Дослідження технології м’ясних снеків з використанням папаїну, бромелайну та трансглутамінази

На другому етапі досліджень була поставлена задача, що полягала у визначенні раціональних концентрацій ензимів – папаїну, бромелайну та трансглутамінази в технологіях в’ялених продуктів.

В якості сировини використовували комбінацію яловичини 1 та 2 ґатунку, до якої при посолі додавали різну кількість бромелайну (активність 720 од.), трансглутамінази (активність 690 од.), сухого та рідкого соєвого соусу. При посолі до яловичини додавали: І варіант (контроль) - 1,5 % сухого соєвого соусу на 1 кг сировини; ІІ варіант (контроль) – 1,5% рідкого соєвого соусу на 1 кг сировини; 3 варіант – 0,1 % бромелайну та 1,5% сухого соєвого соусу на 1 кг сировини; 4 варіант – 0,2% бромелайну та 1,5% сухого соєвого соусу на 1 кг сировини; 5 варіант – 0,1% бромелайну та 1,5% рідкого соєвого соусу; 6 варіант – 0,2% бромелайну та 1,5% рідкого соєвого соусу; 7 варіант – 0,1% трансглутамінази та 1,5% сухого соєвого соусу; 8 варіант – 0,2% трансглутамінази та 1,5% сухого соєвого соусу.

Таблиця 3.5.1 – Модельні рецептури фаршів

Функціональні складові	Вміст в рецептурі
№1 (Контроль)	№2 (Крнтроль)	№3	№4	№5	№6	№7	№8
Сіль харчова	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Соус соєвий	-	1,5	-	-	1,5	1,5	-	-
Перець чорний	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Перець червоний	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Гірчиця	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Техаська	1,5	-	1,5	1,5	-	-	1,5	1,5
Бромелайн	-	-	0,1	0,2	0,1	0,2	-	-
Трансглутаміназа	-	-	-	-	-	-	0,1	0,2
Мальтодекстрин	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0

В якості посолочних речовин використовували сіль, цукор, нітрит натрію, перець чорний, перець червоний, гірчицю та мальтодекстрин.

У ході досліджень були визначенні фізико-хімічні показники фаршу після дозрівання. Дані досліджень наведені в Таблиці 3.5.2.

Виходячи з даних таблиці 3.5.2. можна зробити висновок, що рН та вміст вологи в усіх зразках знаходиться майже в однакових межах. Здатність зв’язувати вологу дещо вища у зразках з меншим вмістом ензимів. Пластичність фаршу з бромелайном вища ніж у контрольних та зразках з трансглутаміназою. Вміст водорозчинних білків у зразках з бромелайном вищий ніж у зразках з трансглутаміназою, що пояснюється різними властивостями цих ферментів. Бромелайн розщеплює білки м’язевої тканини, в той час як, трансглутаміназа приводить до перерозподілу зв’язків у самих білках.

 

Таблиця 3.5.2 – Хіміко – технологічні показники фаршу із яловичини на основі бромелайну та трансглутамінази

Сировина	рН	Масова частка вологи,%	ВЗЗа, %	Пластичніст, см2·г/кг	Вміст водорозчинних білків, мг в 1 г
№1 (Контроль)	6,05	58,8±0,1	92±0,5	8,53	3,3
№2 (Контроль)	6,2	56,6±0,1	90±0,5	10,53	3,7
Варіант №3	6,2	59,9±0,15	93±0,8	12,43	3,4
Варіант №4	6,1	56,7±0,1	94±0,7	12,93	4,7
Варіант №5	5,8	57,8±0,15	91±0,5	13,20	3,1
Варіант №6	6,0	59,6±0,2	90±0,5	13,17	3,7
Варіант №7	5,9	58,3±0,8	88±0,8	9,30	1,6
Варіант №8	6,0	59,8±0,9	89±0,8	9,53	1,65

Виходячи з даних таблиці можна зробити висновок, що рН та вміст вологи в усіх зразках знаходиться майже в однакових межах. Здатність зв’язувати вологу дещо вища у зразках з меншим вмістом ензимів. Пластичність фаршу з бромелайном вища ніж у контрольних та зразках з трансглутаміназою. Вміст водорозчинних білків у зразках з бромелайном вищий ніж у зразках з трансглутаміназою, що пояснюється різними властивостями цих ферментів. Бромелайн розщеплює білки м’язевої тканини, в той час як, трансглутаміназа приводить до перерозподілу зв’язків у самих білках.

