Влияние казеината натрия, растворимого низкокальциевого копреципитата и изолированного соевого белка на свойства фарша вареных колбас зависит от содержания в рецептуре мышечной, жировой, соединительной тканей и добавленной воды.

Применение до 4 % молочных и соевого белков практически не изменяет химического состава фарша при использовании как размороженного, так и охлажденного сырья (табл. 88).

Таблица 88

При увеличении дозы молочных и соевого белков до 6 % повышается влажность фарша (на 1,5...2 %) и уменьшается содержание общего белка (на 0,8...1,5 %). При этом снижается вязкость, увеличиваются соотношения влага : жир, влага : белок при практически постоянном соотношении жир : белок.

Основное влияние на химический состав фарша оказывает содержание в рецептуре мышечной и жировой ткани.

Уменьшение содержания мышечной ткани за счет жировой ведет к резкому снижению содержания влаги и белка в фарше, повышению кислотности, содержания жира и коллагена. Уменьшение содержания мышечной ткани за счет соединительной способствует снижению влажности фарша, повышению содержания жира и обшего белка. Каждый процент увеличения соединительной ткани уменьшает содержание влаги в фарше на 0,22 % и увеличивает содержание жира на 0,14 %. Соотношение жир : белок в этом случае практически постоянно.

Изменения химического состава фарша в зависимости от количества добавленной воды заключаются в увеличении содержания влаги при постоянном соотношении жира и белка.

Количество солерастворимого белка в фарше коррелирует с содержанием мышечной ткани в рецептуре и с увеличением содержания молочных и соевого белков уменьшается.

При повышении количества добавленной воды доля солерастворимых белков в общем белке увеличивается благодаря снижению количества последнего при разбавлении системы водой.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ФАРША

На величину рН фарша влияет рН исходного мясного сырья, в значительно меньшей степени вид и количество белковых препаратов. рН фарша увеличивается при использовании казеината натрия, уменьшается при использовании низкокальциевого копреципитата (табл. 89) и практически постоянен при использовании соевого изолята (табл. 90).

Таблица 89

Таблица 90

Эффективная вязкость фарша в наибольшей степени коррелирует с содержанием мышечной ткани в рецептуре и, как следствие, с содержанием общего белка, в том числе мясного, в фарше. Минимальное значение эффективной вязкости наблюдается в фарше с максимальным содержанием жира и минимальным воды и белка, что свидетельствует о том, что жир в колбасном фарше является основным пластифицирующим компонентом. С увеличением содержания коллагена до 6...12 % вязкость снижается, а при 18 % коллагена повышается.

Способность фарша связывать и удерживать воду, жир и устойчивость его при термической обработке изменяются в зависимости от морфологического состава и термического состояния сырья, рН, содержания белка, жира, влаги в фарше и их соотношений. Решаюшее влияние на функциональные свойства фарша оказывает содержание мышечной и жировой ткани в рецептуре и содержание белка и жира в фарше. Увеличение содержания мышечной ткани увеличивает влагосвязываюшую способность сырого фарша и влагоудерживающую способность фарша после термической обработки. При увеличении количества жировой ткани при соответствующем снижении содержания мышечной влагосвязывающая и влагоудерживающая способность и устойчивость фарша снижаются.

Количество связанного жира зависит от содержания жира в фарше и повышается с его увеличением.

ВЛАГОСВЯЗЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Наибольшее влияние на влагосвязывающую способность фарша оказывает содержание общего белка, в том числе мышечного, с увеличением которого влагосвязывающая способность увеличивается. При этом нельзя не учитывать содержание жира. С увеличением содержания жира прирост влагосвязывающей способности на единицу белка снижается. Максимальную влагосвязывающую способность имеет фарш, содержащий максимальное количество белка и минимальное жира, минимальную влагосвязывающую способность имеет фарш с минимальным количеством белка и жира (рис. 24).

Рис. 24. Зависимость влагосвязывающей способности фарша от содержания белка и жира:
а для копреципитата; б для казеината натрия;
1 - 4 % жира к массе фарша; 2 - 14 % жира; З - 24 % жира; 4 - 34 % жира; 5 - 44 % жира

При содержании жира в фарше выше 25...34 % влагосвязывающая способность снижается с увеличением содержания белка, что можно отчасти объяснить незначительным содержанием влаги в системе. Однако скорее это свидетельствует о том, что белкам более свойственны эмульгирующие функции и вода расходуется на обеспечение гидрофобного взаимодействия белков и жиров.

