Белковые препараты и пищевые добавки в мясной промышленности

Изобретение относится к мясной промышленности, в частности к производству комбинированных мясных продуктов на основе рационального использования белков растительного и животного происхождения. Сущность изобретения: белковая добавка для производства мясных продуктов содержит плазму крови КРС, сухое обезжиренное молоко, ферментный препарат протосубтилин Г10Х и белковый препарат чечевицы при следующем соотношении компонентов, мас.%: белковый препарат чечевицы 35 — 45; плазма крови КРС 35 — 35; сухое обезжиренное молоко 15 — 25; протосубтилин Г10х 0,45 — 0,55. 3 ил., 6 табл.

Изобретение относится к мясной промышленности, в частности к производству комбинированных мясных продуктов на основе рационального использования белков растительного и животного происхождения.

Известны пищевые добавки на основе растительного сырья (хлопчатника, арахиса, рапса и др.) [1] Недостатками предложенных добавок применительно к отечественной отрасли являются ограничения объемов их (до 10%), не высокие органолептические свойства продукта.

Наиболее близкой по технической сущности является белковая добавка для мясных изделий [2] включающая растительный и молочный белки, жир и воду. Добавка имеет жидкую консистенцию и состоит из соевого белка или белка подсолнечника 8 12% казеината натрия 2 4% костного пищевого жира 10 — 5% крови пищевой стабилизированной или 50%-ного водного раствора форменных элементов крови в качестве 55 65% а остальное вода.

Недостатками известного состава белковой добавки являются невысокие функциональные и биологические свойства, а также ограниченные ресурсы отечественного производства.

Технической задачей изобретения является улучшение биологических и функциональных свойств продукта, удешевление производства за счет снятия импортного и применения недорогостоящих источников сырья отечественного производства.

Технический результат достигается тем, что в белковой добавке для производства мясных продуктов, включающей растительные и молочные белки, а также белки крови, новое в том, что в качестве растительного белка используют белковый препарат чечевицы, молочного белка сухое обезжиренное молоко, белков крови плазму КРС, при этом добавка дополнительно обработана ферментным препаратом протосубтилин Г10Х при следующем соотношении компонентов, мас.

Белковый препарат чечевицы (БПЧ) 35 45 Плазма крови КРС 35 45 Сухое обезжиренное молоко 15 25 Ферментный препарат Протосубтилин Г10Х 0,45 0,55 Белковый препарат чечевицы (БПЧ), не уступающий по своему амнокислотному составу соевому белку [3] получается по известной технологии [4] из чечевицы, имеющей достаточные сырьевые ресурсы в стране [5] Остальные компоненты плазма крови и сухое обезжиренное молоко дополняют недостающую несбалансированность аминокислот и известны в применении ряда полноценных продуктов [6] На первом этапе данной работы применены математические методы, позволяющие моделировать и имитировать технологические свойства. Для упрощения критерием оптимизации был выбран аминокислотный скор, характеризующий наиболее полезную часть пищевого белка, отвечающий идеальным физиологическим нормам питания.

Реализации модели и приведенные расчеты позволили определить следующее оптимальное соотношение компонентов смеси, мас.

Белковый препарат чечевицы 39,5 Плазма крови КРС 40,0 Сухое обезжиренное молоко 20,0
Протосубтилин Г10Х 0,5
При таком соотношении аминокислотный состав приближается к идеальному белку, сбалансированность его значительно превосходит прототип, хотя по сумме незаменимых аминокислот она уступает.

В результате комбинирования и рационального использования сырья получена белковая добавка, обладающая следующим химическим составом (табл. 2).

Как видно из данных табл. 2 предлагаемая смесь имеет более высокое содержание полноценных белков.

Для повышения функциональной и биологической ценностей использовали ферментную обработку белковой добавки.

В результате экспериментальных исследований в ряде протеолитических препаратов микробного и животного происхождения отобран протосубтилин Г10Х (нейтральный), вырабатываемый отечественной промышленностью на основе бактерий Baciluc subtilis, уровнем общепротеолитической активности 46 ед/г.