Також, на основі поставленої мети було поставлено завдання визначення зміни рН водних витяжок яловичого фаршу з використанням ензимів. Для дослідження було використано комбінацію яловичини першого та другого ґатунку та ензими з різними концентраціями. Було підготовлено п’ять зразків з вмістом ензимів:

1 зразок – Контроль

2 зразок – 0,1%

3 зразок – 0,2%

4 зразок – 0,5%

5 зразок – 1%

Спочатку досліджувалася зміна рН яловичого фаршу з різною концентрацією доданого бромелайну. Дані дослідження наведені в Таблиці 3.5.3.

Таблиця 3.5.3 – Буферна ємність яловичого фаршу з бромелайном

НСl, н	Вода	Кількість бромелайну на яловичий фарш,%
	0,1	0,2	0,5	1,0
0,000	7,25	6,45	6,40	6,40	6,40	6,40
0.005	7,1	6,35	6,40	6,38	6,38	6,36
0.01	6,55	6,35	6,40	6,36	6,36	6,35
0.02	5,8	6,30	6,30	6,34	6,30	6,32
0.04	5,6	6,20	6,29	6,25	6,25	6,30
0.06	5,5	6,15	6,20	6,15	6,17	6,25
∆ рН 0/0,04	1,6	0,25	0,11	0,15	0,15	0,1
∆ рН 0/0,06	1,55	0,30	0,20	0,25	0,23	0,15

З таблиці видно, що з додаванням бромелайну, значення буферної ємності підвищувалося, що пояснюється підвищенням кількості білку та пептидів. Оптимальними варіантами були зразки з 0,1-0,2 % вмістом бромелайну. Зразки з вмістом 0,5% та 1% маюли високу буферну ємкість¸ проте не якісні реологічні характеристики, фарш мав підвищену липкість та в’язкість, що в свою чергу ускладнювало технологічний процес.

На рисунку 4.3.1 зображено значення рН водних екстрактів яловичини при різній кількості введеної соляної кислоти

 

Рисунок 3.5.1 – Значення рН водних екстрактів яловичини при різній кількості введеної соляної кислоти

Також досліджувалася зміна рН яловичого фаршу при додаванні різної кількості трансглутамінази. Дані приведені в Таблиці 4.3.4.

Таблиця 3.5.4 – Буферна ємність яловичого фаршу з трансглутаміназою

НСl, н	Вода	Кількість трансглутамінази на яловичий фарш,%
	0,1	0,2	0,5	1,0
0,000	7,25	6,45	6,40	6,40	6,40	6,40
0.005	7,1	6,35	6,40	6,38	6,38	6,36
0.01	6,55	6,35	6,40	6,36	6,36	6,35
0.02	5,8	6,30	6,30	6,34	6,30	6,32
0.04	5,6	6,20	6,29	6,25	6,25	6,30
0.06	5,5	6,15	6,20	6,15	6,17	6,25
∆ рН 0/0,04	1,6	0,25	0,11	0,15	0,15	0,1
∆ рН 0/0,06	1,55	0,30	0,20	0,25	0,23	0,15

Виходячи з даних таблиці можна зробити висновок про те, що в зразках з трансглутаміназою теж спостерігається підвищення значення буферної ємності фаршу у міру збільшення концентрації ензиму. Порівнюючи контрольний зразок, який не містив ензиму і зразки з ензиами, можна сказати про те що контроль мав меншу буферну ємкість так як ∆ рН 0/0,06становила 0,3 одиниці, а у зразках з ензимами від 0,15 до 0,20 од., з даних видно, що зразки з ензимом мають стабільні значення рН, що позитивно впливає на якість продукції при зберіганні. На графіку зображено значення рН водних екстрактів яловичини при різній кількості введеної соляної кислоти.

