Гелеобразование соевых белков

ЛЕКЦИЯ №5

Соевый белок

Соевый белок пока является наиболее часто употребляемым в мясоперерабатывающей промышленности. Соя — не новый пищевой ингредиент, ее использовали в пищу на протяжении тысячелетий. В древнем Китае, например, сою использовали для изготовления тофу, продукта, который производят до сих пор. Слово «тофу» означает «мясо без костей». Содержание белка в тофу составляет около 9%. Соевые бобы содержат около 18% масла, 39% белка, 15% нерастворимых волокон (пищевых волокон), 16% растворимых углеводов (сахарозы) и около 15% влаги, а также незначительное количество минеральных и других соединений.

Соевый белок обладает прекрасными влагосвязывающими свойствами и достаточно эффективно эмульгирует жир. Также он имеет чрезвычайно высокую биологическую ценность и легко усваивается; потребление соевого белка благотворно сказывается на здоровье.

В прошлом соевые белки имели плохую репутацию, поскольку добавление сои к мясным продуктам во многих случаях оказывало отрицательное влияние на аромат и цвет мясного продукта. Внесение сои придавало продукту «бобовый» вкус, красный цвет посоленного мяса также изменялся, поскольку используемые в то время соевые белки зачастую имели желтый цвет, придавая готовому продукту желтоватый оттенок. Однако проблемы, связанные с этими недостатками, остались в прошлом. Соответствующие современным требованиям соевые белки, представленные сегодня на рынке, имеют светлый цвет и не оказывают влияния на вкус и цвет готового продукта или же это влияние очень незначительно. Наличие бобового вкуса является следствием высокого содержания раффинозы и стахиозы в соевых бобах, но благодаря применению последних биотехнологических технологий обра­ботки содержание этих веществ в исходном сырье может быть значительно сниже­но.

В настоящее время при изготовлении мясных продуктов используют различные препараты, полученные из соевых бобов:

• соевую муку;

• текстурированный растительный белок (текстурат); соевые концентраты;

• соевые изоляты.

Процесс производства соевых продуктов состоит из следующих стадий:

Гелеобразование соевых белков

Гелеобразование (желирование) — это способность некоторых веществ образовывать гель путем формирования трехмерной структурной сети, способной удерживать в своих ячейках такие компоненты, как вода, углеводы, липиды и другие. Гель, образованный соевыми изолятами, представляет собой трехмерный матрикс, который способен удерживать воду. Однако соевые концентраты не образуют гель, поскольку нерастворимые волокна ингибируют этот процесс; при использовании этого вида соевых белков получается пастообразная текстура. Соевые гели могут быть необратимыми или обратимыми (тиксотропными) по отношению к нагреванию после гелеобразования. Для полного проявления функциональных свойств соевых белков требуется значительное количество воды, обеспечивающее их полную гидратацию. Термины «растворение», «гидратация» и «диспергирование» в данном случае считаются взаимозаменяемыми. Гидратация является физико-химическим процессом, и при достаточно высокой концентрации белка интенсивное перемешивание воды с соевыми белками приводит к образованию геля. Добавление соли способствует повышению растворимости соевого белка, что очень сходно с поведением белков мяса. Соевые изоляты проявляют себя также как прекрасные эмульгаторы жира, поскольку в их белковых молекулах присутствует большое количество липофильных (гидрофобных) групп. В связи с этим изоляты способны одновременно удерживать в мясном продукте жир и воду, создавая устойчивую структуру при поступлении энергии извне (например, при обработке в чаше куттера). Во всем мире соевые изоляты применяют для придания инъецированным цельномышечным ветчинным продуктам плотности и формирования нужной текстуры. Соевый белок при взаимодействии с белком мяса проявляет синергизм, в результате чего мясо становится более плотным. В различных видах соевых изолятов, предназначенных для инъецирования, структуры белковых молекул различаются, что определяет их диспергируемость в холодной воде, а также их ВУС.

При изготовлении мясных эмульсий, например, для сосисок, используют как соевые концентраты, так и изоляты. В этом случае добавление соевых белков позволяет увеличить плотность мяса, улучшить текстуру и сочность продукта, снизить количество отделяющейся в упаковке влаги. Соевые белки применяют во всем мире также при производстве изделий из рубленого мяса. Формование таких продуктов, как гамбургеры и наггетсы, значительно облегчается благодаря добавлению сои. Кроме того, в результате сокращения потерь при жарке увеличивается сочность изделий. Сою также иногда применяют для обогащения готового продукта белком.

Дозировка соевых белков в мясных продуктах существенно варьирует и обычно составляет от 0,5 до 3,0% в готовом продукте. Однако эмульсионные продукты типа сосисок для хот-догов в таких регионах, как Южная Африка и Южная Америка могут содержать до 13% соевого белка. Специализированные соевые белки, используемые при изготовлении эмульсионных колбас, гамбургеров, фрикаделек и наггетсов низких ценовых категорий, проявляют хорошие гелеобразующие свойства, поскольку эти продукты зачастую производятся из небольшого количества мяса. Таким образом, соя способствует улучшению текстуры продукта и увеличивает его плотность.

