Использование молочной сыворотки, ее компонентов и их производных в технологии мясопродуктов

15-05-2014, 12:04

Рассматривая возможности использования молочной сыворотки в рецептурах мясных изделий следует отметить, что в системном виде проблема была изучена А.И. Жариновым и его последователями, в т.ч. творческим коллективом СевКавГТУ на кафедре технологии мяса и консервирования (зав. кафедрами, доценты А.П. Дубинская и С.И. Постников). Более привлекательными, с точки зрения формирования рецептур мясопродуктов, является использование белков молочной сыворотки и в какой-то степени лактозы. Применение производных компонентов и модифицированной молочной сыворотки в адаптированных нишевых добавках (модулях) функционального назначения в мясопродуктах массового потребления только начинается. Ниже излагаются некоторые разработки, которые по нашему мнению представляют интерес за счет своей оригинальности подходов к решению тематики в области мясной индустрии, а для молочного дела — возможность крупнотоннажного масштабирования продуктов из молочной сыворотки для коллег по мясной индустрии.
Большой интерес при производстве мясопродуктов представляет использование в качестве белково-углеводной добавки бифидогенных концентратов КБУ-Рс, содержащего до 10 % лактулозы, и линейки «Лактобел» с 15-20 % лактулозы, Многокомпонентность и наличие бифидогенных свойств концентратов, предполагают использование их в рецептурах в качестве регуляторов сбалансированности химического и аминокислотного составов готовых изделий. Именно в этом направлении В. В. Садовым с сотр. была поставлена системная работа с использованием методологии нейронных сетей (элементы искусственного интеллекта). Основные функционально-технологические свойства бифидогенных концентратов представлены в табл. 19.46.

Результаты исследования водопоглощающей, жиропоглощающей способностей, набухаемости бифидогенных концентратов свидетельствуют о том, что по этим критериальным показателям КБУ-Рс уступает молочному белково-углеводному концентрату (МБУК) «Лактобел». Однако КБУ-Рс имеет более высокую эмульгирующую способность по сравнению с МБУК «Лактобел».
Была проведена разработка рецептурных композиций мясопродуктов с молочными белково-углеводными концентратами. В качестве сырья использовали говядину высшего, 1 и 2 сортов, свинину нежирную, шпик, Arcon-S, Лактобел, СОМ, бифидогенный концентрат КБУ-Рс. Для создания рецептурной композиции, обладающей высокими функционально-технологическими свойствами, приемлемым соотношением компонентов, со сбалансированным химическим и аминокислотным составом, была разработана архитектура нейронной сети. Входными переменными в разработанной модели сети являются: говядина высшего сорта, говядина 1 сорта, говядина 2 сорта, свинина нежирная, шпик; водосвязывающая способность фарша, стабильность эмульсии, предельное напряжение сдвига, степень пенетрации, количественное содержание аминокислот. В качестве выходных переменных: выход готовой продукции к массе сырья, количественное содержание в рецептуре Arcon-S, МБУК «Лактобел», сухого обезжиренного молока, бифидогенного концентрата КБУ-Рс, лактозы и лактулозы. Модель такой конфигурации позволяет разрабатывать рецептуры с заданными ФТС, химическим и аминокислотным составами, а также регулировать соотношение мясного сырья. Разработанная архитектура предназначена для проектирования рецептур вареных колбасных изделий различных сортов, ФТС которых регулируются соотношением молочных белково-углеводных добавок и количественным содержанием соевого концентрата Arcon-S.
С помощью нейронной сети установлена оптимальная рецептурная композиция колбасы вареной 1 сорта, содержащей 50 кг говядины 1 сорта и 50 кг свинины полужирной на 100 кг мясного сырья, В соответствии с разработанной рецептурой был изготовлен опытный образец колбасы вареной и изучены его основные качественные характеристики (табл. 19.47).

Опытный образец имел достаточно высокий выход (137% к массе сырья) и органолептическую оценку (5,0 баллов). Водосвязывающая способность (97 % к общей влаге), стабильность эмульсии (72%), предельное напряжение сдвига фарша (815 Па) свидетельствовали о высоких функционально-технологических показателях опытного образца.
