Приступая к рассмотрению ФТС составных частей мяса следует напомнить, что наибольшее технологическое значение имеют мышечная, жировая и соединительная ткани, их количественное соотношение, качественный состав и условия обработки.

Мышечная ткань является основным функциональным компонентом мясного сырья и источником белковых веществ и состоит из мышечных волокон - своеобразных многоядерных клеток вытянутой формы (Рис. 35). В свою очередь мышечное волокно содержит множество миофибрилл, саркоплазму и сарколемму - оболочку.

Миофибриллы - основные сократительные элементы мышечного волокна - представляют собой молекулярный уровень мышцы, характеризуются поперечной исчерченностью, создаваемой структурными элементами миофибриллы - саркомерами.

1.Мышечная ткань

2.Мышечные волокна

3. Мышечное волокно

4. Миофибриллы

5. Саркомер

Рис. 35

Саркомер представлен солерастворимыми контрактильными белками актином и миозином (Рис. 35). При сокращении волокна происходит сближение тонких нитей актина и втягивание миозина, с образованием актомиозинового комплекса, при этом длина саркомера уменьшается на 20-50%.

Кроме актина, миозина и актомиозина в миофибриллах присутствуют также тропомиозин, тропонин, альфа- и бета-актинин, М- и С-протеин, десмин. Миофибриллярные белки солерастворимы, являются хорошими эмульгаторами.

Изоэлектрическая точка основных белков миозина и актина составляет, соответственно, 5,4 и 4,7; температура денатурации 45-50 и 50-55°С.

Стабильность качественных характеристик мясопродуктов во многом зависит от количественного содержания и состояния миозина и актина.

Вторая группа белков мышечной ткани - белки саркоплазмы: миоген (20%), глобулин-Х (10-20%), миоальбумин, миоглобин и кельмодулин. Белки - водорастворимы, большая часть - полноценна, обладает высокой водосвязывающей способностью.

Особый интерес представляет миоглобин, обеспечивающий формирование привлекательного цвета у мясопродуктов.

Сарколемма мышечного волокна состоит из эластина. Как, уже отмечалось, совокупность мышечных белков ответственна за эффективность образования мясных эмульсий, с которыми имеют дело специалисты в колбасном производстве и которые называют фаршем вареных колбас, сосисок и сарделек.

Известно, что количественное содержание белка в системе, его качественный состав, условия среды -все это предопределяет степень стабильности получаемых мясных систем, влияет на уровень водосвязывающей, жиропоглощающей и эмульгирующей способности, на структурно-механические и органолептические характеристики, на выход готовой продукции и т. д.

В частности, чрезмерное увеличение содержания мышечного белка в эмульсии сопровождается ухудшением консистенции (повышением жесткости) готовых изделий; снижение концентрации - приводит к образованию бульонных и жировых отеков, появлению рыхлости, падению выхода.

Понять сущность приведенных примеров можно лишь после рассмотрения ФТС мышечных белков.

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 (жиропоглощающая и жироудерживающая способности), а также поверхностно-активные свойства (образование пен и эмульсий).

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 Aw, 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. 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.

Является очевидным, что знание" функциональных свойств белоксодержащего сырья и способов их модифицирования дает возможность направленно регулировать качественные характеристики готовых изделий. Детальное рассмотрение влияния различных технологических факторов на процесс эмульгирования мяса будет представлено ниже.

Жировая ткань - составляет в мясе до 30% и является разновидностью рыхлой соединительной ткани, в которой находятся жировые клетки, состоящие из триглицеридов, в структуре которых преобладают неполярные углеродные группировки. 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 частности, 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), вводимых в рецептуру фарша;

- 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;

- воздействия ультразвуковых колебаний на систему "легкоплавкий жир-вода" в присутствии эмульгаторов. Полученные эмульсии при содержании жира 10-15% обладают мазеобразной консистенцией и не теряют устойчивости при нагреве и последующем охлаждении.