Гидролиз смеси вели при естественном значении pH (5,2), в течение 10 12 ч. при температуре 40 50oC и гидромодуле белок-вода 1 4.

Основные показатели процесса по изменению содержания белковых веществ представлены на фиг. 1.

Как видно на фиг. 1 исследуемый препарат обладает специфичностью и имеет сродство к белковым фракциям исследуемой добавки. Это подтверждается анализом накапливаемых продуктов суммарных аминокислот и пептидов. При этом следует отметить преобладание суммарных аминокислот. Эффект, вероятно, связан не только с известными свойствами микробных ферментов, но и с гетерогенностью ферментных комплексов в препарате.

Суммарный эффект действия препарата протосубтилин Г10Х оценивается снижением содержания высокомолекулярных белков в 2,5 раза, при этом в среде образуется около 30% пептидов и 70% свободных аминокислот. Трансформация структуры белков тесно связана с функциональностью системы, которая формируется в процессе деструкции белка и лимитируется продолжительностью и дозировкой препарата факторы на практике несущие функции управления процессом.

На втором этапе были экспериментально определены условия ферментативной обработки смеси для получения продукта с высокими биологической ценностью и функциональностью.

Для этого предварительно смешивали белковый препарат чечевицы, плазмы крови и сухого обезжиренного молока в соотношении 40 40 20, добавляли воду при гидромодуле 1 10 и вели обработку белковой смеси в течение 5 6 ч, при 40 50oC. Температурные пределы связаны со свойствами ферментного препарата и беков смеси.

На фиг. 2 видно (где концентрация субстрата в гидролизате остается постоянной 10% а концентрация фермента меняется от 0,01 до 0,2% к массе субстрата), что концентрация субстрата обеспечивает насыщение активного центра ферментов при значениях больше 10% (E/S 0,005). При этом различные соотношения обеспечивают синхронные изменения прироста аминного азота во времени с максимумом к 4 5 ч. гидролиза. Продолжительность реакции меньше 4 ч. не обеспечивает максимального расщепления субстрата, а более 5 к росту продуктов не ведет.

Исследование влияния концентрации фермента показало (фиг. 3, где концентрация фермента в гидролизате остается постоянной 0,05% а концентрацию субстрата меняем от 5 до 25 мас.), что скорость реакции пропорционально увеличивается, при этом массовая доля фермента 0,05% (E/S 0,005) является предельной, выше которой эффект реакции не растет, что приводит к неоправданному расходу препарата и удорожанию процесса, менее не дает максимального накопления продуктов. Таким образом, оптимальной дозировкой препарата является 0,5 г на 100 г смеси.

Полученная в оптимальных условиях модифицированная белковая добавка отличается от исходной смеси фракционным составом белков (водорастворимая фракция составляет 26 32% солерастворимая 38 40% щелочераствормая 30 — 32%).

Было обнаружено, что гидролизат не имеет горького привкуса, обладает высокой растворимостью. Оценка аминокислотного состава показала, что сумма аминокислот составляет 2,38 мг на 1 см3 гидролизата. При этом модифицированная белковая композиция отличается как хороший источник незаменимых аминокислот, составляющих половину суммы (в к общему: изолейцин 3,648; лейцин 7,54; лизин 6,332; метионин+цистин 2,242; фенилаланин 8,606; триптофан 1,336; треонин 4,954) и находящихся в среде в свободном состоянии.

Фермент инактивировали путем нагревания смеси до 70 75oC и выдержки при заданной температуре в течение 15 20 мин.

Установлено, что при термической обработке эмульсия добавки показывает высокую прочность в течение 1,5 ч при 85 90oC показатель существенно не меняется.

Один из показателей пищевой ценности белков доступность к перевариваемости ферментами желудочно-кишечного тракта, определяемая по скорости in vitro. Показано, что предложенная нами модифицированная белковая добавка имеет перевариваемость на уровне 67 70% таким образом, она обладает высокой биологической ценностью и функциональностью. Исследование микробиологических показателей и свойств продукта при хранении показало, что продукт удовлетворяет условиям производства и предъявленным нормам, имеет длительный срок хранения при сохранении высоких потребительских свойств.