Текстурат в виде хлопьев широко применяется при производстве таких про­дуктов, как гамбургеры, котлеты, пироги и салями для имитации нежирного мяса путем замены мяса гидратированными хлопьями текстурата. Высушенные и, как правило, окрашенные хлопья обычно замачивают в воде в соотношении 1: 3 (одна часть хлопьев на три части воды), затем добавляют в мясную систему, чаще всего в процессе перемешивания. Эти гидратированные хлопья в готовом продукте сложно отличить от «настоящего» мяса. Причиной использования хлопьев соевого текстурата в большинстве случаев является желание снизить себестоимость продукта, поскольку смесь текстурата с водой дешевле, чем нежирное мясо.

Порошкообразный текстурат в основном используют в тех же целях, что и хлопья, т. е. для снижения стоимости эмульгированных продуктов, например, сосисок. Суспензию обычно готовят, исходя из соотношения 1: 2,5. Замена мяса суспензией при изготовлении данного мясного продукта, например, сосисок для хот-догов, обусловлена экономическими соображениями. Дозировка суспензии зависит от желаемого «качества» готового продукта, поскольку при увеличении дозировки быстро ухудшаются характеристики продукта, такие как плотность.

В последнее время увеличиваются масштабы замены соевых изолятов для инъецирования на концентраты, поскольку ВУС концентрата меньше всего лишь на 20%, тогда как стоимость концентрата по сравнению с изолятом значительно ниже. Как правило, соевый изолят удерживает воду в соотношении 1: 5, в то время как для концентрата это соотношение составляет 1:4. Активированный мышечный белок взаимодействует с соевыми белками одинаково вне зависимости от того, вносятся ли они в составе концентрата или изолята. Различия между внесением соевого изолята или концентрата в инъецируемый мясной продукт еще менее заметны при одновременном применении других добавок, например, каррагинана или крахмала.

При производстве соевого белка его обычно сушат с использованием теплового потока непосредственно от пламени горелок, и в продукт попадает небольшое количество оксида азота. В результате соевые белковые препараты могут содержать около 150 мг/кг нитрата и до 45 мг/кг нитрита. При контактной сушке эти показатели значительно ниже, но она намного дороже, чем прямая. Обычно даже добавление 2—3% препаратов сои, содержащих указанные количества нитрата и нитрита, не вызывает образования розового цвета в продуктах без посола с нитритом.

Соевый белок был и все еще остается одним из тех пищевых компонентов, ко­торые вызывают беспокойство как полученные из генно-модифицированных организмов (ГМО), и ведущие производители соевого белка строго контролируют про­исхождение и качество исходного сырья, чтобы можно было гарантировать, что оно не содержит ГМО. В то время как многие страны толерантны к использованию генно-модифицированной (ГМ) сои, другие, такие как европейские страны и Австра­лия, активно противодействуют использованию белков ГМ-сои. Дискуссии на тему ГМ-продуктов зачастую носят очень эмоциональный характер и, к сожалению, не всегда основаны на фактах. На эту ситуацию влияет также отсутствие надежных и доказанных исследовательских данных, которые бы четко свидетельствовали о влиянии ГМ-продуктов на здоровье человека. Подлинность продуктов, не содержащих генно-модифицированной сои, проверяют с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР) или же производство соевых белков может происходить в рамках программы сохранения идентичности. В испытаниях с использованием ПЦР происходит многократная репликация коротких цепочек дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в результате чего можно выявить модификацию белка и ее степень. Большинство производителей соевых продуктов применяют программу сохранения идентичности, при которой все стадии выращивания и переработки сырья (такие как посев, сбор урожая, транспортировка на перерабатывающее предприятие и переработка соевых бобов) тщательно контролируются и отслеживаются для создания условий, исключающих соприкосновение ГМ-сои с неизмененным генетически материалом и возможность перекрестного загрязнения.

Пороговое содержание ГМ-составляющих в препаратах, не содержащих ГМО, в первую очередь определяется пределом обнаружения, зависящим от применяемой методики проведения анализа. В настоящее время наличие ГМ-материала может быть статистически достоверно определено при таком низком содержании, как 0,9%. Основываясь на этих технических возможностях, большинство стран этот уровень рассматривают как допустимый. По этой причине при содержании в соевом изоляте ГМ-материала в количестве менее 0,9% его называют негенно-модифицированным препаратом. Однако называть его свободным от ГМО недопустимо, поскольку термин «свободный от ГМО» подразумевает абсолютное отсутствие какого-либо ГМ-материала, что нельзя достоверно подтвердить.

