2. Мясные эмульсии. Факторы, определяющие их стабильность

В классическом определении под эмульсией понима­ют дисперсные системы с жидкой дисперсионной сре­дой и жидкой дисперсной фазой,-диспергированные в коллоидном состоянии.

В мясной эмульсии, образуемой в результате интен­сивного механического измельчения тканей, образуе­мая дисперсная система состоит из дисперсной фазы - гидратированных белковых мицелл и жировых частиц различных размеров и из дисперсионной среды - рас­твора белков и низкомолекулярных веществ. В мясной эмульсии белок и вода образуют матрицу, которая ок­ружает жир, т. е., иначе говоря, сырой колбасный фарш - это эмульсия жира в воде, при этом солерастворимые белки являются стабилизаторами эмульсии. (Рис. 36).

Подобного рода мясные эмульсии относят к коагуляционным структурам, частицы которых связаны сила­ми межмолекулярного взаимодействия в единую про­странственную сетку (каркас).

При последующем термическом воздействии в ре­зультате взаимодействия денатурирующих при нагре­ве белков возникает пространственный каркас - термотропный гель, прочность которого зависит от количе­ства и степени взаимодействия миофибриллярных бел­ков. Основная роль в процессе формирования сетки и геля принадлежит миозину, однако, актин и другие белки также могут образовывать гель как индивиду­ально, так и в присутствии других белков.

Роль саркоплазматических белков в образовании ге­ля миозина несущественна, напротив, содержащиеся в этой фракции ферменты (протеазы и фосфатазы), инактивируемые при температурах более 60 градусов С, способствуют деградации структуроообразующих белков и снижению прочности геля.

Положительное влияние на гелеобразование актина миозина и тропомиозина оказывают низкомолекулярные фосфаты (пирофосфат и триполифосфат).

Способность мясного сырья поглощать и удерживать влагу определяется гидрофильными свойствами белков мышечного волокна, в частности, миозином, актином; в некоторой степени тропомиозином, на поверхности молекул которых имеются полярные группы, способ­ные взаимодействовать с диполями воды. Количество присоединенной воды или величина водосвязывающей способности в тонкоизмельченном мясном сырье в ос­новном обусловлено числом гидрофильных центров белков, что в свою очередь зависит от:

- природы белка (глобулярные либо фибриллярные; и его состояния;

Рис. 36.Схематическое изображение мясной эмульсии

• количества белка в системе;

• интервалом от изоточки белка, т. е. от рН среды. При рН ниже 5,4 связывание воды минимально. В практике сдвиг рН в нейтральную сторону осуществ­ляют путем введения в фарш щелочных фосфатов;

• степени взаимодействия белков друг с другом. В процессе посмертного окоченения в результате обра­зования актомиозинового комплекса, сопровождающе­гося блокированием полярных групп, величина водосвязывающей и эмульгирующей способности резко снижается;

• наличия нейтральных солей и, в частности, пова­ренной соли, присутствие которой повышает раствори­мость актина и миозина, препятствует их комплексо­ванию и, следовательно - увеличивает величину водосвязывания;

• температуры среды. Повышение температуры среды выше 42-45оС приводит к денатурации белков, их агрегированию и, соответственно, снижению количест­ва гидрофильных групп;

- степени измельчения мышечной ткани. Увеличе­ние степени гомогенизации обеспечивает разрушение мышечных волокон, выход из них белков и таким об­разом увеличивает возможность контакта с водой.

Факторы, влияющие на уровень ВСС белков: природа и концентрация белка; интервал рН от изоточки; степень взаимодействия белков между собой; наличие нейтральных солей;

Направленное повышение величины водосвязывающей способности мясных эмульсий можно осуществ­лять с применением пищевых добавок и компонентов трех видов.

1. Веществ, повышающих гидратацию мышечных бел­ков за счет сдвига рН и разблокирования гидро­фильных центров, к которым относятся натриевые соли фосфорных кислот.

2. Веществ, не влияющих на степень гидратации мы­шечных белков, но хорошо связывающих воду (как правило после термообработки), к которым относят­ся крахмал, пшеничная мука, желатин, белковый стабилизатор из свиной шкурки.

Веществ - белкового происхождения (соевый изолят, казеинат натрия, сухое молоко, кровь и ее фракции), обеспечивающих повышение как концен­трации растворимых белков в системе, так и пищевой ценности готовых мясных изделий.

Эмульгирующая способность мышечных белков уменьшается в ряду:

миозин > актомиозин > саркоплазматические белки > актин

Максимальная эмульгирующая емкость саркоплазматических белков проявляется при рН 5,2, миозина и актомиозина - при рН 6-8, т. е. в интервале, характер­ном для большинства мясопродуктов. Увеличение ион­ной силы за счет введения поваренной соли способст­вует росту эмульгирующей емкости саркоплазматических белков при указанном рН, миофибриллярных - в интервале рН 5-6. (Рис. 37).

Свойства получаемых мясных эмульсий зависят не только от ФТС индивидуальных белков, но и от соот­ношения в системе солерастворимых белков и жира. Эмульгирующая способность белка ограничена, поэто­му наиболее рациональным соотношением жир:белок в гомогенизированных фаршах является диапазон от 0,6:1,0 до 0,8:1. В отечественной практике принято считать оптимумом соотношение белок : жир : вода рав­ное 1:0,8: (3..5).

Контроль за содержанием мышечного белка в эмульсии - главное условие получения стабильных мясных систем. Высокое содержание общего белка (и мышечной и соединительной ткани) ещё не свидетель­ствуют о высоком уровне потенциальной эмульгирую­щей способности, т. к. коллаген в нативном виде не участвует в процессе жиропоглощения, эмульгирова­ния и стабилизации эмульсий. Эти функции выполня­ют только мышечные белки.