В дальнейшем нами были изучены возможности применения модифицированной белковой композиции при производстве мясных фаршевых изделий.

С этой целью были определены (табл. 3) функциональные и реологические свойства модельного фарша с заменой части мяса на белковую добавку.

Анализ результатов показывает, что с увеличением содержания белка в фарше (при замене мяса до 20%) улучшается содержание связанной влаги до 66,1% жироудерживающая способность до 83,4%
Предельное напряжение сдвига белкового геля несколько выше, чем мясных фаршей, что объясняется их низкой влажностью. Но при последующем их введении в мясной фарш они способствуют снижению этого показателя на 55 Па.

Для оценки органолептических данных и проведения физико-химических исследований изделий с добавлением белковой добавки была отработана технология приготовления вареных колбас. Согласно рецептуре, 20% мяса было заменено эквивалентным по заменяемому белку количеством белковой добавки.

Продукт вырабатывали по традиционной технологии в соответствии с ТУ 23670-79.

Результаты показали, что готовые изделия имели хороший товарный вид, консистенцию, цвет, вкус и запах. Колбасные изделия отвечали нормам технических документов по химическим и технологическим характеристикам. Опытные образцы с применением белковой добавки отмечались от контрольного высоким содержанием влаги (73,5% против 73,2%), бека (18,1 17,9%), жира (6,7 6,0%) и выходом (116,1 115,5). Ожидаемый экономический эффект при внедрении новой белковой добавки в технологию вареных колбас составит 74 тыс. руб на одну тонну готовых изделий по ценам мая 1993.

Ниже приводим сравнительную характеристику белковой добавки с прототипом.

а) Предлагаемая добавка исключает применение сои и включает перспективный отечественный источник растительных белков чечевицу, белки которой имеют улучшенный а/к состав, а функциональные свойства гораздо превосходят белки сои (табл. 4).

При этом следует отметить, что в случае применения белков подсолнечника в составе добавки по прототипу ее биологические и функциональные свойства уступают приведенным в табл. 4 белковым добавкам, особенно предлагаемой (Салаватулина Р.М. Любенко В.И. Использование растительных белков в колбасном производстве: Обзорная информация. М. ЦНИИТЭИмясмолпром, 1982, 27 с.).

б) Введение в состав добавки по прототипу стабилизированной пищевой крови или 50% -ного водного раствора форменных элементов крови из-за темно-красной окраски ограничивает возможность использования в составе мясных продуктов, особенно сортовых колбас, мясных оригинальных и специальных изделий.

Предлагаемая добавка имеет желтовато-бежевый цвет, с запахом, характерным для мясо-растительных продуктов, практически не имеет ограничений по применению в составе различных мясопродуктов, в том числе высокосортных. Она может служить прекрасной белковой основой для получения чисто белковых паст, белково-жировых эмульсий.

в) В лаборатории кафедры технологии мяса и мясных продуктов ВГТА были получены опытные образцы белковых добавок предлагаемой и известной по прототипу ( авт. св. N 1132897). Готовые добавки были исследованы на перевариваемость in vitro по методу, описанному в литературе (Журавская М.К. Алехина Л. Т. Отряшенкова Л.М. Исследование и контроль качества мяса и мясопродуктов. М. Агропромиздат, 1985, 29 с.). Показано, что на лабораторной установке перевариваемость пищеварительными ферментами предлагаемой добавки на 8 10% выше, чем по прототипу. Полученные данные свидетельствуют о более высокой биологической ценности разработанного варианта.

г) К дополнительным преимуществам следует отнести и использование в качестве молочных белков беков сухого обезжиренного молока, которое, как известно, содержит в своем составе и сывороточные белки, более полноценные, чем казеиновые. А использование плазмы крови исключает неполноценный белок — гемоглобин, содержащийся в стабилизированной крови или форменных элементах. В связи с этим, предлагаемая добавка более приближена к идеальному белку по шкале ФАО/ВОЗ, чем описанная в прототипе. Суммарное количество незаменимых аминокислот в предлагаемой добавке 38,38, а в прототипе 40,98 43,66.