При приготовлении мясных эмульсий следует иметь в виду, что её стабильность предопределяется несколькими факторами. В первую очередь необходимо учитывать количественное содержание мышечных солерастворимых белков в фарше: чем их больше, тем выше эмульгирующая способность и, соответственно, доля жира в фарше. В случае дефицита мышечных белков хорошие результаты дает введение в систему изолированных соевых белков, которые характеризуются высокой водо-, жиросвязывающей и эмульгирующей способностью, и обеспечивают получение стабильных мясных эмульсий.

Композиции, содержащие белок Супро 500Е, 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.

Стабильность колбасных эмульсий зависит от условий технологической обработки сырья. При приготовлении эмульсии необходимо обеспечить максимальное участие жира в процессе эмульгирования, а для этого требуется контроль за порядком введения ингредиентов в куттер (жир добавляют после растворения солерастворимых мышечных белков), 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.

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

В колбасном производстве коллагенсодержащее сырьё наиболее эффективно можно использовать в виде белковых стабилизаторов, эмульсий, либо в качестве предварительно облагороженного компонента рецептур низкосортных мясных изделий, преимущественно, из субпродуктов. В качестве примера можно рассмотреть несколько вариантов технологического применения свиной шкурки.

Вариант I. Изготовление белкового стабилизатора из свиной шкурки

Свиную шкурку используют в сыром или вареном виде.

а) Приготовление белкового стабилизатора из сырой шкурки.

Зачищенную свиную шкурку промывают водой, измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, смешивают с 50% воды и гомогенизируют на эмульситаторах либо коллоидной мельнице. Полученную массу выдерживают при 2-4 градусах С в течение 10-24 часов, затем вновь измельчают на волчке с диметром отверстий решетки 2-3 мм и вводят в рецептуры вареных колбас I и II сорта взамен основного сырья.

б) Приготовление белкового стабилизатора из вареной шкурки.

Зачищенную свиную шкурку помещают в кипящую воду (соотношение 1:1,5) и варят 6-8 часов при температуре 90-95 градусов С, затем пропускают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, гомогенизируют на коллоидной мельнице с добавлением 50% к массе сырья бульона; полученную массу охлаждают до 2-4 градусов С в течение 10-24 часов, вторично измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм и вводят в рецептуры вареных колбас I и II сорта.

Необходимо иметь в виду, что наличие в рецептурах колбас свыше 15% коллагена соединительной ткани вызывает понижение стабильности сырого фарша, образование отёков желе, морщинистость наружного слоя и плохую снимаемость оболочки у готовых колбасных изделий.

Вариант II. Изготовление эмульсий на основе свиной шкурки

а) Эмульсия с высокой ВСС.

Свиную шкурку варят в воде, охлаждают, измельчают на волчке, после чего гомогенизируют на куттере, добавляя 50% к массе сырья воды и 3% соевого изолята.

Полученную массу вводят в рецептуры сосисок и вареных колбас в количестве 5-7%.

б) Эмульсия с высокими эластично-пластическими свойствами.

Свиную шкурку (33%) варят в воде, охлаждают, измельчают на волчке, после чего гомогенизируют на куттере, добавляя 33% воды и 30% свиного шпика (жирной свинины) и 4% соевого изолята.

Полученную массу вводят в рецептуры сосисок, вареных колбас, ливерных колбас, паштетов.

Комплексное использование соевого изолята, имеющего высокую эмульгирующую и водосвязывающую способность, со свиной шкуркой либо другими видами низкофункционального коллагенсодержащего сырья даёт возможность существенно улучшить свойства мясных эмульсий, обогатить аминокислотный состав белкового компонента, расширить технологические возможности использования побочного белкового сырья, обеспечить высокую экономическую результативность работы предприятия.

Данные, характеризующие конкретные показатели функционально-технологических свойств субпродуктов II категории и вторичного белоксодержащего сырья, будут представлены в последующих разделах.