Среди пищевых продуктов важное место занимают эмульсии типа жир в воде. Важнейшими стабилизаторами таких эмульсий являются белки, эмульсионные свойства которых во многом определяют свойства конечного продукта.
Механизм работы
Эмульсионные свойства белков определяются, в первую очередь, тем, что они являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), характеризуются определенным соотношением полярной (гидрофильной) и неполярной (гидрофобной) частей молекул, в результате чего способны снижать поверхностное натяжение на границе фаз вода/жир . Поверхностная активность высокомолекулярных эмульгаторов в первую очередь определяется особенностями их пространственной структуры, количественным содержанием, расположением и доступностью полярных и неполярных группировок и центров в молекуле. Находясь в системе жир/вода, белок на границе раздела фаз за счет броуновского движения раскрывается таким образом, что неполярные группы аминокислот направлены в масляную фазу, а полярные в водную, где происходит их взаимодействие. Но так как активные центры располагаются в молекуле белка хаотично, то, в зависимости от последовательности аминокислот, в водную и масляную фазы обнаруживаются погруженные фрагменты аминокислотной цепи в виде хвостов или петель. При последующей адсорбции молекулы белка взаимодействуют не только с водой и масляной фазой, но и между собой, что приводит к образованию крепкого гелеобразного слоя.
Ориентация гидрофильных групп белка к воде, а гидрофобных – к маслу на границе раздела фаз в виде прочного адсорбционного слоя снижает поверхностное натяжение в дисперсных системах и делает их агрегативно устойчивыми и одновременно вязкими.
Кроме количественного соотношения гидрофобных и гидрофильных групп, на эмульсионные свойства белка влияют:
- концентрация белка в системе;
- степень растворимости и денатурации;
- величина рН;
- ионная сила;
- степень диспергирования частиц;
- температура среды.
Разделение ПАВ по эмульсионной способности
Наилучшей эмульсионной способностью обладают длинноцепочечные ПАВ (С10 – С20), обладающие выраженными гидрофобными свойствами и способностью распределяться в масляной фазе. ПАВ с длиной цепи С3 – С9, за счет преимущественной гидрофильности в основном распределяются в водной фазе. Различия эмульсионной способности различных видов мясного сырья, главным образом, обусловлены различиями как в содержании общего белка, так и частицей солерастворителя миофибриллярных белков в его составе.
Установлено, что по уровню эмульсионной способности белки мяса разных животных можно распределить следующим образом: мясо буйволов > говядина > баранина > свинина > мясо цыплят. Известны также значения индексов эмульсионной способности разных видов белков (мг жира/1 г белка): альбумины крови – 140 – 150, овоальбумин яйца – 24, миозин – 43, соевые белковые изоляты–42, желатин–40–46, казеи. концентрат белков молочной сыворотки – 87. Однако эти данные характеризуют свойства изолированных белков при рН 7,4, что не совпадает с реальным технологическим положением, предполагающим использование конкретных видов сырья и других условий среды. Есть сведения об относительном уровне эмульсионной способности некоторых промышленно производимых препаратов при технологически приемлемых условиях рН: глобин крови – 1,0; казеин – 2,0; лизоцим-10,0; желатин –0,5; альбумин сыворотки – 0,5.
Особенности технологии эмульсионных мясопродуктов
Считается, что идеальный рецептурный состав эмульсионного колбасы должен включать 40–45% нежирного мяса, 30% свинины жирной или бокового шпика, 25–30% водо–ледяной смеси, что по химическому составу соответствует 10–12% общего белка (включая 2,0–2,5% коллагена), 20–25% жира и 60–70% воды. В реальных условиях количественное содержание белка, жира и воды в составе мясных эмульсий варьирует соответственно: 8–22%, 12–35% и 50–76%. Сниженное содержание мышечных белков приводит к снижению СВЗ, опасности образования жирового отека, рыхлости. Увеличение доли (более 20–25%) соединительно-тканевых белков (коллагена), несмотря на произрастание ВУЗ, сопровождается риском появления желе под оболочкой, наличием сухой, вязкой, резино-образной консистенции. При низком (менее 15%) количестве жира образуется желе и отек так же, как и при избытке введенной при куттерировании воды. Превышение уровня 25-30% по содержанию жира при массовой доле белка 8-11% может снизить величину СЗ, привести к образованию жирового отека, вызвать потерю эмульсионной стабильности. Рассчитано, что 1 массовая часть белка в мясном сыром сырье, имеющем нормальные значения рН, способна максимально связать от 1,2 до 2 частей жира в присутствии 3-5 частей воды. Гарантированными считают соотношение «белок: жир: вода», равные 1: (0,8–1,5): (3–5). Устойчивость эмульсий зависит от степени твердости жиров (козий> говяжий> бараний> свиной> птичий> костный) и температуры плавления и застывания, которые в зависимости от вида животных и птицы могут находиться в диапазоне от 17,2 до 55°C.
Современные методы повышения эмульсионной способности белков
При дефиците мышечных белков в рецептуре в современных условиях довольно часто применяют белкосодержащие препараты или специальные композиции с высокими эмульгирующими свойствами. В частности, белковые препараты растительного происхождения обеспечивают получение устойчивых систем при соотношениях «препарат: жир: вода» от 1:4:4 до 1:7:7; препараты животного происхождения – от 1:10:10 до 1:15:15; смеси белковых препаратов и гидроколлоидов – от 1:10:10 до 1:12:12; смеси коммерческих эмульгаторов (моно- и диглицериды, эфиры жирных кислот) и гидроколлоидов (карагенан, гуаровая камедь, ксантан, КМЦ) – от 1:10:10 до 1:25:25. Проблема устойчивого связывания жировой фазы в мясных системах достаточно сложна, так как одновременно с наличием эмульсионных свойств многие виды основного сырья, ингредиентов и пищевых добавок способны проявлять жироудерживающую способность за счет сорбции липидов в капиллярно-пористых структурах или путем иммобилизации. жира в очагах структурного гельного материкса.
Учитывая, что большинство мясных систем и, в частности, эмульсии, термодинамически не устойчивы, в современных рецептурах колбас наряду с эмульгаторами довольно часто вводят стабилизаторы. Основное отличие эмульгаторов от стабилизаторов состоит в том, что последние обладают пониженной поверхностной активностью, обусловленной спецификой строения молекул. В молекулах стабилизатора гидрофильные группы, как правило, равномерно распределяются по всей длине молекулы и изменяют характер ее поведения на границе раздела фаз. По своему поведению в пищевых системах стабилизаторы занимают промежуточное положение между эмульгаторами и загустителями, при этом эффект стабилизации может быть достигнут как за счет адсорбции их молекул на межфазных границах, образованных частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды, так и за счет повышения вязкости дисперсной среды. , содержащей частицы дисперсной фазы
В качестве стабилизаторов используют нативные крахмалы, метилцеллюлозу, каррагенан, которые непосредственно не участвуют в гидрофобном связывании жира, но повышают стабильность эмульсии путем увеличения вязкости среды, связывания воды, образования структурированных слоев (структурно механического барьера).