Уменьшение содержания солерастворимых белков в системе или чрезмерное введение жира неизбежно (в отсутствии специальных стабилизаторов эмульсий) приведет к получению мясных фаршей с нестабиль­ными свойствами, что обусловлено дефицитом груп­пировок, находящихся на поверхности белка и ответ­ственных за взаимодействие с жировыми каплями.

Напротив, чрезмерное повышение содержания мы­шечных белков в системе при одновременном сниже­нии доли жира, хотя и сопровождается образованием весьма стойких эмульсий, но приводит после термооб­работки к ухудшению органолептических показателей (появление сухости, повышение жесткости, снижение пластических свойств).

Введение хлорида натрия (поваренной соли) и низ­комолекулярных фосфатов улучшает ФТС солераство­римых белков и повышает стабильность эмульсий.

Температура мясного сырья является важным фак­тором, определяющим эффективность эмульгирова­ния. Миозин и актомиозин - термолабильны (темпера­тура денатурации лежит в интервале 42-50°С), и в случае локального нагрева фарша при куттеровании белки могут денатурировать раньше, чем начнется эмульгирование.

Экстракция белка наиболее эффективно происходит при температуре мяса около точки замерзания (около -2°С), в связи с чем при куттеровании сырья целесооб­разно использовать подмороженное мясо, либо добав­лять снег, лёд или ледяную воду. По выше рассмотренной причине температура сырья перед началом кутте-рования не должна превышать 1±1°С.

При этом использование чрезмерно перемороженого сырья, превращающегося при измельчении в гранулы либо порошок с низкой вязкостью и гомогенностью, не­пригодно для приготовления эмульсий вследствие на­хождения воды в кристаллическом твердом состоянии (лёд), что ограничивает уровень растворения белков.

Факторы, обеспечивающие стабильность мясной эмульсии:

Фактор	Рекомендации, оптимум
Количество солерастворимых белков	Увеличение количества мышечных белков Введение белковых препаратов (изолятов)
Соотношение жир : белок	от 0,6:1,0 до 0,8:1
Соотношение жир :белок : вода	0,8:1:(3—5)
рН среды	Миофибриллярные белки — 6—8. Саркоплазматически белки — 5,2
Поваренная соль	Повышает стабильность
Фосфаты	Повышают стабильность
Температура фарша: — перед куттерованием — в конце куттерования	0—2 градуса С 10—18 градусов С
Последовательность внесения компонентов при приго­товлении эмульсии
Продолжительность куттерования	7—9 минут
Условия термообработки	Умеренные температура нагрева и относительная влажность воздуха

Идеальным температурным диапазоном для готовых мясных эмульсий в конце процесса куттерования являет­ся 10-18°С, причем возможные отклонения от рекомен­дуемого интервала, как правило, связаны с видом ис­пользуемого жира: при работе с тугоплавким говяжьим жиром температура фарша может быть несколько выше; при применении легкоплавкого свиного - ниже.

Продолжительность куттерования и степень измель­чения сырья предопределяет уровень стабильности мясных эмульсий.

При обработке мяса на куттере в течение первых 1-2 минут преобладает механическое разрушение тка­ней, выход белков, их интенсивное набухание, взаимодействие между собой и добавляемой водой с образова­нием белковой пространственной матрицы, внутри ко­торой находятся полуразрушенные мышечные волок­на, обрывки соединительной ткани, жировые клетки и фрагменты других морфологических элементов мяса Дальнейшая гомогенизация сырья приводит к диспер­гированию жира, уменьшению линейных размеров морфологических элементов эмульсии, перемешива­нию компонентов фарша, что обеспечивает получение стабильной водо-белково-жировой эмульсии с высокой липкостью.

В зависимости от числа ножей и скорости их враще­ния, вида сырья рекомендуемая продолжительность куттерования составляет 7-9 минут. Сокращение пери­ода куттерования не обеспечивает необходимой степе­ни гомогенизации сырья, выхода белка в систему фар­ша, эффективного перемешивания; при слишком дли­тельном куттеровании частицы сырья чрезмерно измельчаются, что требует дополнительного введения в эмульсию солерастворимых белков (например соевого изолята); кроме того происходящее при этом повыше­ние температуры фарша ухудшает стабильность эмульсии.

Рассмотренные выше факторы, определяющие ста­бильность мясных эмульсий, позволяют с научно-обоснованных позиций подойти к решению наиболее ответственной в колбасном производстве практической за­дачи - процессу приготовления фарша.

Нагрев на заключительном этапе производства кол­бас фиксирует свойства мясных эмульсий, однако, ко­нечный технологический результат - качество готовой продукции - зависит от условий термообработки. Чем выше относительная влажность и температура грею­щей среды, тем больше вероятность получения неста­бильной эмульсии.

В первую очередь этот факт обусловлен тем, что при варке происходят денатурационно-коагуляционные изменения водо- и солерастворимых белков, плав­ание жира, гидролиз коллагена соединительной ткани, трансформация структурно-механических свойств мясных систем.

Рассмотрение этих процессов будет осуществлено в главе II.

Таким образом в представленном разделе был вы­полнен анализ состава, свойств и механизма образова­ла мясных эмульсий, произведена оценка функций каждого из компонентов мяса в формировании эмуль­сий, рассмотрены факторы, определяющие стабиль­ность получаемых эмульсий.

Принимая во внимание вышерассмотренные дан­ные, имеется возможность эффективно регулировать свойства мясных систем.