Кровь и плазма крови

Кровь является очень ценным видом сырья, поскольку содержит большое количество белка и придает натуральный красный цвет мясным продуктам. Содержание крови в организме коровы или свиньи составляет от одной двенадцатой до одной четырнадцатой части от массы тела. Кровь имеет значение рН 7,3—7,5 и содержит около 85% воды, 3—4% белка и около 130 г/кг гемоглобина. Именно гемоглобин придает крови характерный цвет, за счет чего добавление всего лишь 1% крови к эмульсионным вареным колбасам хорошо улучшает цвет продукта. Свиная кровь имеет приятный красный цвет в отличие от крови крупного рогатого скота, цвет которой излишне темный, зачастую с коричневым или даже черноватым оттенком. Это объясняется тем, что крупный рогатый скот, как правило, в момент убоя намного взрослее свиней.

При производстве крови, предназначенной для добавления к мясным продуктам, критическим моментом является санитарно-гигиенический уровень процесса сбора крови в ходе убоя. В связи с высоким содержанием воды и высоким значением рН кровь является превосходной средой для развития всех типов микроорганизмов, поэтому очень легко портится. Сразу после сбора кровь необходимо быстро охладить до 3 °С или ниже и хранить примерно при О °С. Во избежание коагуляции сразу же после сбора в кровь добавляют антикоагулянт, например, трехзамещенный цитрат натрия (тринатрий цитрат, Е331Ш). Действие антикоагулянта основано на удалении или дезактивации тех компонентов крови, которые, вызывают сложный процесс коагуляции. Для предупреждения коагуляции тринатрий цитрат следует вносить в количестве 10—15гна1л крови.

Добавление нитрита не вызывает значительного увеличения срока хранения крови. Это обусловлено тем, что в крови содержится большое количество ферментов, называемых оксидазами, которые окисляют вносимый нитрит до нитрата. Нитрат же, как известно, не препятствует росту микроорганизмов. При этом во время хранения крови при температурах ниже 3 °С, что обусловлено требованиями микробиологической безопасности, восстановление нитрата до нитрита прекращается, поскольку фермент нитратредуктаза, вызывающая этот процесс, активна только при температурах выше 8 °С. Таким образом, добавление нитрита не оказывает влияния на увеличение хранения крови, поскольку он окисляется и остается в виде нитрата.

Наиболее эффективным способом увеличения продолжительности хранения крови является соблюдение строгих санитарно-гигиенических требований при ее получении и последующее быстрое охлаждение до 3 °С. Кровь должна храниться примерно при О °С не более 2 сут. Другим способом продления срока хранения крови является ее замораживание.

Плазма крови, в отличие от самой крови, иногда используется при изготовлении вареных колбас, инъецируемых ветчин и цельномышечных продуктов, вырабатываемых с добавлением рассола, поскольку она очень хорошо растворима в воде. Гелеобразующие свойства плазмы крови схожи со свойствами яичного белка; полученный гель также термостабилен. Плазма начинает образовывать гель пример­но при 64 °С, однако полностью формирование геля завершается при 72 °С. При термообработке рекомендуется доводить температуру продукта до этого значения, поскольку полностью сформированный гель увеличивает плотность вареных колбас или ветчин.

Кровь состоит примерно из 63% плазмы и 37% форменных элементов крови (красные кровяные клетки). Из крови можно получить плазму путем удаления красных клеток крови при центрифугировании. Форменные элементы крови содержат в первую очередь красные кровяные тельца, в их состав входит около 36% белка, 2% других сухих веществ и 62% воды. Около 65—70% крови составляет плазма, которая обычно содержит около 7% белка (в котором 55% составляет глобулин и 45% — альбумин). Исходя из этой цифры, в колбасах 1 кг нежирного мяса может быть заменен на 3 кг плазмы, поскольку нежирное мясо содержит около 21% белка. Плазма крови также содержит около 2% других сухих веществ и приблизительно 91% воды. Для увеличения продолжительности хранения плазму крови замораживают в виде хлопьев. В охлажденном состоянии срок хранения плазмы при О °С составляет всего лишь 4-5 сут, в то время как соленая плазма (с добавлением 2—3% соли) может храниться при О °С примерно 6—8 сут. Белки крови имеют более высокую ВСС, чем белки мяса, поэтому дозировка плазмы составляет 0,5-2% (5-20 г/кг мясного продукта). Плазма имеет рН 7,4—7,8, и ее внесение немного повышает рН мясного про­дукта, что приводит к увеличению ВСС. Плазму крови сушат путем распылительной или контактной сушки, причем контактная сушка может вызвать небольшое подгорание материала, в результате чего высушенная плазма крови может иметь горьковатый привкус. После удаления в процессе сушки основного количества влаги сухая плазма крови содержит примерно 70% белка.