Одно из направлений использования лактулозы — это ее включение в состав многокомпонентных продуктов на мясной основе. В связи с тем, что в рецептурах разрабатываемых продуктов предполагается использование лактулозы (3 % от молекулярной массы белкового комплекса), определяли ее влияние на физико-химические свойства белковой системы путем геометрической оптимизации, а затем имитации термической обработки в модуле ланжевеновской динамики с помощью приложения HyperChem (рис. 19.25).

При термической обработке происходит диффузия лактулозы в молекулу белка, однако при этом не происходит химической реакции. Лактулоза сохраняет свою структуру и бифидогенную активность. Общая энергия комплекса составила 28 361,2 ккал/моль, что на ΔE = 1698Д ккал/моль выше, чем у комплекса белков без лактулозы, но на ΔE = 1477,0 ккал/моль ниже суммарной энергии систем в автономном состоянии.
Таким образом, методами молекулярного анализа подтверждена целесообразность комплексного использования молочного белково-углеводного (на примере лактулозы) и мясного сырья, т. к. при этом происходит снижение энергии; система стабилизируется, что приводит к улучшению функционально-технологических свойств (ФТС) мясопродуктов.
Для оценки возможности использования лактозы и лактулозы при производстве мясопродуктов изучены некоторые функционально-технологические показатели модельных фаршевых систем с этими компонентами. В измельченное на волчке с диаметром решетки 3 мм мясное сырье (говядина высшего сорта или свинина нежирная) добавляли 50 %-ный сироп лактозы или лактулозы в количестве 1, 2, 3, 4 и 5% в пересчете на сухое вещество. Измельченное мясо с сиропами лактозы или лактулозы гомогенизировали с ледяной водой в гомогенизаторе при 3500 об/мин в течение 8-10 мин, так чтобы температура готового фарша не превышала 12 °С. В фарше определяли водосвязывающую способность, стабильность эмульсии и предельное напряжение сдвига (рис. 19.26). Из фарша изготавливали опытные образцы по технологическим режимам вареных колбасных изделий, в которых контролировали степень пенетрации и выход продукции к массе исходного сырья.

Присутствие лактозы и/или лактулозы (в исследуемом диапазоне) в фаршевых системах не оказывает существенного влияния на изменение водосвязывающей способности. Очевидно, это обусловлено, тем, что дисахариды хорошо растворяются в воде и при используемой концентрации не влияют на изменение окислительно-восстановительного потенциала системы и повышение водосвязывающей способности белкового матрикса.
Установлено, что чем выше концентрация лактозы и лактулозы в фарше, изготовленном из говядины, тем более высокое значение имеет показатель стабильности эмульсии (СЭ), который при добавлении 5 % сиропа лактозы в мясо возрастает с 7,5 % до 24,5 %. Добавление 5% сиропа лактулозы увеличивает СЭ до 18,9%. По всей вероятности, лактоза и лактулоза играют роль загустителя водной фазы, повышающего седиментационную устойчивость эмульсии. При изучении изменения показателя СЭ в фаршах изготовленных из свинины не выявлено столь значимого влияния концентрации лактозы и лактулозы. Очевидно, это обусловлено морфологическим и химическим составом белковых компонентов и наличием более высокого содержания жировой фракции в используемом сырье. При исследовании изменения предельного напряжения сдвига (ПНС) установлено, что увеличение концентрации лактозы и лактулозы способствует понижению ПНС фаршей изготовленных как из говядины, так и из свинины.
Исследование качественных характеристик готовых опытных образцов показало, что наличие лактозы и лактулозы в фарше оказывает существенное влияние на выход продукции. Добавление в фарш из говядины 5 % сиропа лактозы или лактулозы увеличивает выход опытных образцов с 138 до 140-143 % соответственно. В опытных образцах из свинины выход изделий, изготовленных с лактозой,увеличилсяс 126 до 128%, с лактулозой до 134 %кмассемясногосырья. Несмотря на то, что предельное напряжение сдвига фаршевых систем при добавлении лактозы и лактулозы уменьшалось, на степень пенетрации готовых изделий эти ингредиенты не оказывали существенного влияния. Таким образом, использование лактозы и лактулозы в рецептурных композициях мясопродуктов не оказывает негативного воздействия на ФТС фаршевых систем и готовых изделий.
