Степень измельчения мясного сырья. 

Безусловно, в зависимости от вида и состояния используемого сырья, пищевых добавок, белоксодержащих препаратов и вспомогательных ингредиентов последовательность процесса кутгерования будет несколько модифицироваться, однако его физико-химическая сущность останется неизменной.

Второй формой связи воды в мясном сырье и мясопродуктах является осмотически-связанная вода. Она характерна для нативных клеточных структур (мясного сырья, цельномышечных и реструктурированные мясопродуктов) и удерживается материалом вследствие наличия в нем более высокого осмотического давления, чем в окружающей среде. В неразрушенных тканях более высокое осмотическое давление обусловлено содержанием в клетках растворов органических и неорганических веществ и полупроницаемыми клеточными мембранами, через которые происходит избирательная диффузия. В разрушенных мембранах роль полупроницаемой перегородки выполняет в первую очередь структура каркаса гелей, в ячейках которого иммобилизируются водные растворы низкомолекулярных веществ. Более высокое осмотическое давление в структуре геля возникает также в результате концентрирования ионов электролитов у поверхности мицелл и макромолекул вследствие адсорбционных явлений. Часть осмотической влаги находится в капиллярных межклеточных пространствах тканей. Количество осмотически связанной воды зависит от осмотического давления в структуре материала, а оно, в свою очередь, обусловлено молекулярной концентрацией веществ, растворенных в жидкости, а также степенью ионизации белков в клетках под действием электролитов. Осмотически связанная вода проникает в материал при его прямом контакте с жидкостью; в рассолах мясо вначале обезвоживается, а затем набухает, до тех пор пока упругость стенок клеток не уравновесится осмотическим давлением. Осмотически связанная вода удерживается слабее адсорбционной и может отделяться при термообработке, вызывая деформацию (сжатие, морщинистость) мясопродуктов. В современных технологиях цельномышечных и реструктурированных мясопродуктов долю осмотически связанной воды увеличивают путем введения в сырье методом инъецирования многокомпонентных рассолов, содержащих органические и неорганические вещества, которые обеспечивают повышение осмотического давления и за счет этого - удерживание (либо приток) дополнительной воды.

Так как исходное мясное сырье и некоторые виды готовой продукции (цельномышечные и реструктурированные мясопродукты) имеют сохраненную клеточную морфологическую структуру, т. е. относятся к группе коллоидных капиллярно-пористых материалов, значительное количество воды в них удерживается системой капилляров и пор, формируя капиллярно-связанную воду.

Теоретически различают влагу микрокапилляров, содержащуюся в капиллярах радиусом менее 10“5 см, и влагу макрокапилляров - капилляров с большим радиусом; при этом в обоих случаях вода в основном удерживается за счет высокого коэффициента поверхностного натяжения. Капиллярное давление в микрокапиллярах настолько велико, что обусловливает конденсацию водяного пара из окружающего воздуха в капиллярах. Слой влаги, примыкающий к стенкам капилляров, связан с ними адсорбционными силами, остальная ее часть удерживается за счет капиллярного давления и мо-

Рис. V. Переход Г-актина в Ф-актин

ve)

й

1Й

дер- нь

по

дать

жет служить растворителем. Таким образом, система капилляров удерживает с различной степенью прочности водный раствор растворимых составных частей материала.

Так как капиллярное давление жидкости зависит от величины поверхностного натяжения, то вещества, изменяющие его, влияют на прочность связи капиллярной влаги с материалом. Белковые вещества, продукты их распада, а также другие органические вещества, являясь поверхностно-активными, снижают поверхностное натяжение. Неорганические электролиты, в том числе хлористый натрий, будучи поверхностно-неактивными, наоборот, повышают его.

Количество капиллярной влаги в мясе и мясопродуктах зависит: от степени развития капиллярной системы в структуре сырья. В неразрушенном мясном сырье, цельномышечных и реструктурированных мясопродуктах функцию капилляров выполняют клетки мышечных волокон, сеть кровеносных и лимфатических сосудов. В колбасных изделиях образование пор и капилляров происходит (несмотря на применение вакуумирования фаршей и осадки) в результате денатурационно-коагуляционных превращений белков при термообработке; от степени автолиза сырья (в процессе созревания изменяются не только характер взаимодействия белков, но и диаметр пор и капилляров, а также их количество); от условий предварительной обработки сырья: разволокнение структурных элементов мяса при использовании тендеризации, массирования, тумблирования существенно увеличивает долю капиллярной влаги. При этом необходимо учитывать, что часть воды в мясе удерживается в закрытых порах; это явление наиболее свойственно говядине, для которой характерны повышенная прочность оболочек клеточных структур и компактность их расположения в составе пучков и мышц. «Закрытая» влага негативно влияет на качество мясопродуктов, их сочность, консистенцию и выход, в связи с чем для говядины рекомендуется применение более длительных и «жестких» режимов механической обработки. В ряде случаев следует перед массированием провести тендеризацию сырья (игольчатыми, ножевыми или сабельными рабочими органами) для нарушения целостности закрытых пор и капилляров; от диаметра пор и капилляров, температуры среды и вязкости жидкости.