Применение копреципитата ведет к постоянному росту влагосвязывающей способности фарша независимо от его химического состава до содержания в фарше 34 % жира (см. рис. 24).

При применении казеината натрия отмечается более крутой рост влагосвязывающей способности при низком содержании жира в фарше. Так, при 4 % жира замена 50 % мясных белков казеинатом ведет к увеличению влагосвязывающей способности почти на 30 %, а при содержании уже 14 % жира влагосвязывающая способность фарша снижается тем больше, чем выше уровень замены мясных белков. При содержании более 25 % жира влагосвязывающая способность фарша, содержащего казеинат натрия, резко снижается (см. рис. 24).

Увеличение дозы соевого белка приводит к росту влагосвязывающей способности фарша независимо от уровня содержания белка и жира. Однако величина прироста влагосвязывающей способности при замене мясного белка соевым зависит от количества жира и белка в фарше. При меньшем уровне общего белка и жира прирост влагосвязывающей способности меньше. Так, использование каждых 20 % соевого белка при 8 % общего белка и 5 % жира приводит к увеличению влагосвязывающей способности на 0,4 %, а при 35 % жира и том же уровне общего белка 1,3 %. Такое количество соевого белка в сырье при 12 % общего белка и тех же уровнях жира приводит к увеличению влагосвязывающей способности соответственно на 1,3 и 2,2 % (рис. 25). Наибольшее положительное влияние на влагосвязывающую способность фарша оказывает казеинат натрия при низком содержании жира, затем - растворимый низкокальциевый копреципитат, незначительно уступает ему соевый изолят.

Рис. 25. Влияние содержания жира, белка
на влагосвязывающую способность фарша:
1 - 5 % жира к массе фарша; 2 - 15 % жира;
3 – 25 % жира; 4 – 35 % жира

Роль соединительнотканных белков в связывании воды в сыром фарше менее значима по сравнению с мышечными, молочными и соевым. Молочные и соевые белки превосходят соединительнотканный по способности связывать воду в фарше. Наибольший прирост влагосвязывающей и влагоудерживающей способности при замене мясного белка соевым изолятом, копреципитатом, казеинатом наблюдается в фарше с низким содержанием белка, высоким содержанием соединительнотканных белков и жира.

Увеличение количества соединительнотканного белка способствует снижению влагосвязывающей и влагоудерживающей способности фарша в большей степени при использовании охлажденного сырья. Увеличение гидрофильности белков соединительной ткани размороженного мяса приводит даже к повышению влагосвязывающей способности фарша при высоком содержании коллагена в сырье.

ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Влагоудерживающая способность фарша, подвергнутого термической обработке, увеличивается с повышением содержания общего белка и уменьшается с увеличением количества жира.

Несмотря на постоянный рост при увеличении количества белка влагоудерживающая способность фарша после тепловой обработки на 10...15 % ниже (в зависимости от содержания жира), чем влагосвязывающая способность сырого фарша. Последний показатель скорее характеризует не фактическую, а потенциальную возможность системы связывать определенное количество воды.

Более низкие значения влагоудерживающей способности по сравнению с влагосвязывающей объясняются, по-видимому, тем, что при тепловой обработке белки отделяют часть влаги.

Влияние молочно-белковых концентратов и соевого белка на влагоудерживающую способность фарша в значительной степени зависит от количества жировой ткани в рецептуре и соотношения жир : белок в фарше. При повышении уровня общего белка влагоудерживающая способность фарша повышается. Если при этом увеличивается и содержание жира в фарше, то влагоудерживаюшая способность при использовании копреципитата продолжает повышаться, но с меньшей скоростью, а при использовании казеината понижается.

Наибольшее снижение влагоудерживающей способности фарша при использовании казеината натрия отмечено при максимальном содержании жира и минимальном белка (рис. 26). Изолированный соевый белок уступает мясному белку по способности удерживать влагу при содержании жира в фарше примерно до 10 %, а при содержании жира более 11 % замена мясного белка соевым увеличивает влагоудерживающую способность нагретого фарша.

Рис. 26. Зависимость влагоудерживающей способности фарща от содержания в нем белка и жира:
а для копреципитата; б для казеината натрия;
1 - 4% жира к массе фарша; 2 - 14% жира; 3 - 24% жира; 4 - 34% жира; 5 - 44% жира

При использовании около 6 % соевого белка  влагоудерживающая способность фарша при всех уровнях жира практически одинакова (рис. 27).