Подтверждена целесообразность использования в рецептурах мясопродуктов молочной сыворотки, сухого обезжиренного молока, бифидогенных концентратов «Лактобел» и КБУ-Рс, а также отечественных гидроколлоидов и пищевых волокон.
Сотрудниками кафедры ТМиК (под рук. С. И. Постникова) разработаны технологии и рецептуры новых видов мясопродуктов с использованием МБУК «Лактобел»: сосиски «Санаторные» 1 сорта, вареные колбасы, сосиски и сардельки, паштеты мясорастительные в оболочке.
В молочной сыворотке присутствует большое количество минеральных веществ, которые отрицательно влияют на функционально-технологические свойства молочных белково-углеводных концентратов. В этой связи особый интерес представляет технология получения МБУК «Лактобел-ЭД» с удалением части минеральных веществ из молочной сыворотки методом электродиализа. Удаление части одновалентных ионов положительно отражается на гелеобразующих и эмульгирующих свойствах концентрата и мясных систем. Установлено, что МБУК «Лактобел-ЭД» имеет более высокий уровень эмульгирующей способности — 150 г жира на 1 г белка при использовании подсолнечного масла и до 120 г жира на 1 г белка при использовании кокосового масла. Использование растительных жиров в комплексе с МБУК «Лактобел-ЭД» повышает биологическую ценность готовых продуктов: на 33,5 % для вареных и 39,2 % для полукопченых колбас соответственно; улучшает цветовые характеристики готового продукта. Внесение в фаршевые системы комплекса лактозы и лактулозы, содержащихся в МБУК «Лактобел-ЭД», способствует более полному вовлечению нитрита натрия в реакцию цветообразования, о чем свидетельствует снижение остаточного количества нитрита на 0,40% — для вареной, и на 0,70% — для полукопченой колбас. Разработанные виды продуктов — колбаса вареная 1 сорта «Прима-Лайк» и полукопченая колбаса 1 сорта «Мирзаяновская» относятся к группе продуктов функциональной направленности и соответствуют нормам качества категории «Халяль». Это принципиально новое направление инноваций представляет особый интерес для Северного Кавказа и может являться одним из элементов технологической модернизации мясной индустрии.
При электродиализе молочной сыворотки образуется минерализат, который представляет научный и практический интерес в качестве посолочного вещества при производстве мясопродуктов вместо традиционной поваренной соли. Из молочной сыворотки в минерализат переходит ряд очень важных минеральных соединений. Особо следует отметить высокое содержание кальция, который составляет основу (вместе с фосфором) костной ткани, активизирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах. Среди других макроэлементов, содержащихся в минерализате сывороточном, важная роль принадлежит магнию и калию. Магний представляет интерес с точки зрения сосудорасширяющего действия, а также стимулирования перистальтики кишечника и повышения желчевыведения. Соли магния способствуют снижению холестерина при повышении его содержания в плазме крови, участвуют в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене. Калий стимулирует сердечные сокращения, регулирует кислотно-щелочное равновесие. Он участвует в передаче нервных импульсов, активизирует работу ферментов. Считают, что калий обладает защитным действием против нежелательного влияния избытка натрия и нормализует давление крови.
При проведении поискового эксперимента было установлено, что наибольшее влияние на физико-химические и структурно-механические показатели модельных фаршевых систем оказывают рассолы с минерализатом и комбинированный с поваренной солью, увеличивая водоудерживающую способность и прочностные характеристики. В табл. 19.48 показана динамика изменения физико-химических, структурно-механических и цветовых характеристик модельных фаршевых систем, содержащих различные посолочные компоненты.

Использование минерализата в качестве посолочного ингредиента для мясопродуктов приведет к устранению дефицита кальция и позволит улучшить функционально-технологические свойства фаршевых систем. Кроме того, он позволяет регулировать цветовые характеристики готового продукта, как в комплексе с нитритом натрия, так и без него, что может служить основанием для альтернативной замены нитрита в колбасном производстве.
