Учебно-методический комплекс для студентов специальности 260301 «Технология мяса и мясных продуктов»

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА

Рис. 9. Классификация пищевых волокон

Основная группа пищевых волокон - это элементы клеточных стенок растений, которые делятся на две группы - структурные и неструктурные компоненты. От соотношения этих соединений, источника пищевых волокон и способов их выделения зависят общие физико-химические характеристики пищевых волокон.

Другой вид пищевых волокон - это не утилизируемые человеческим организмом вещества соединительной ткани животных, в частности белок коллаген и нерастворимый полисахарид хитин, который входит в состав панцирей омаров, крабов, а также многих насекомых.

В зависимости от растворимости пищевые волокна делятся на три группы:

- растворимые пищевые волокна, то есть неструктурные полисахариды, - пектины, камеди, альгинаты и т.д.;

- нерастворимые пищевые волокна - структурные полисахариды - целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и т.д.;

- пищевые волокна смешанного типа - отруби.

Основная роль пищевых волокон заключается в регулировании работы желудочно-кишечного тракта.

Растворимые пищевые волокна достигают толстого кишечника в неизменном виде, где гидролизуются ферментами микроорганизмов. Образующиеся продукты гидролиза используются для питания полезной микрофлорой кишечника, прежде всего бифидобактериями, то есть они являются пребиотиками.

Нерастворимые пищевые волокна обладают способностью связывать воду в кишечнике; усиливать раздражающее действие пищи, что приводит к стимуляции перистальтики кишечника и более быстрому транзиту пищи; адсорбировать и выводить токсичные вещества из организма; связывать кислоты, адсорбировать стерины и снижать уровень холестерина, а также участвуют в механизме предупреждения кариеса. Кроме того, в состав волокон входят макро- и микроэлементы, принимающие участие в кроветворении, являющиеся составными частями ряда гормонов, витаминов, ферментов. А достаточное количество волокон в пище приводит к ощущению насыщения и способствует меньшему потреблению энергии с едой.

Сходства физиологических функций белков соединительной ткани с растительными пищевыми волокнами заключаются в следующем:

- соединительно-тканные белки слабо перевариваются организмом человека из-за отсутствия фермента коллагеназы; белки способны набухать и удерживать большое количество влаги, а следовательно, формировать гелеобразные пищевые массы;

- способностью удерживать большое количество влаги обладают также продукты термогидролиза белков соединительной ткани - коллагены, которые образуются при тепловой обработке мяса и мясопродуктов;

- не перевариваемые в верхнем отделе пищеварительного тракта соединительно-тканные белки доходят до толстого отдела кишечника и используются полезными бактериями, обитающими в этом отделе пищеварительного тракта. Это повышает усвояемость пищи и позволяет обеспечить организм дополнительными питательными веществами.

Основными источниками пищевых волокон являются злаковые культуры и продукты их переработки - ржаные и пшеничные отруби (53-55 %), овощи (20-24 %), фрукты и другие растительные объекты. К другой группе источников пищевых волокон относится сырье животного происхождения с высоким содержанием соединительной ткани. Перечень основных источников пищевых волокон, их достоинства и недостатки представлены в табл. 1.

Использование пищевых волокон в пищевой промышленности постоянно растет и охватывает все новые отрасли. К продуктам, обогащаемым пищевыми волокнами, относятся прежде всего хлебобулочные, макаронные, кулинарные и кондитерские изделия, напитки, десерты и закуски. В меньшей степени обогащаются пищевыми волокнами мясные продукты.
4.1.2. Использование пищевых волокон

в технологии мясопродуктов
В мясной промышленности пищевые волокна используются при производстве всех групп мясопродуктов, а именно всех видов колбасных изделий, включая продукты детского питания, консервов, полуфабрикатов и деликатесных изделий.

С целью обогащения мясных продуктов пищевыми волокнами используются все группы источников пищевых волокон, в частности, натуральные продукты, богатые пищевыми волокнами, вторичные продукты переработки растительного сырья и очищенные препараты пищевых волокон.

Использование в технологии комбинированных мясных изделий продуктов переработки зерновых культур позволяет повысить пищевую и биологическую ценность изделия, способствует устойчивому и равномерному распределению ингредиентов, что приводит к созданию продукта стабильного качества.