Рис. 27. Зависимость влагоудерживающей способности
фарша от содержания жира при содержании общего белка 12 %:
1 - 5 % жира к массе фарша; 2 - 15% жира; 3 - 25% жира; 4- 35% жира

Сравнение влияния молочных и соевого белков на влагоудерживающую способность фарша в сравнении с мышечными и соединительнотканными белками показывает, что копреципитат (в большей степени) и соевый белок превосходят соединительнотканный по способности удерживать воду, а казеинат натрия уступает им.

Наибольшее положительное влияние на влагоудерживающую способность фарша оказывает растворимый низкокальциевый копреципитат, затем соевый изолят; казеинат натрия снижает влагоудерживающую способность фарша.

ЖИРОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Жироудерживающая способность фарша, содержащего молочные белки, после термической обработки повышается с ростом содержания жира (рис. 28). При этом соотношение жир : белок увеличивается, влагосвязывающая способность фарша снижается. Это значит, что при приготовлении фарша наряду с влагосвязыванием белки участвуют в жиросвязывании и эти процессы при определенных условиях имеют противоположную направленность.

Рис. 28. Зависимость жироудерживающей способности
фарша от содержания в нем белка и влаги:
1 - 45 % влаги к массе фарша; 2 - 55 % влаги; 3 - 65 % влаги; 4 - 75 % влаги

Отмечен одновременный рост и оптимальные значения влагосвязываюшей и жироудерживающей способности фарша (несмотря на снижение темпов прироста) при повышении содержания общего белка и жира соответственно до 11,7 и 33.7 % при использовании охлажденного сырья и до 9,7 и 25 % при использовании размороженного сырья.

При таком соотношении белка и жира влагосвязывающая способность, достигнув около 53 % к массе фарша, оставалась постоянной.

При увеличении содержания воды более 62 % жиросвязывающая способность фарша снижается с ростом количества белка. При влажности 59 % и любом содержании белка в фарше наблюдается постоянное значение жиросвязывающей способности фарша, равное примерно 27 % к массе фарша. Эти данные свидетельствуют о том, что с точки зрения рационального использования сырья, то есть связывания единицей белка максимального количества жира и влаги, целесообразно содержание в фарше вареных колбас примерно 10...12 % белка, 25...30 % жира, 60 % влаги.

Влияние молочно-белковых концентратов на жироудерживающую способность зависит от содержания общего белка, влаги и влагоудерживающей способности системы.

Казеинат натрия является значительно более эффективным эмульгатором по сравнению с копреципитатом и по способности взаимодействовать с жиром превосходит все другие белковые вещества фарша. Это приводит к дисбалансу развития влагосвязывающей и жироудерживающей способности при содержании в фарше жира более 15...18 % и повышенных доз казеината натрия. Поэтому в таких случаях необходимо дополнительно применять вещества, повышающие влагосвязывающую способность и вязкость фарша для обеспечения оптимального развития его влагаи жиросвязывающей способности.

Растворимый низкокальциевый копреципитат, являясь менее эффективным эмульгатором, чем казеинат натрия, по способности связывать жир в фарше уступает соединительнотканному белку, но превосходит белок мышечной ткани.

Жироудерживающая способность системы при всех уровнях использования соевого белка снижается (рис. 29).

Рис. 29. Зависимость жироудерживающей
способности фарша от содержания влаги, белка:
1 - 50% влаги к массе фарша; 2 – 60% влаги; 3 - 70% влаги

Минимальная жиросвязывающая способность наблюдается в фарше с максимальным уровнем белка и жира.

В процессе удержания жира в фарше при термической обработке изолированный соевый белок уступает мясному, в том числе соединительнотканному. Соединительнотканный белок превосходит копреципитат, соевый и мышечный белок по своей способности удерживать жир в нагретом фарше. Жироудерживающая способность фарша повышается с ростом количества коллагена в сырье. Высокие жироудерживающие свойства соеденительнотканного белка, превосходящие таковую мышечных белков, объясняется прежде всего тем, что белковый каркас коллагена значительно набухает в процессе термической обработки и способен удерживать в своих ячейках жир. Мышечные белки при термической обработке денатурируют и теряют свои связующие свойства. При нагревании фарша защитные белковые мембраны, окружающие частицы жира, частично разрушаются, следовательно, количество связанного жира уменьшается. Это подтверждает то, что в сыром фарше миофибриллярные мышечные белки эмульгируют жир и эта система фарша является самой лабильной. Поэтому для повышения эмульгирующей способности и, как следствие, количества связанного жира в фарше, необходимо применение определенных доз белков, обладающих оптимальной эмульгирующей способностью и устойчивых при тепловой обработке колбасного фарша.