В СевКавГТУ разработана композиционная система (модуль) «ОкаЛакт» на основе пищевого соевого обогатителя (ПСО), комплекса макро- и микроэлементов, сиропа лактулозы пищевой и щелочной лактулозосодержащей фракции электроактивированого раствора лактозы на стадии досгущения и комплекса природных полисахаридов альгинат/пектин, обладающих высокой сорбционной и физиологической эффективностью действия. Использование этой композиционой системы в технологии вареных колбасных изделий позволяет создать широкий групповой ассортимент функциональных продуктов пребиотически-сорбционной направленности. Соотношение ингредиентов в «ОкаЛакт»: ПСО — 85,0%, альгинат натрия — 10,0%, пектин — 2,5%. лактулоза пищевая сухая — 2,5% (возможна адекватная замена сиропом лактулозы пищевой в пересчете на сухое вещество). Композиционная система «ОкаЛакт» составляется в фаршемешалке сразу после фильтрации соевого молока и отжима осадка на пресс-фильтре (температура осадка — 80-85 °С). Подготовленный композиционный состав, выдерживают в течение 50-60 мин, с последующим быстрым охлаждением до температуры от 0 до - 1 °С.
«ОкаЛакт» производится на соеперерабатывающих предприятиях и поставляется на мясоперерабатывающие предприятия в готовом к употреблению виде: в охлажденном или замороженном состоянии. В случае поставки продукта в замороженном виде, его предварительно подвергают дефростации. Оттаивание считается законченным, когда температура в толще брикета будет не ниже 1 °С.
Пребиотические, радиопротекторные и детоксикационные свойства разработанной композиционной смеси «ОкаЛакт», обусловлены его компонентным составом. Поскольку рассматриваемые компоненты смеси относятся к одному классу химических соединений, они действуют в одном направлении, эффективно дополняют медико-биологические возможности друг друга, обеспечивая ожидаемый положительный эффект при меньших нормах введения. Лактулоза и пищевые волокна ПСО эффективно способствуют росту бифидобактерий, которые, в свою очередь, как уже отмечалось выше, стимулируют выработку интерферона и лизоцима, обеспечивая тем самым повышение уровня факторов неспецифической резистентности (лизоцимной и общей бактерицидной активности сыворотки крови, фагоцитоза и т.п.). Наряду с этим, действуя угнетающе на гнилостную микрофлору кишечника, лактулоза делает ее более доступной для дальнейшего воздействия лизоцима. Радиопротекторный и детоксикационный эффекты «ОкаЛакт» обусловлены способностью полимерных молекул полисахаридов (пектинов и альгинатов), входящих в модуль, и пищевых волокон ПСО к ком-плексообразованию и декарпорированию по отношению к радионуклидам и поливалентным металлам.
По результатам выполненных комплексных исследований, совместно с ГУ Волгоградским научно-исследовательским технологическим институтом мясомолочного скотоводства и переработки продукции животноводства РАСХН, разработана документация на колбасы варенные «Преображенская» и «Ярославская» под единой торговой маркой «Университетские», в состав рецептуры которых входит «ОкаЛакт». На базе Волгоградского научно-исследовательского технологического института мясомолочного скотоводства и переработки продукции животноводства РАСХН проведены исследования химического и аминокислотного составов колбасы варенной «Преображенская» 1 сорта, изготовленной в промышленных условиях. На основании анализа полученных данных установлено, что введение в рецептуры комплекса «ОкаЛакт» не приводит к ухудшению химического, амино-, жирнокислотного, составов продукта, обогащает его витаминный, макро- и микроэлементный составы, одновременно оказывая позитивное влияние на выход и органолептические характеристики готового изделия.
При содействии Волгоградских НВЦ «Новые биотехнологии» и научно-исследовательского технологического института мясомолочного скотоводства и переработки продукции животноводства РАСХН проведена оценка клинической эффективности на ООО «АНСЕЙ ВMК», г. Волгограда.