Использование муки, крупы, овощей

Самым простым способом обогащения мясных продуктов пищевыми волокнами является использование при их производстве натуральных продуктов, богатых этим функциональным ингредиентом.

Традиционно в колбасном производстве применяют крахмалосодержащее сырье: крупы (пшено, рис, перловую и ячменную) и пшеничную муку.

Таблица 1

Достоинства и недостатки различных источников пищевых волокон

Источники пищевых волокон	Достоинства	Недостатки
Натуральные продукты, содержащие пищевые волокна (крупа, мука, овощи, субпродукты ІІ категории, свиная шкурка)	1. Сохранность нативных свойств пищевых волокон злаков 2. Низкая стоимость	1. Ограниченность применения из-за влияния на органолептические свойства обогащаемых продуктов 2. Присутствие чужеродных соединений (пестицидов, токсинов и т.д.) 3. Необходимость постоянного микробиологического контроля
Вторичные продукты переработки растительного сырья (отруби, соевая окара)	1. Низкая стоимость 2. Возможность комплексного использования сырья	1. Присутствие чужеродных соединений: пестицидов, токсинов и других контаминантов 2. Необходимость постоянного микробиологического контроля 3. Трудно прогнозируемый технологический эффект 4. Нестабильность химического состава 5. Неконтролируемое изменение нативных свойств сырья
Очищенные препараты пищевых волокон (пшеничная, свекловичная, морковная и т.д. клетчатка)	1. Отсутствие нежелательных сопутствующих компонентов и вредных примесей 2. Микробиологическая чистота 3. Стандартизированные технологические характеристики 4. Прогнозируемый технологический эффект 5. Возможность комбинирования волокон с другими функциональными ингредиентами 6. Получение продуктов с заданными органолептическими и физико-химическими свойствами	Сравнительно высокая стоимость

Применение этого сырья способствует в том числе и некоторому повышению влаго- и жиросвязывающей способности фаршевой системы.

Крупу перловую, рисовую, манную и овсяную используют при производстве вареных колбасных изделий и мясорастительных консервов, взамен части мясного сырья. Ее предварительно очищают от примесей, промывают и замачивают в воде температурой 30-40 ºС на 2-12 часов. В процессе гидратации круп происходит их набухание и сокращается длительность, необходимая для последующей гидротермической обработки (бланширование, варка и пропаривание). Бланшировку круп осуществляют в течение 8-10 минут, варят крупы в кипящей воде, соотношение крупы и воды при варке перловой 1:2,8; ячменной 1:2,5; пшена 1:2; риса 1:2. Возможный уровень замены мясного сырья при производстве колбас составляет до 15 %, а консервов - 2-5 %.

Различные виды муки, в частности, пшеничную, рисовую, ячменную, кукурузную, применяют как в натуральном, так и в текстурированном виде. Натуральную муку используют при производстве полукопченых колбас в количестве 2-5 %, в технологии паштетов и фаршевых полуфабрикатов в количестве 6-10 % - для паштетов и полуфабрикатов. Подготовка муки заключается в предварительном просеивании и удалении посторонних примесей.

Натуральную текстурированную муку (пшеничную, овсяную, ячменную и пшенную) можно использовать взамен соевых белков, крахмала, муки и круп при производстве различных видов мясопродуктов. Текстурированную муку используют после предварительной гидратации, для чего ее заливают холодной водой, перемешивают и выдерживают в течение 15-20 минут и затем используют при фаршесоставлении. Уровень гидратации в зависимости от вида муки составляет 1:1,5-1:3. Количество гидратированной муки в составе продукта определяется видом и рецептурой мясных изделий и составляет: для вареных колбасных изделий до 15 %, для полукопченых колбас до 25 %, при производстве рубленых полуфабрикатов до 30 %, мясных баночных консервов до 20 %.

С целью улучшения органолептических свойств и снижения калорийности рубленых полуфабрикатов в качестве компонента фарша используют растительные наполнители на основе различных овощей, таких как капуста, морковь, свекла, картофель и т.д. Овощи предварительно калибруют, моют, очищают от загрязнений, поврежденных мест и либо варят до готовности, либо используют в сыром виде. Подготовленные овощи гомогенизируют, охлаждают до температуры 0-15 ºС, полученную однородную массу используют при фаршесоставлении взамен мясного сырья в количестве 10-50 %. В качестве наполнителя возможно применение молочно-картофельного пюре, овощной мезги.

