. Согласно литературным данным водорастворимые белки, в том числе желатин, способны выполнять роль ПАВ в сложных коллоидных системах [28, 29, 33, 34], а коллагеновая фракция, обладая большей кинетической устойчивостью, по-видимому – роль стабилизатора [50].

Таким образом, полученные данные об изменении функционально-технологических свойств КС под действием композиции ферментов позволяют предположить, что введение БП в мясные фарши позволит направленно регулировать функционально-технологические свойства фаршевых систем и качественные характеристики готовых изделий.