Клинические испытания проходили в условиях специализированного геронтологического отделения стационара на базе МУЗ «Клинической поликлиники» № 30 г. Волгограда. В исследовании приняли участие 26 человек в возрасте от 41 до 72 лет, из которых 7 человек страдало цереброваскулярной и ишемической болезнью сердца, 3 человека — хроническими поражениями печени, 6 человек — сахарным диабетом II типа, 10 человек — хроническим колитом с сопутствующими дисбактериальными нарушениями. Контрольная группа пациентов, в рацион которым исследуемые колбасные изделия включены не были, составляла 9 человек и имела аналогичные патологии. Средний возраст пациентов составил 65 лет.
Пациенты, рацион которых, в составе комплексной терапии, включал испытуемые колбасные изделия, отмечали субъективное улучшение самочувствия. Каких-либо побочных отклонений, неприятных ощущений при употреблении данных видов колбасных изделий отмечено не было. Объективно имела место положительная динамика некоторых ранее установленных клинических симптомов, а также частичная нормализация коагулограммы, трансаминаз, снижение холестерина, триглицеридов, β-липопротеидов, показателей общего билирубина сыворотки крови, глюкозы в крови и нормализация показателей жирового, электролитного и холестеринового обмена, разной степени выраженности.
Отмечено гепатопротекторное действие, оказываемое данным видом продуктов у больных хроническими гепатитами (повышение выделения желчных кислот с фекалиями более чем на 30% при одновременном увеличении отщепления жиров и азотистых веществ (гипохолестеролитическое действие, снижение уровня холестерина в крови на 9-11%). Наблюдалось также гипогликемическое действие у больных с сахарным диабетом (снижалась гликемия после еды, повышалась толерантность к углеводам). Были проведены исследования влияния колбасных изделий, включенных в рацион, на фекальную микрофлору. Исследования показали, что количество бифидобактерий при данной диете за 20 дней увеличилось на 40-90 %. Обнаружено заметное увеличение в фекальных остатках энтерококков и уменьшение клостридий. Общее количество бактерий осталось без изменения.
По всей вероятности, «ОкаЛакт» (ПСО, комплекс альгинат/пектин, препараты лактулозы), входящий в колбасных изделий, при постоянном включении их в рацион питания, избирательно стимулирует рост бифидобактерий в кишечнике человека. Это исключает необходимость введения данных микроорганизмов извне и проведения периодических курсов препаратами пробиотиков, такими как лактобактерин, бифидумбактерин и т. п.
Результаты приведенных клинических исследований свидетельствуют об эффективности продуктов с КСПСН «ОкаЛакт» при заболеваниях, связанных с нарушениями липидного и углеводного обмена, сопровождающихся уже на ранней стадии эндоинтоксикацией: сахарный диабет, желудочно-кишечные заболевания, заболевания печени и поджелудочной железы, ожирение, дисбактериозы и т.п.
Экономическая эффективность (в ценах 2007 г.) от производства вареной колбасы с комплексной системой «ОкаЛакт» составляет 6440 руб. за 1 т продукции при уровне рентабельности 16 %. Высокая рентабельность производства позволяет выделять достаточные средства на рекламно-коммерческую деятельность, что способствует продвижению товара на рынке.
Одним из факторов, влияющих на качество сырокопченых и сыровяленых колбас, является правильное применение углеводов, добавляемых в фарш для обеспечения легко ферментируемой среды для микроорганизмов, участвующих в процессе созревания фарша. Хорошие результаты дает использование смеси углеводов, состоящей из моно-, ди- и полисахаридов. Масса их может колебаться от 1 до 3%. Довольно широкое распространение получила лактоза, как в чистом виде, так и в составе молочно-белковых концентратов. Изучено влияние лактозы и лактозосодержащих препаратов (концентрат сывороточный белково-углеводный (КСБУ), сухая подсырная сыворотка), на величину содержания нитрозопигментов и остаточного нитрита в мясных фаршевых системах. Установлено, что введение рафинированного молочного сахара взамен сахарозы способствовало снижению остаточного нитрита в опытных образцах на 32,1 % по сравнению с контрольным образцом. В мясных фаршевых системах с лактозосодержащими препаратами темп снижения остаточного нитрита ниже и зависит от содержания в них белка и лактозы. Так, в образце, содержащем сухую подсырную сыворотку, концентрация нитрита снизилась на 20,3%, в образце с КСБУ на 8,9%. Полученные данные по повышению безвредности опытных образцов с лактозой и лактозосодержащими препаратами коррелируют с относительным содержанием нитрозопигментов. Результаты визуальной оценки цвета модельных фаршей свидетельствуют о более интенсивной окраске опытных образцов, содержащих лактозу и лактозосодержащие препараты по сравнению с традиционно используемым свекловичным сахаром. Об этом свидетельствуют и спектры отражения.
