Поняття функціонально-технологічних властивостей (ФТВ) у прикладній технології м’яса включає комплекс показників, що характеризують здатність системи зв’язувати і утримувати воду і жир, утворювати гелі і емульсії, структурно-механічні, органолептичні і технологічні властивості. Дані показники є пріоритетними при визначенні ступеня прийнятності м’яса для виробництва харчових продуктів.
Знання ФТВ дозволяє раціонально використовувати м’ясну сировину, прогнозувати і направлено регулювати якісні характеристики готових продуктів.
Ключове значення у формуванні ФТВ м’ясних систем відводиться білкам м’яса. М’ясний білок, що є за своєю природою біополімером з величезною кількістю гідрофільних, а також гідрофобних угрупувань, має здібність до набухання, утворення стабільних колоїдних систем, взаємодії з ліпідами.
Вид взаємодії ФТВ
Білок – вода – Набухання, водозв’язування
Білок – білок – Гелеутворення
Білок – жир – Жиропоглинання
Жир – білок – вода – Емульгування
Саме фізико-хімічні характеристики білків, такі як розчинність і набухаємість, здатність утворювати і стабілізувати гелі, емульсії, суспензії, піни, адгезійні і реологічні властивості забезпечують бажану структуру, технологічні показники готових продуктів.
До функціонально-технологічних властивостей м’яса і м’ясопродуктів відносяться:
- функціональні (водозв’язуюча, гелеутворююча, емульгуюча здатності);
- структурно-механічні (клейкість, в’язкість, пластичність та ін.);
- сенсорні (колір, смак, аромат, консистенція);
- технологічні (вихід, втрати при термообробці).
Розуміння суті технологічних процесів, динаміки зміни і перетворення білків вносить ясність у процес виробництва і дає можливість проаналізувати і зрозуміти причини як позитивних, так і негативних (наприклад, брак готової продукції, низький вихід) результатів. Це також дозволяє встановити правильний причинно-наслідковий зв’язок і спрямувати технологічний процес в потрібне русло, тобто практично виключити з процесу виробництва чинник випадковості.
Водозв’язуюча здатність м’яса. У тканинах тваринного організму вода виступає нарівні з іншими складовими частинами м’яса. Вміст вологи у м’ясі і м’ясопродуктах і форми зв’язку її з основними компонентами визначають структурно-механічні і деякі інші властивості продукту, а також його якість і вихід.
Вода, що входить до складу незруйнованих тканин м’яса, неоднорідна за фізико-хімічними властивостями і роль її неоднакова. Розрізняють дві форми води – зв’язану і вільну.
Зв’язана вода активно утримується головним чином білковими речовинами і іншими компонентами клітин і тканин. Близько 70 % води асоціюється з білками міофібрил, визначаючи їх просторову конфігурацію і функціональну діяльність. Зв’язана вода характеризується рядом специфічних властивостей: нижчою точкою замерзання, меншим об’ємом, нездатністю розчиняти речовини, інертні в хімічному відношенні.
Вільна – це вода, яка не пов’язана зі складовими частинами м’яса. Вона служить розчинником для органічних і мінеральних речовин. Така вода замерзає при 0°С і легко видаляється з тканини за рахунок осмотичного тиску.
| Вода в м’ясній сировині:
• зв’язана найміцніше – рівень клітини; • зв’язана – рівень тканини; • вільна – обмін за рахунок осмотичного тиску. |
Вода в м’ясі і м’ясопродуктах утримується декількома формами зв’язку, відмінними енергією зв’язку, тобто вільною енергією обезводнення.
Хімічне зв’язування вологи відбувається у точно відповідних молекулярних співвідношеннях під час хімічної реакції (гідратації). Технологічні дії, що використовуються у м’ясному виробництві, не впливають на цю найміцнішу форму зв’язку вологи.
Адсорбційна волога – це частина води, яка утримується у м’ясі за рахунок сил адсорбції, головним чином білками. У результаті електростатичних сил тяжіння між диполями води і гідрофільними центрами білкової глобули молекули води фіксуються на поверхні білка, утворюючи гідратну оболонку (рисунку 2).
Рисунок 2 – Гідратована білкова молекула: 1 – диполь води
Перший шар молекул води (мономолекулярний шар) найміцніший адсорбується на поверхні, подальші шари гідратної оболонки у міру того як електростатичні сили слабшають, утримуються все слабкіше.
Рівень міцності і кількість зв’язаної адсорбційної вологи, в основному, обумовлені числом гідрофільних центрів біля білків, що, в свою чергу, залежить від ряду чинників. Перетворення тривимірної структури білкової молекули із стану компактної глобули до рихлої спіралі підвищує кількість гідрофільних груп, доступність пептидних ланцюгів і іонізованих амінокислотних залишків.
| Форми зв’язку вологи з м’ясом у порядку убування енергії зв’язку:
• хімічна; • адсорбційна; • капілярна; • осмотична. |
|
|
Ступінь іонізації білків знаходиться в залежності від концентрації електролітів. Наявність нейтральних солей, зокрема кухонної солі, присутність якої підвищує розчинність актину і міозину, перешкоджає їх комплексоутворенню і, отже, збільшує величину зв’язування вологи.