4-5901

Наиболее прочно вода удерживается в материалах, размеры капилляров которых приближаются к размерам молекул (желатиновый студень, плазма крови). В них слой адсорбционно связанной воды занимает значительную долю от общего количества влаги микрокапилляров.

На этапе поглощения мясом жидкой фазы следует максимально снизить уровень ее вязкости; на этапе удерживания влаги капиллярами - повысить вязкость, чему будет способствовать снижение температуры среды.

Следует отметить, что рассмотренные выше три формы связи воды в мясе и мясопродуктах взаимосвязаны; характер их влияния на качество изделий можно представить схематически (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Формы связи воды в мясе и мясопродуктах

Как следует из рис. 4.5, к прочносвязанной воде относится в основном большая часть адсорбционно и осмотически связанной воды. При этом следует иметь в виду, что вода слабосвязанная полезная и избыточная также является адсорбционно и осмотически связанной, однако доля полезной и избыточной воды зависит от множества факторов, включая вид и состояние сырья, его состав, условия и параметры технологической обработки, уровень pH, ионный состав среды, температуру и т. д. В частности, по мере развития автолити- ческих процессов (при неизменном содержании в мясе воды) в мышечной ткани, как правило, происходит увеличение доли адсорбционно связанной воды, а это, в свою очередь, приводит к перераспределению воды: снижается доля фактически связанной осмотической и капиллярной влаги, что существенно повышает общий потенциал водосвязывающей способности. В результате хорошо созревшее мясо, в котором мышечные белки разблокированы, мышечные волокна расслаблены, а у клеточных оболочек восстановлена проницаемость, эффективно и прочно удерживает воду за счет всех трех форм связи.

Сырье, подвергавшееся длительному низкотемпературному хранению, с пониженным содержанием мышечной ткани, либо имеющее признаки PSE и RSE, будет иметь низкий уровень ВСС как по отдельным формам связи, так и в целом.

Таким образом, знание сущности процессов связывания мясом воды и понимание значения отдельных физико-химических и технологических факторов в формировании ВСС позволяют направленно регулировать соотношение прочносвязанной (полезной) и слабосвязанной (полезной и избыточной) воды в мясных системах, оптимизировать параметры обработки сырья, максимально использовать его функционально-технологический потенциал, улучшить качество готовой продукции, повысить рентабельность производства.

В современной технологии мясопродуктов с целью повышения уровня ВСС исходного сырья, мясных систем и готовых изделий применяется обширная группа пищевых добавок, ингредиентов и препаратов, которые условно можно разделить на низко- и высокомолекулярные. К низкомолекулярным в первую очередь относят соли фосфорных кислот (пищевые фосфаты), которые, сдвигая pH среды от изоэлеюрической точки и обеспечивая диссоциацию актомиози- нового комплекса, увеличивают количество гидрофильных центров у мышечных белков и, соответственно, долю адсорбционно связанной воды. Высокомолекулярные вещества подразделяют на белоксодержащие и полисахаридные. Белоксодержащие ингредиенты не только способны оказать позитивное влияние на уровень ВУС мясных систем в связи с наличием в них собственных свободных гидрофильных центров, но и позволяют в определенной степени повысить количественное содержание белка в готовом продукте, либо скорректировать его аминокислотный состав. К белоксодержащим ингредиентам относят молочно-белковые, соевые препараты, яйцепродукты, плазму крови и ее производные, коллаген и продукты его гидролиза, а также их коммерческие смеси. Наряду с высокой ВСС практически все белоксодержащие препараты обладают структурирующим действием.

Водосвязывающие ингредиенты полисахаридной природы включают группу веществ, соединений и их композиций, превалирующее место среди которых занимают крахмалы (нативные и модифицированные), каррагинаны, камеди и др. Большинство полисахаридов реализует свой водосвязывающий потенциал после термообработки. Нормы их технологического использования - от 0,3 до 4/о. Принципиального влияния на биологическую ценность мясопродуктов они не оказывают, хотя часть из них способна выполнять функцию пищевых волокон.