 

Рисунок 3.5.2 – Значення рН водних екстрактів яловичого фаршу з трансглутаміназою при різній кількості введеної соляної кислоти

 

Як і у випадку з бромелайном на графіку спостерігається незначна зміна рН при введені даних концентрацій трансглутамінази

Також було проведено дослідження буферної ємності яловичого фаршу при введенні різної кількості ферменту папаїну. Дані дослідженю представлені в Таблиці 3.5.5

Таблиця 3.5.5 - Буферна ємність яловичого фаршу з папаїном

НСl, н	Вода	Кількість папаїну на яловичий фарш,%
	0,1	0,2	0,5	1,0
0,000	7,25	6,4	6,4	6,35	6,4	6,4
0.005	7,1	6,3	6,4	6,35	6,35	6,4
0.01	6,55	6,35	6,4	6,3	6,35	6,35
0.02	5,8	6,35	6,35	6,3	6,3	6,3
0.04	5,6	6,25	6,3	6,25	6,3	6,30
0.06	5,5	6,10	6,15	6,2	6,2	6,25
∆ рН 0/0,04	1,6	0,3	0,1	0,1	0,1	0,1
∆ рН 0/0,06	1,55	0,30	0,25	0,15	0,2	0,15

З даних таблиці видно, що з додаванням папаїну буферна ємність підвищується, так як в двох попередніх випадках. Папаїн, так як бромелайн і трансглутаміназа впливає на зміну рН при введенні різної кількості соляної кислоти, знижуючи значення ∆ рН 0/0,06.

На рисунку 3.5.3. зображено значення рН водних екстрактів яловичого фаршу з папаїном при різній кількості введеної соляної кислоти

 

 

Рисунок 3.5.3 Значення рН яловичого фаршу з папаїном при різній кількості введеної соляної кислоти

З представлених даних можна зробити висновок, що додавання ензимів підвищує буферну ємність яловичого фаршу. Стабільні значення буферної ємності (рН при зберіганні) забезпечують якість м’ясних снеків в термінах зберігання.

Дані хіміко-технологічних показників фаршів з ензимами наведені в таблицях (3.5.6, 3.5.7, 3.5.8).

Таблиця 3.5.6 – Фізико-хімічні показники яловичого фаршу з бромелайном

№ зразка	Вміст водорозчинних білків і пептидів	рН	ВЗЗа, %	Пластичність, см2*г/кг
Контроль	7,10	6,45	80,5	5,25
0,1%	5,60	6,35	84,3	5,50
0,2%	5,65	6,4	87,6	5,75
0,5%	6,45	6,4		8,97
1,0%	7,18	6,4		10,50

Значення рН у всіх зразках стабільне і знаходиться в межах 6,3-6,45. Вологозвязуюча здатність підвищується з додаванням більшої кількості ензиму, і в зразках з вмістом бромелайну 0,5% та 1 % становить 100%. Пластичність також зростає зі збільшенням аконцентрації ензиму, що пояснюється більшою в’язкістю.

Таблиця 3.5.7 – Фізико-хімічні показники яловичого фаршу з трансглутаміназою

№ зразка	Вміст водорозчинних білків і пептидів	рН	ВЗЗа, %	Пластичність, см2*г/кг
Контроль	8,90	6,50	75,30	5,15
0,1%	9,55	6,47	79,70	5,60
0,2%	9,20	6,45	87,90	5,80
0,5%	9,10	6,45	95,40	8,14
1,0%	8,50	6,5		9,98

Значення рН у зразках знаходиться в межах 6,45-6,5 одиниць. Значення ВЗЗа з підвищення концентрації додавання ензиму підвищується і в зразку з 1% трансглутамінази сягає 100%. Вміст водорозчинних білків і пептидів у порівнянні з контролем у зразках з ензимами дещо вищий, проте у зразку з додаванням 1% трансглутамінази має нижче значення на 0,4 мг.

Таблиця 3.5.8 – Фізико-хімічні показники яловичого фаршу з папаїном

№ зразка	Вміст водорозчинних білків і пептидів	рН	ВЗЗ, см 2	Пластичність, см2*г/кг
Контроль				6,45	80,5	5,25
0,1%				6,35	84,3	6,50
0,2%				6,4	87,6	5,75
0,5%				6,4		8,97
1,0%				6,4		10,50

Дані фізико-хімічних досліджень яловичого фаршу після визрівання з папаїном близькі за своїми значеннями до папаїну. Це явиче пояснюється тим, що папаїн та бромелайн мають однаковий механізм дії, тому що належать обоє до цистеїнових протеаз. Значення рН водних екстрактів коливається від 6,4 до 6,45 од., значення ВЗЗа так як у випадку з бромелайном у двох останніх зразках досягає 100%.