Схемы подготовки круп, муки и некоторых видов овощей представлены на рис. 10 и 11.

Очистка от механических примесей

(1:1,5-1:3)

в холодной воде

τ = 15-20 мин

Удаление металломагнитных примесей

Замачивание

в воде t = 30-40 ºС,

τ = 2-12 час

Бланшировка

τ = 8-10 мин

Варка





Рис. 10. Схема подготовки круп и муки

Мойка

Чистка

Замачивание в холодной воде

Мойка

Мойка

Варка до готовности

t = 80-90 ºС,

τ = 30-40 мин

Измельчение

на волчке, куттере

Шинкование

Чистка

Измельчение на овощерезке или вручную

измельчение

на волчке

Варка, тушение

Варка, тушение

Протирание,

измельчение на волчке




Рис. 11. Схема подготовки овощей

Использование овощных ингредиентов затруднено сезонностью сбора овощей, а также их высокой влажностью и недостаточной устойчивостью при хранении, поэтому при производстве комбинированных продуктов рационально применять овощи в виде порошков.

Такие порошки изготавливают на основе различных овощей и обезжиренного молока, в частности, кабачково-молочный, тыквенно-молочный, свекольно-молочный, морковно-молочный. Используют порошки в гидратированном виде при соотношении овощного порошка и воды 1:2, с заменой до 10 % мясного сырья.

В целом использование натуральных продуктов в технологии функциональных мясопродуктов ограничено по нескольким причинам:

- во-первых, из-за низкого содержания пищевых волокон в натуральных растительных наполнителях (1-2 %), в результате чего не происходит эффективного обогащения; так, замена 50 % мясного сырья на растительный наполнитель, например капусту, в котлете массой 100 г позволит получить продукт, удовлетворяющий суточную потребность организма в пищевых волокнах лишь на 3,5 %;

- во-вторых, из-за снижения содержания белковой части продукта, так как мясной фарш и растительные наполнители не равнозначны по биологической ценности.

Поэтому продукты, полученные таким образом, относятся к группе комбинированных продуктов питания.

Использование вторичных продуктов переработки растительного сырья

Использование вторичных продуктов переработки растительного сырья с целью обогащения мясопродуктов пищевыми волокнами предпочтительнее, поскольку такое сырье обеспечивает более выраженный эффект обогащения функциональным ингредиентом. К таким вторичным продуктам относятся отруби и соевая окара.

С целью обогащения фаршевых мясных продуктов рекомендованы ячменные, овсяные, гречишные, пшеничные отруби и пшеничные зародыши. Отруби вводят в фарш на стадии фаршесоставления следующими способами:

- в сухом виде без предварительной тепловой обработки;

- в сухом виде после обработки в жарочном шкафу при температуре 230-240 ºС в течение 3-5 минут;

- в гидратированном нативном виде либо после предварительной тепловой обработки; гидратацию проводят в воде при температуре 40 ºС в соотношении 1:2,4.

Добавление в быстрозамороженные блюда пищевых волокон в виде отрубей способствует обогащению их важными биологически активными веществами. Включение отрубей в рецептуры мясных продуктов способствует их обогащению витаминами группы В и РР, минеральными солями (калия, магния, фосфора, железа) и фитиновой кислотой, которая обладает уникальной способностью связывать и выводить из организма многие тяжелые металлы, радионуклиды, токсины и яды. Кроме этого, по аминокислотному составу белок отрубей является достаточно сбалансированным продуктом. Кроме того, обогащение быстрозамороженных блюд и полуфабрикатов отрубями злаковых снижает их калорийность, положительно сказывается на сроках хранения благодаря содержанию в них биологически активных веществ, обладающих антиоксидантными свойствами.

Оптимальный уровень введения отрубей зависит от вида мясопродуктов и составляет в среднем 6-10 %, что обеспечивает организм человека пищевыми волокнами на 3,5-18 % от суточной потребности. Это соответствует требованиям, предъявляемым к функциональным продуктам.

