Взаимосвязь характера взаимодействия белков и ФТС систем

Существенную роль в технологии мясопродуктов при получении высококачественных изделий из много­компонентных полидисперсных мясных фаршевых си­стем играют такие свойства белков, как гелеобразование, водосвязывающая и эмульгирующая способности.

Процесс образования белковых гелей представляет собой межмолекулярное взаимодействие, в результате которого образуется развитая трехмерная пространст­венная структура, способная удерживать в межполи­мерном пространстве влагу и другие компоненты фар­ша. Перевод пищевых систем в гелеобразное состояние можно осуществлять различными способами, среди ко­торых наиболее распространены три основных: нагрев или охлаждение жидкой системы (термотропные гели); изменение ионного состава системы, обычно в результа­те изменения рН или взаимодействия с ионами металлов (ионотропные гели) или концентрирование жидких рас­творов или дисперсных систем, содержащих гелеобразователь (лиотропные гели). Эффективность воздействия различных факторов гелеобразования (температура, рН, наличие солей и сольвентов, концентрация белка и др.) определяется их влиянием на формирование сил взаимо­действия, количество и природу сшивок, определяющих структуру геля и его прочность.

Одной из важнейших технологических функций белка в мясных системах является формирование водосвязывающей способности.

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) и 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).

Для характеристики состояния влаги в продукте все шире используют показатель активности воды Аw, от­ражающий химический состав и гигроскопические свойства изделий.

Знание и направленное применение особенностей связывания влаги различным белоксодержащим сырь­ём позволяет прогнозировать такие показатели, как выход изделий, уровень потерь влаги при термообра­ботке, органолептические характеристики и др.

Эмульгирующие свойства (ЭС) определяют поведе­ние белков при получении эмульсий.

Наличие большого количества гидрофильных и гид­рофобных групп в белках обусловливает 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.

ЭС белков зависит от большого числа факторов. Одна из важнейших характеристик белка как эмульгатора - структура его молекулы. Обусловлено это тем, что структура адсорбцион­ных пленок и свойства стабилизируемых белком эмульсий явля­ются функцией нативной структуры белка.

Фибриллярные белки характеризуются лучшими эмульгирующими свойствами по сравнению с глобулярными. Они быст­рее снижают межфазное натяжение и имеют более низкое его равновесное значение.

Пленки белков являются по сути белковыми гелями, реоло­гические свойства которых зависят от конформации молекул, причем пленки с большей упорядоченностью, включающие гло­булярные молекулы в нативном состоянии, дают рост более же­стким, устойчивым к механической деформации гелям.

Структура адсорбционных слоев, образованных как глобу­лярными, так и фибриллярными молекулами, в значительной степе­ни определяется концентрацией белка на межфазной поверхности.

На ЭС белка оказывает влияние его кон­центрация, растворимость и гидрофобность, степень денатурации, а также величина рН и ионная сила рас­твора.

Использование в составе компонентных пищевых систем эмульсионного типа белоксодержащих ингреди­ентов с высокими ЭС обеспечивает получение стабиль­ных качественных характеристик готовых изделий.

Таким образом, белки мышечной ткани обладают способностью взаимодействовать между собой и други­ми компонентами ткани, связывать влагу, эмульгировать жиры. Введение в мясные системы поваренной со­ли и низкомолекулярных фосфатов оказывает положительное влияние на проявление ФТС белков.

В технологии колбасного производства широко использу­ются жировые ткани.

Жировая ткань составляет в мясе до 30%, является разновидностью рыхлой соедини­тельной ткани в кото­рой находятся жировые клетки, состоящие из триглицеридов, в структуре которых преобладают неполярные уг­леродные группировки. Соотношение химических со­единений в жировой ткани значительно варьирует в зависимости от вида, породы, пола и упитанности животного. Белковые веще­ства жировой ткани, содержащиеся в сравнительно небольшом количестве, являются в основном соединительнотканными бел­ками: коллагеном, эластином, а также альбуминами и глобулина­ми. Качествен­ный состав жирных кислот в структуре животных жиров опреде­ляет их физико-химические свойства.