д) Следует также отметить, что предлагаемая добавка практически не содержит жира, хотя ее белковые компоненты прекрасно эмульгируются с ним. Это также раскрывает большие перспективы предлагаемого решения, так как ее введение позволяет регулировать содержание жира и белка в любом соотношении, а следовательно может имитировать виды основного сырья, являющиеся дефицитными (например, полужирную свинину путем предварительного эмульгирования с жиром в соответствующих массовых соотношениях).

е) Содержание костного жира в добавке по прототипу ограничивает сроки хранения из-за окислительных процессов, требует к хранению определенных условий. Наличие достаточного количества влаги создает условия для развития микробиологических процессов и скорой порчи продукта при хранении. Срок хранения предлагаемой добавки 1 год.

Пример 1. Последовательно смешивали белковые препараты чечевицы, плазмы крови КРС, сухое обезжиренное молоко в мас. 45 35 19,5, обрабатывали протосубтилином Г10Х, в количестве 0,5 мас.

При таком соотношении компонентов белковая добавка по своему аминокислотному составу удовлетворяет требованиям ФАО/ВОЗ и обладает высокой биологической ценностью (табл. 6).

Пример 2. Последовательно смешивали белковые препараты чечевицы, плазмы крови КРС, сухое обезжиренное молоко в мас. 39,5 40 20, обрабатывали протосубтилином Г10х, в количестве 0,5 мас.

Полученная белковая добавка отличается высоким фракционным составом белков: водорастворимая фракция составляет 26 32% солерастворимая 38 40% щелочерастворимая 30 32% по аминокислотному составу отвечает требованиям ФАО/ВОЗ (табл. 6).

Пример 3. Последовательно смешивали белковые препараты чечевицы, плазмы крови КРС, сухое обезжиренное молоко в мас. 35 45 19,5, обрабатывали протосубтилином Г10х, в количестве 0,5 мас.

Полученная таким образом белковая добавка имеет полный набор незаменимых аминокислот, отвечает требованиям ФАО/ВОЗ и отличается высокой функциональностью (табл. 6).

Остальные примеры по приготовлению белковой добавки сведены в табл. 5 и 6.

Примеры 4 6.

Как видно из табл. 6 в случаях I, II, III белковые добавки по своему амнокислотному составу отвечают требованиям ФАО/ВОЗ, в случаях IV, V, VI значительно уступают по сбалансированности и не в полной мере удовлетворяют требованиям ФАО/ВОЗ.

Литература:
1. Степанов А. Э. Производство новых видов мясных изделий за рубежом: Обзорная информация. М. АгроНИИТЭИММИ 1991, 32 с. (мясная пром-ть).

2. Авторское свидетельство N 1132897, кл. A 23 1/31. Пищевая добавка для мясных изделий/ Мицык В.Е. Фиргер И.Л. Самофалова Л.А. и др. Опубл. в 1985.

3. Покровский А.Л. Химический состав пищевых продуктов. М. ВО «Агропромиздат», 1987.

4. Авторское свидетельство N 1741730, кл. F 23 1/14 Способ получения белка из растительного сырья /Крылова В.Б. Ступин В.Э.(СССР). N 4879083; Заявлено 01.11.90; Опубл. 23.06.92. Бюл. N 23.

5. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи. М. Экономика, 1952, 93 с.

6. Антипова Л.В. Жеребцов Н.А. Биохимия мяса и мясных продуктов: Учебное пособие. Воронеж, изд-во ВГУ, 1991, 184 с.

7. Анди Б.Б. Основы линейного программирования: пер. с англ. М. Радио и связь, 1989, 176 с. ил.

Формула изобретения

Белковая добавка для производства мясных продуктов, включающая растительный и молочные белки, а также белок крови, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ферментный препарат протосубтилин Г10X, а в качестве растительного белка белковый препарат чечевицы, в качестве молочного белка — сухое обезжиренное молоко и в качестве белка крови плазму крови крупного рогатого скота, при следующем соотношении компонентов, мас.

Белковый препарат 35 45
Плазма крови КРС 35 45
Сухое обезжиренное молоко 15 25
Протосубтилин Г10Х 0,45 0,55щ

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5