Соевая пищевая окара - вторичный продукт переработки соевых бобов, получаемый в результате фильтрации и отжима соевого экстракта или соевого молока на фильтр-прессе. Окара представляет собой однородную влажную крошливую массу с вкраплениями неэкстрагированной части оболочечного вещества соевых бобов светло-желтого цвета с нейтральным вкусом и запахом. Компонентный состав окары непостоянен и зависит от степени обезвоживания и технологической обработки бобов. Содержание пищевых волокон в соевой окаре в пересчете на сухое вещество составляет до 30 %. Пищевые волокна соевой окары характеризуются высокими сорбционными и выраженными лечебно-профилактическими свойствами. Пищевая ценность окары, помимо высокого содержания пищевых волокон, определяется также белковой фракцией, липидным комплексом полиненасыщенных жирных кислот и углеводами (олигосахариды, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и крахмал). Уникальность соевой окары определяется широким спектром содержащихся в ней макро- (калий, кальций, фосфор, магний) и микроэлементов (железо, медь, цинк, марганец) и витаминов (тиамин, рибофлавин, ниацин, α-токоферол). Соевая окара является единственным известным на сегодняшний день растительным источником двухвалентного биоусвояемого железа.

Пищевые волокна соевой окары, помимо лечебно-физиологических функций, обладают и высокими функционально-технологическими свойствами, обеспечивая образование стабильных эмульсий и гелей. Благодаря этим свойствам экспериментально установлена возможность использования соевой окары в композиционных рецептурах мясных изделий, сбалансированных по углеводно-белковому составу.

Соевую окару рекомендуется использовать при производстве фаршевых мясопродуктов на стадии фаршесоставления без предварительной подготовки взамен 20-25 % мясного сырья. Такой уровень замены мясного сырья позволяет удовлетворить до 25 % суточной потребности организма человека в пищевых волокнах.

Таким образом, использование вторичных продуктов переработки позволяет получить мясные продукты, обладающие функциональным действием.

Наибольшее распространение в технологии мясных продуктов получили натуральные водорастворимые фракции пищевых волокон: каррагинаны, пектины, альгинаты, камеди. К основным технологическим свойствам препаратов данной группы относятся водоудерживающая и жиропоглащающая способности. Благодаря этому препараты растворимых пищевых волокон широко применяются в технологии всего ассортимента мясопродуктов. Однако получаемые продукты нельзя в полной мере назвать функциональными, поскольку содержание пищевых волокон в них менее 1 %.

Наиболее эффективно для обогащения мясопродуктов использовать препараты нерастворимых пищевых волокон, выделенных из различного растительного сырья. Выделяют пищевые волокна из пшеничных и ржаных отрубей, оболочек какао-бобов, соевых бобов, овощей и других видов растительного сырья. Главным представителем нерастворимых пищевых волокон является целлюлоза - клетчатка.

Препараты целлюлозы выпускаются в двух модификациях: микрокристаллической или частично гидролизованной целлюлозы и порошкообразной.

Примером первой модификации служит препарат микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), которую получают в результате тонкого измельчения и очистки целлюлозы. Ее можно использовать при изготовлении вареных или полукопченых колбас, в сухом виде или в составе белково-жировых эмульсий, что позволяет получить дополнительный технологический эффект - повышение устойчивости системы. Использование МКЦ при производстве вареных колбас позволяет заменять до 1-1,5 % мясного сырья, при этом выход увеличивается на 8-14 %. При производстве полукопченых колбас возможный уровень замены основного сырья на белково-жировую эмульсию с МКЦ составляет 20-25 %, при этом выход готовых изделий увеличивается на 6-8 %.

Пример второй модификации - клетчатка, выделяемая из различных видов растительного сырья - пшеницы, картофеля, моркови, лимона, сои и предназначенная для производства низкокалорийных мясопродуктов.

Фирмой «Джелу-Верк» (Германия) производится пшеничная клетчатка «Джелуцель». В растительных волокнах «Джелуцель» содержится 97-99 % балластных веществ, которые выводят из организма канцерогенные вещества и тяжелые металлы. Клетчатка выпускается под торговыми марками «Джелуцель ВФ 200» и «Джелуцель ВФ 2000», которые отличаются друг от друга длиной волокон. Использование этих препаратов наиболее эффективно при приготовлении колбасных изделий и рубленых полуфабрикатов из всех видов мяса. Применение клетчатки в технологии мясных продуктов не требует предварительной подготовки, не изменяет традиционной технологии производства волокна. «Джелуцель» используется в гидратированном виде (степень гидратации 1:7-9) взамен мясного сырья не более 5-10 % либо сверх рецептуры - не более 8-12 %.