Велике значення має температура середовища. Підвищення її до 40°С посилює розкидаючий тепловий рух диполів води, зменшуючи загальну товщину адсорбційного шару. Нагрівання вище 42-45°С приводить до денатурації білків, їх агрегації і зниження кількості гідрофільних груп.
Водозв’язуюча здатність м’язової тканини підвищується при збільшенні сорбційної поверхні. Це досягається подрібненням м’яса, при якому руйнуються м’язові волокна, вивільняються білки і збільшується їх можливість контакту з водою.
Значна частина вологи в м’ясі утримується також і системою капілярів і пір.
Капілярна волога впливає на об’єм і соковитість продукту. Кількість капілярної вологи залежить від ступеня розвитку капілярної системи, в структурі матеріалу і капілярного тиску.
У незруйнованих тканинах роль капілярів виконують кровоносні і лімфатичні судини. В продуктах, що виробляються з тваринних тканин, ступінь розвитку капілярної мережі залежить від характеру технологічної обробки сировини. В ковбасному фарші система пір і капілярів утворюється в результаті денатурації і коагуляції білкових речовин після теплової обробки.
Міцність зв’язку вологи залежить від величини капілярного тиску: чим він більше, тим міцніше капілярна волога зв’язана з матеріалом. Капілярний тиск, в свою чергу, визначається розміром капілярів. Вода найміцніше утримується в мікрокапілярах радіусом менше 10ֿ–³ см .
Капілярний тиск залежить також від поверхневого натягнення, яке можна регулювати різними речовинами. Білки і інші органічні речовини, які є поверхнево-активними, знижують поверхневий натяг. Неорганічні електроліти, зокрема хлористий натрій, будучи поверхнево-неактивними, підвищують його.
Осмотично зв’язана волога утримується матеріалом унаслідок вищого тиску, ніж в навколишньому середовищі. В незруйнованих тканинах вищий осмотичний тиск обумовлений вмістом у клітинах розчинів органічних і неорганічних речовин, які виборче дифундують через напівпроникну клітинну оболонку. В зруйнованих тканинах роль напівпроникної оболонки виконує структура каркаса білкових гелів, в осередках якого утримується вода. Крім того, вищий осмотичний тиск і збільшення кількості осмотично зв’язаної води виникає в результаті концентрації іонів електролітів поблизу полярних груп білка.
Осмотично зв’язана волога легко відділяється від м’яса при руйнуванні клітинної або гелевої структури, а також при зануренні в розчин з вищим осмотичним тиском, наприклад, при посолі.
Кількість осмотично зв’язаної вологи впливає на пружні властивості тканин, консистенцію і соковитість продуктів.
При виробництві м’ясних продуктів додатково вводять воду (шприцювання, кутерування) з метою отримання необхідної структури, консистенції і підвищення виходу. Для її утримування застосовують різні методи активації всіх форм зв’язку вологи – введення хлористого натрію, фосфатів, кутерування, масажування та ін. Така волога утримується найміцніше.
Деяка частина вологи може бути зв’язана спеціальними зв’язуючими добавками, які входять до складу рецептури (білки, полісахариди). Вільна волога, що залишилася, звичайно легко виділяється в процесі термічної обробки у вигляді бульйону. Це, в основному, осмотична волога і певна частина капілярної вологи.
При виготовленні ковбас міцнозв’язана волога повинна складати приблизно 1/3 всієї рідини. Чим більша кількість міцнозв’язаної вологи, тим менше її випаровування. Так, при обжарюванні ковбас втрати за рахунок випаровування вологи складають 7-8 %. Разом з тим, якщо міцнозв’язаної вологи більше 1/3, то продукт виходить надзвичайно твердим. При сушці бажано, щоб міцнозв’язаної вологи було менше.
Для кількісної і якісної характеристики стану вологи в м’ясі і м’ясопродуктах використовують такі поняття, як вологоутримання, вологоємкість, вологість, водозв’язуюча здатність.
Вологоутримання – це кількість вологи в матеріалі, віднесена до одиниці ваги його сухої речовини.
Вологість – вологоутримання, виражене у відсотках до ваги сухого залишку.
Водозв’язуюча здатність – це кількість вологи, яку може утримати матеріал за рахунок різних форм зв’язку вологи, виражене у відсотках до початкової маси м’яса.
Вологоємкість – вологоутримання при повному насиченні водозв’язуючої здатності матеріалу.
Вологоутримуюча здатність – це різниця між вмістом вологи у фарші і кількістю вологи, що відділяється в процесі термічної обробки.
Активність води є інтегральною характеристикою форм зв’язку вологи і її властивостей, а також показником наявності тієї частини біологічно активної води, яка може бути використана мікроорганізмами для їх життєдіяльності.