При практическом использовании высокомолекулярных ингредиентов и препаратов следует иметь в виду, что существенное влияние на их водосвязывающую и водоудерживающую способность могут оказывать такие физико-химические факторы, как pH и ионный состав среды, специфика состава мясной системы, степень диспергирования, уровень набухания, температура термообработки и т. д.

Принципиально важным для технолога колбасного производства является знание водоудерживающего потенциала различных видов мясного сырья и основных ингредиентов рецептур. В результате многолетних исследований отечественными и зарубежными специалистами были установлены уровни гарантированной водоудерживающей способности обширной группы сырья, используемого в производстве мясопродуктов (табл. 4.1).

4.1. Значения водоудерживающей способности основных видов сырья и ингредиентов (кг воды на 1 кг сырья)

Продолжение табл. 4.1

Продолжение табл. 4.1

Разброс в значениях ВУС обусловлен возможными различиями в состоянии мясного сырья (уровень pH, его термическое состояние, степень жиловки и т. д.) и количественным содержанием базового ингредиента в составе коммерческих препаратов (например, степенью очистки каррагинана).

Применительно к мясному сырью уровень максимально возможного количества добавляемой технологической воды, в частности при куттеровании, можно также рассчитать (с учетом специфики жиловки и сортировки мяса на конкретном производстве) следующим образом:

М Б 0,55 В¦              )

100

где В - количество воды, гарантированно удерживаемой мясным сырьем, кг; М- содержание данного вида сырья в составе рецептуры, кг; Б - содержание мышечной ткани в данном виде сырья, %gt;; 0,55 — коэффициент.

Ориентируясь на приведенные выше данные, технолог имеет реальную возможность в производственных условиях достаточно точно определить количество водоледяной смеси, добавляемой при куттеровании, оптимизировать качество готовой продукции и величину выхода.

Для примера рассмотрим схему расчета необходимого количества технологической воды, добавляемой в куттер к основному сырью при приготовлении фарша для вареной колбасы (табл. 4.2).

4.2. Расчет расхода технологической воды при приготовлении фарша для вареной колбасы

Расчетное количество воды (35,6 кг) может быть максимально введено при приготовлении мясной эмульсии, которая в последующем будет отформована в проницаемые оболочки (натуральную, белкозиновую, целлофановую и т. д.) и в процессе нагрева потеряет часть слабосвязанной избыточной воды за счет испарения.

Как правило, величина термопотерь в период обжарки составляет (в %): для вареных колбас - 4-7, для сосисок - 10-12, для полукопченых колбас - до 7. В случае использования паро-, газоводонепроницаемых колбасных оболочек количество технологической воды должно быть уменьшено на 5—14% от расчетной величины (в зависимости от степени усадки оболочки, ее диаметра и марки) во избежание образования отека.

В заключение следует отметить, что с учетом очевидной взаимосвязи уровня ВСС мясного сырья с количественным содержанием в нем белка, жира и собственной воды в современной технологии мясопродуктов широко применяют аналитические методы расчета базовых ингредиентов мяса.

В частности, согласно методу Бэбкока (США), зная содержание жировой ткани, можно рассчитать массовую долю белка и воды в жилованном рассортированном мясе.

Например, исходное сырье - свинина с содержанием жировой и соединительной ткани 30%. Тогда массовая доля белков (Б) в сырье составит:

Б = (100 - 30) ¦ 0,22 = 15,4%,

где 0,22 - переводной (экспериментально найденный) коэффициент.

Содержание минеральных веществ в мясе известно и относительно постоянно (0,8-1,0%).

Зная содержание жира, минеральных веществ и белка, можно рассчитать массовую долю воды (В) в свинине:

В = 76,9 - (0,77 жир) = 76,9 - (0,77-30) = 76,9 - 23,1 = 53,8%.

Таким образом, понимание сущности и использование в практике физико-химических основ процессов связывания и удерживания воды в мясных системах позволяет уменьшить вероятность появления дефектов в колбасном производстве (отеков, рыхлой консистенции, пористости, расслоения фарша и т. д.), улучшить органолептические показатели продукта, стабилизировать степень его устойчивости при хранении (в отношении микробиологической порчи и снижения доли отделяющейся при вакуумной упаковке свободной жидкости (явление синерезиса), повысить выход готовой продукции.