Наибольшее влияние на жироудерживающую способность фарша оказывает казеинат натрия, затем растворимый низкокальциевый копреципитат, в меньшей степени соевый изолят.

УСТОЙЧИВОСТЬ ФАРША

Наиболее стабильная структура фарша наблюдается при связывании и удержании после тепловой обработки воды и жира в системе, то есть одновременном оптимальном развитии влагосвязывающей и жироудерживающей способности фарша.

Повышение устойчивости фарша находится в прямой зависимости от его влагоудерживающей способности. Изменения влагосвязывающей и жироудерживающей способности фарша имеют в определенных условиях противоположную направленность и превышают значения влагоудерживающей способности (рис. 30).

Рис. 30. Зависимость влагосвязывающей, влагоудерживающей и жироудерживающей
способности фарша от его устойчивости:
1 - влагосвязывающая способность; 2 - жироудерживающая способность;
З - влагоудерживающая способность

При содержании в фарше белка и жира соответственно около 12 и 29,5 % влагосвязывающая, жироудерживающая способность и стабильность фарша оптимальны, что обеспечивает высокий выход и приемлемое качество продукта, способствует рациональному использованию сырья.

Для повышения качества продукта необходимо стремиться к связыванию максимального количества влаги, так как именно влагосвязывающая способность фарша является наиболее важным показателем.

При использовании размороженного сырья на развитие влагосвязывающей, влагоудерживающей способности и устойчивость фарша (ВСС и ВУС) в большей степени влияет содержание жира. С применением размороженного сырья возрастает эмульгируемость жира. Применение казеината натрия при этом способствует еще более равномерному распределению жира в структуре фарша, что в целом повышает общую органолептическую оценку вареных колбас.

Влияние соединительнотканного белка на устойчивость фарша зависит от количества общего белка и жира в фарше.

Содержание соединительнотканного белка на уровне 20...30 % от общего способствует повышению устойчивости фарша в большей степени при использовании размороженного сырья. При экстремальных количествах жира, влаги и общего белка увеличение уровня соединительнотканного белка в фарше снижает его стабильность. Это объясняется не столько увеличением количества соединительнотканного белка, сколько уменьшением количества мышечного белка (один является функцией другого).

При использовании около 15...20 % гидратированных молочного и соевого белков устойчивость фарша не изменялась. Дальнейшее повышение дозы казеината натрия вело к снижению устойчивости фарша, которое было тем больше, чем выше содержание жира в фарше.

Сильное эмульгирующее действие казеината натрия нарушает образование гелеобразной белковой сетки при нагревании, увеличивая выделение желе и жира тем больше, чем больше эмульгирует жира.

Наиболее эффективное воздействие молочных и соевого белков на влагосвязывающую и жироудерживающую способность и другие функциональные свойства фарша наблюдается при высоком содержании соединительной ткани. Молочные и соевые белки сохраняют в некоторых случаях и усиливают действие мясного белка на развитие функциональных свойств фарша влагосвязывающую способность, копреципитат и соевый изолят на влагоудерживающую способность, молочные белки, особенно казеинат натрия на жироудерживающую способность.

При использовании молочных и соевого белков мышечный белок высвобождается для большего воздействия на влагосвязывающую и влагоудерживающую способность фарша и стабилизирует систему, содержащую повышенное количество соединительной ткани. В этом проявляется важное технологическое значение использования молочных и соевого белков, позволяющих более рационально применять сырье пониженного технологического качества.

Молочные белковые концентраты выполняют в колбасном фарше роль эмульгатора и водосвязывающего компонента, соевые роль связующего и структурообразующего вещества, одновременно заменяя часть мяса. Благодаря эмульгированию и последующей тепловой обработке создаются прочные связи между молочным и мясным белками, в результате получается продукт стабильной структуры.

Особым преимуществом использования молочных и соевого белков является то, что они образуют прочную, эластичную и чрезвычайно устойчивую при тепловой обработке мембрану, защищающую жировые глобулы (частицы) от слипания. И даже очень интенсивное нагревание не приводит к каким-либо изменениям в этой мембране. Если молочные и соевый белки получают возможность окружить частицы жира во время приготовления колбасного фарша до того, как это сделано миофибриллярными белками, то мясные белки могут больше расходоваться на связывание влаги и структурообразование фарша. Таким образом, казеинат натрия непосредственно способствует улучшению жиросвязьвания и косвенно улучшению влагосвязьвания и структурообразования фарша.