Компания «Мельница приправ» (Австрия), помимо пшеничной, выпускает лимонную, морковную, свекольную клетчатки, характеристика которых приведена в табл. 2.

Все виды клетчаток используются при производстве практически всех видов колбасных изделий, в том числе сырокопченых, а также при изготовлении рубленых полуфабрикатов и консервов. Ее добавляют на первой стадии фаршесоставления на нежирное сырье в сухом или гидратированном виде (степень гидратации 1:5-1:8) или совместно с соевыми белковыми препаратами.

Рекомендуемый уровень введения гидратированной клетчатки в среднем 1,5-3 %. Возможный уровень введения препарата в сухом виде составляет от 1,0 % до 2,0 % к массе сырья в зависимости от вида мясопродуктов.

Таблица 2

Из картофеля путем поэтапной очистки и последующей сушки получают натуральный высококачественный продукт - картофельную клетчатку, коммерческие препараты - клетчатка «Пазелли ППЦ» (Австрия) и Potex и Lyckery PM 50 (Швеция).

Новым препаратом пищевых волокон является соевая клетчатка - побочный продукт производства соевого изолированного белка. Она представляет собой порошок белого цвета с нейтральным запахом и вкусом с содержанием 50 % пищевой клетчатки и 28 % белка. Добавка используется в рецептурах фаршевых изделий в гидратированном виде в количестве 5,0-10 % к массе сырья.

Примером препарата клетчатки отечественного производства являются свекловичные волокна. Это вторичный продукт сахарного производства, представляющий собой сахарную стружку, измельченную до гранул размером 2-3 мм. Содержание пищевых волокон в этой клетчатке не менее 70 %. Свекловичные волокна рекомендованы при производстве вареных колбасных изделий, паштетов и консервов на стадии фаршесоставления в гидратированном виде (1:5) в количестве до 10 % к массе сырья. Их использование, помимо обогащения системы неперевариваемыми волокнами, способствует повышению водосвязывающей способности фарша и, как следствие, увеличению выхода готового продукта в среднем на 5 %.

Структурным аналогом целлюлозы, получающим все большее распространение в технологии пищевых продуктов, является хитин.

Хитин - твердое вещество белого цвета, имеющее кристаллическую структуру, представляет собой природный линейный аминополисахарид, близкий по химической природе целлюлозе. Он широко распространен в живом мире в наименее развитых организмах - грибах, водорослях, членистоногих, насекомых, где является структурным компонентом скелета и внутренних опорных органов. Наиболее доступным источником хитина являются панцири ракообразных, таких как крабы, криль, черепахи, креветки. Среди производных хитина наибольшее применение в пищевой промышленности находит хитозан - полностью диацетилированный хитин. Хитин и хитозан обладают противомикробным, противоопухолевым, противовоспалительным и антихолестерическим действием. Кроме того, эти соединения обладают способностью связывать тяжелые металлы и снижать усвоение жиров из кишечника. К наиболее важным технологическим свойствам можно отнести также их высокую растворимость и способность к набуханию.

При использовании очищенных препаратов пищевых волокон в технологии мясопродуктов основной задачей является балансирование между удовлетворением потребностей организма человека в пищевых волокнах как функциональном ингредиенте и сохранении традиционного качества обогащенного продукта. Введение пищевых волокон в продукт в качестве функционального ингредиента целесообразно в физиологически значимых количествах, сопоставимых с суточной потребностью, а применение их в качестве технологической добавки требует минимальных количеств, необходимых для достижения конкретных технологических задач.

Использование препаратов пищевых волокон в количествах, обеспечивающих выраженный технологический эффект, то есть до 2 % в сухом виде к массе сырья, позволяет удовлетворить среднюю суточную потребность в пищевых волокнах лишь на 8 %, что не отвечает требованиям, предъявляемым к функциональным продуктам. Поэтому при их разработке необходимо решить следующие задачи:

- выбрать вид обогащаемого продукта;

- подобрать пищевые волокна с учетом их физико-химических параметров, а также исходных свойств обогащаемого продукта;

- исследовать влияние физиологически значимых концентраций пищевых волокон на качество разрабатываемого продукта;

- откорректировать рецептуры продукта с целью нивелирования возможных изменений, вызванных введением волокна.