Емульгуюча здатність. Емульгування лежить в основі технологічних процесів ковбасного виробництва. Під емульсією розуміють дисперсні системи з рідким дисперсійним середовищем і рідкою дисперсною фазою, диспергування в колоїдному стані. М’ясну емульсію одержують в результаті інтенсивного механічного подрібнення тканин. Дисперсну фазу в такій системі утворюють жирові частинки різних розмірів, гідратіровані білкові молекули, а дисперсійне середовище – розчин білків і низькомолекулярних речовин.
Сирий ковбасний фарш є емульсією жиру у воді, в якій білок і вода утворює матрицю, що оточує жир.
Здатність жирів утворювати емульсію залежить від природи жиру, температури його плавлення, ступеня подрібнення і наявності емульгаторів.
Чинники, що визначають емульгуючу здатність жирів:
- природа жиру;
- температура плавлення;
- ступінь подрібнення;
- температура середовища;
- наявність емульгаторів.
Свинячий жир емульгується краще яловичого, оскільки легше подрібнюється і плавиться при нижчих температурах. Температура середовища виконує роль важливого емульгуючого чинника при утворенні водно-жирових дисперсійних систем.
Підвищення температури до рівня, який забезпечує зменшення величини поверхневого натягу на межі розділу фаз «жир-вода» до нуля, дає можливість одержати взаємне перемішування рідин і утворення емульсій.
Емульсія може бути стійкою тільки за наявності речовин-емульгаторів, які, адсорбуючись на поверхні крапель жиру, перешкоджають їх злипанню. В м’ясних системах такими емульгаторами з виявленою поверхневою активністю є природні складові частини жирів – лецитин, холестерин, моногліцериди, а також солерозчинні білки м’язової тканини.
Взаємодія жир-білок-вода здійснюється завдяки наявності великої кількості гідрофільних і гідрофобних груп в білках. Гідрофобні групи утворюють на зовнішній поверхні крапельок жиру міцний адсорбційний шар, який виконує роль бар’єру, перешкоджаючого коалесценції жиру.
Плівки білків є, по суті, білковими гелями і одночасно емульгаторами. Еластичні і механічні властивості цього шару визначають стабільність емульсії і, як наслідок, якість м’ясних виробів. Таким чином, білок виконує важливу структурну роль в процесі отримання емульсій.
На емульгуючі властивості білка впливають його вид, концентрація, розчинність і гідрофобність, а також величина рН і іонна сила розчину.
Білки м’яса відрізняються своїми емульгуючими властивостями, причому міозин має найбільшу емульгуючу здатність.
Максимальна емульгуюча місткість міофіб рилярних білків виявляється при рН 6-8, а саркоплазматичних – при рН 5,2 .Збільшення іонної сили за рахунок введення кухарської солі сприяє ростy емульгуючої місткості саркоплазматичних білків при вказаному рН, міофібрилярних – в інтервалі рН 5-6.
Оскільки емульгуюча здатність білка обмежена, важливе значення для стабільності емульсії має співвідношення в системі солерозчинних білків і жиру. Оптимальним вважається співвідношення білок:жир:вода, рівне 1:0,8: (3-5).
Зменшення змісту солерозчинних білків в системі чи надмірне введення жиру порушує стабільність емульсії через дефіцит гідрофобних угрупувань, що взаємодіють з жировими краплями.
При надмірному вмісті солерозчинних білків утворюються стійкі емульсії, проте органолептнчні показники погіршуються через підвищену сухість і жорсткість продукту.
Вказані обставини необхідно враховувати при куттеруванні фаршу, оскільки тривалість процесу і ступінь подрібнення м’язових і жирових тканин зумовлює рівень стабільності м’ясних емульсій
Властивості емульсій оцінюють за такими показниками, як стабільність, емульгуюча активність білка, флотаційна стійкість і т. ін.
При оцінці емульсивних властивостей білків і полісахаридів розрізняють поняття «емульгатори» і «стабілізатори». Емульгатори — речовини, які сприяють утворенню і підвищенню стійкості емульсії. Ефективні емульгатори — міцелоутворюючі ПАР, розчинні високомолекулярні речовини, деякі високодисперсні тверді тіла. Дія емульгаторів на межі поділу двох рідких фаз базується на утворенні навколо глобул дисперсної фази адсорбційних оболонок з високою структурною в’язкістю (структурно-механічного бар’єру), які перешкоджають зближенню глобул і їх коалесценції або флокуляції. Стабілізатори — хімічні речовини, що підвищують стійкість продукту до впливу факторів оточувального середовища (антиоксиданти, інгібітори). Деякі білки володіють властивостями як емульгаторів, так і стабілізаторів, що найбільш важливо при виробництві харчових емульсій.
Міцність утримання жиру в м’ясній емульсії характеризується жироутримуючою здатністю
Жироутримуюча здатність фаршу визначається як різниця між вмістом жиру у фарші і кількістю жиру, що відділився в процесі термічної обробки.
Leave a Reply