С целью интенсификации процесса трансформации нитрита натрия и преобразования миоглобина мышечной ткани в нитрозомиоглобин можно использовать концентрат лактулозы «Лактусан», содержащий 72,5% лактулозы и галактозы при массе сухих веществ 94%. Было отмечено, что наблюдается существенное снижение количества остаточного нитрита в опытных образцах в 3-7 раз по сравнению с контрольными (в зависимости от количества вносимого препарата «Лактусан»), что может быть связано с большим редукционным потенциалом данного препарата. Так же наблюдалось снижение количества остаточного нитрита в готовом продукте за счет его трансформации в нитрозамиоглобин. Таким образом, использование препарата «Лактусан» при производстве вареных колбас взамен сахара, позволяет улучшить цветовые характеристики готового продукта из PSE сырья, повысить трансформацию нитрита в процессе цветообразования и значительно снизить его остаточное количество.
Представляет интерес использование в технологии мясопродуктов комбинированного состава концентратов сывороточных белково-углеводных (КСБУ) в гель-форме. Опытные образцы КСБУ в гель-форме готовили из альбуминного творога и модифицированной сгущенной подсырной сыворотки в соотношении 10:3. Для загущения концентратов и перевода их в гель-форму использовали пшеничную муку и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) с учетом ее более высоких желирующих свойств. Препараты с оптимальной вязкостью и плотностью образуются при введении 20 % пшеничной муки и 5 % КМЦ, а КСБУ в гель-форме имеют оптимальные физико-химические показатели и структурно-механические характеристики, позволяющие эффективно использовать концентраты в технологии мясопродуктов.
Для интенсификации технологических процессов и улучшения качественных характеристик ферментированных колбас целесообразно использовать пищевые добавки: концентрат лактулозы, глицин и лизоцим (в составе яичного белка) в качестве физиологически функциональных пищевых ингредиентов. Использование глицина — естественного комплексообразователя, обусловлено его способностью уплотнять фарш, создавая анаэробные условия, благоприятные для развития молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий. Глицин содержится во всех тканях организма, относится к регуляторам обмена веществ, исполняет роль тормозного медиатора, оказывает антистрессовое и ноотропное действие. Использование лактулозы обусловлено ее пребиотическими свойствами, а целесообразность использования лизоцима — антимикробной активностью в отношении грамположительной микрофлоры. Установлено, что введение 0,6% лактулозы, 0,03% глицина и 0,0008 % лизоцима в рецептуру ферментированных колбас приводит: к снижению показателей уровня безопасности по остаточному содержанию нитрита натрия на 35%, 12%, 2%; по КМАФАнМ, КОЕ/г — 20%, 19% и 33 %. Лактулоза способствует росту молочнокислых бактерий на 27,6 % в сравнении с контролем. Глицин и лизоцим являются ингибиторами плесневых грибов. Применение комплекса функциональных ингредиентов (глицин, лактулоза, лизоцим) не исключило использование стартовых культур в виде бактериального препарата ПБ-МП, что обеспечило надежность производства, быстрое начало процесса ферментации и ускоренное созревание новых видов сырокопченых колбас «Колбасы сырокопченые с пониженным содержанием жира». Промышленное освоение новых рецептур позволило получить прибыль 41,4-53,6 тыс. руб. на 1 т продукта (в ценах 2007 г.). Сравнительная оценка новых видов ферментированных колбас по показателям качества в процессе хранения показала, что комплекс (глицин + лактулоза + лизоцим) оказывает синергическое действие на вносимые антиокислители и обеспечивает сохранение качества до 4 мес.