Жиры характеризуются низкой полярностью, в воде практически нерастворимы. В не­больших количествах вода с жиром образует устойчивую коллоидную систему (при температуре 40-100°С жир присоединяет от 0, 15 до 0, 45% воды). Однако при опре­деленных условиях жир с водой может образовывать до­статочно стабильные эмульсии, что является весьма важ­ным обстоятельством в колбасном производстве.

В системах жир-вода могут образовываться водо-жировые эмульсии двух типов (рис.6):

Рис. 6

Способность жира к взаимодействию с водой зависит от:

- природы жира, температуры его плавления, степе­ни диспергирования. Свиной жир эмульгируется лучше говяжьего, костный (легкоплавкий) жир - лучше свиного, гомогенизированный жир лучше грубоизмельченного;

- наличия в системе эмульгаторов - веществ, молеку­лы которых кроме неполярной группировки, содер­жат несимметричную поляризованную группу и об­ладают выраженной поверхностной активностью. В технологической практике имеет значение содержа­ние в мясных системах природных эмульгаторов (лецитин, холестерин, моноглицериды), продуктов, возникающих в процессе обработки (продукты рас­пада белка), солерастворимых белков мышечной ткани, белковых препаратов (соевый изолят, казеинат натрия), так и химические аддитивы (поливалентные фосфаты, поверхностно-активные вещества).

- температуры среды. Повышение температуры до уровня, обеспечивающего снижение величины по­верхностного натяжения на границе раздела фаз жир-вода до нуля, позволяет получить взаимное смешивание жидкостей и образование эмульсий;

Композиции, содержащие белок, живо­тный жир и воду в соотношении 1: 5: 5 (с добавлением 2% поваренной соли), представляют собой эмульсии с весьма высоким уровнем стабильности и могут быть использованы при производстве различных видов мя­сопродуктов.

При приготов­лении эмульсии необходимо обеспечить максимальное участие жира в процессе эмульгирования, а для этого требуется контроль за порядком введения ингредиен­тов в куттер, за изменением тем­пературы фарша, за уровнем диспергирования жира и степенью его распределения в мясной системе.

Влияние уровня стабильности эмульсии и количест­венного содержания жира в фарше на качественные показатели готовых мясопродуктов выражается в су­щественных изменениях органолептических характе­ристик: присутствие достаточного количества связан­ного жира в изделии повышает вкусовые достоинства изделий (запах, вкус, консистенцию, пластичность), снижает степень усадки батонов, устраняет морщини­стость их поверхности.

Соединительная ткань - вторая белоксодержащая составляющая мяса, образована аморфным межклеточ­ным веществом и переплетением коллагеновых и эластиновых волокон. Коллаген - гликопротеид, основной белок соединительной ткани, неполноценен, снижает биологическую ценность, увеличивает жесткость мяс­ного сырья.

Коллаген входит в состав сарколеммы мышечных волокон, рыхлой и плотной соединительной ткани, ко­стной, хрящевой и покровной тканей и составляет око­ло 30% всех белков живого организма. Коллаген в нативном виде не подвергается расщеплению пищевари­тельными ферментами, нерастворим в воде, в слабых растворах кислот и щелочей, имеет высокую механи­ческую прочность. Однако как с физиологической так и технологической точки зрения наличие в мясе до 10-15% соединительной ткани является положительным. При достаточно высокой степени измельчения и под воздействием термообработки коллаген хорошо гидролизуется с образованием глютина и желатоз, ко­торые обладают выраженной водосвязывающей и застудневающей способностью, что позволяет частично стабилизировать свойства готовых мясных изделий. Однако, жиропоглощающая способность коллагена со­единительной ткани весьма низкая. Физико-химическая сущность изменений коллагена состоит в сваривании и гид­ротермическом распаде с образованием желеобразной структуры. Явление сваривания наблюдается при нагревании коллагена во влажном состоянии до 58-62°С. Режим сваривания коллагена иг­рает важное значение в обеспечении кулинарной готовности мяса и повышении пищевой ценности и усвояемости продукта в целом. Водосвязывающая способность коллаге­на при сваривании повышается.

При длительной выдержке в воде (особенно при рН 5-7) - коллаген сильно набухает, его масса увеличива­ется в 1, 5-2 раза.

ФТС коллагена:

Ø не растворим в воде;