За фізико-хімічними показниками використання ензимів позитивно впливає на властивості яловичого фаршу.

Дослідивши фізико-технологічні показники фаршів з ензимами, було досліджено їх реологічні характеристики. Було використано м'ясо першого сорту. Охолоджене м'ясо подрібнювалося на вовчку з діаметром 2-3 мм. Додавалося 3 % солі та 5 % мальтодекстрину. Концентрації ензимів становили – 0,1%; 0,2%; 0,5%; 1%. Було підготовлено п’ять зразків, один з яких був контроль, що не містив ензиму. Підготовлений фарш дозрівав 2 доби, при температурі 0-4ºС. Дослідження проводилися на віскозиметрі Воларовича. Дані досліджень приведені в таблиці 3.5.9.

Зі збільшенням концентрації трансглутамінази потрібно прикладати більше навантаження, так як зростає міцність та пружність фаршу. З таблиці видно що зі збільшенням концентрації значення граничного напруження зсуву та ефективної в’язкості збільшується.

Для контролю при навантаженні 0,662 значення ефективної в’язкості складає 273,25 Па*с, для зразка з 0,1% трансглутамінази – 217,67 Па*с, для зразка з 0,2% ензиму при навантаженні 0,862 кг – 317,70 Па*с, для зразка з 0,5% ферменту при навантаженні 0,962 кг – 221,20 Па*с, для зразка з 1% трансглутамінази при навантаженні 1,162 кг значення ефективної в’язкості становить 9430,01 Па*с.

При дослідженні реологічних характеристик яловичого фаршу з бромелайном були отримані такі результати (Таблиця 3.5.10).

 

 

Таблиця 3.5.9 – Значення ефективної в’язкості та граничного напруження зсуву

Зразок	М, кг	h, м	t,с	К	К0	Ni, с-1	Ө0, кг	η j , Па*с
Кон.	0,582	0,074	16,4	301,54675	420,57334	0,345226	244,774	508,36
0,602	0,075	16,06	297,01480	414,98410	0,352535	249,820	507,19
0,622	0,074	15,94	301,54675	420,57334	0,355189	261,597	528,06
0,642	0,083	10,67	265,13595	375,10417	0,53062	240,817	320,79
0,662	0,074	7,75	301,54675	420,57334	0,730544	278,420	273,25
0,1.%	0,682	0,096	20,15	225,76057	324,43904	0,280978	221,267	547,97
0,702	0,093	19,61	233,77230	334,87712	0,288716	235,084	568,41
0,722	0,096	11,67	225,76057	324,43904	0,485151	234,245	335,98
0,742	0,085	10,64	265,13595	366,30374	0,532116	271,797	369,71
0,762	0,083	6,10	265,13595	375,10417	0,92815	285,829	217,67
0,2%	0,782	0,087	21,9	251,63204	357,90678	0,258526	279,883	761,15
0,802	0,090	17,7	242,37362	346,00917	0,319871	277,499	607,69
0,822	0,083	11,86	265,13595	375,10417	0,477379	308,336	456,54
0,842	0,083	7,91	265,13595	375,10417	0,715766	315,838	311,90
0,862	0,074	6,92	301,54675	420,57334	0,818167	362,534	317,70
0,5%	0,882	0,096	12,29	225,76057	324,43904	0,460676	286,155	432,24
0,902	0,090	11,86	242,37362	346,00917	0,477379	312,100	457,96
0,922	0,087	8,39	251,63204	357,90678	0,674817	329,990	343,80
0,942	0,087	7,24	251,63204	357,90678	0,782005	337,148	303,11
0,962	0,083	4,91	265,13595	375,10417	1,153098	360,850	221,20
1%	0,982	0,096	11,07	225,76057	324,43904	0,010211	318,599	21711,57
1,102	0,096	7,44	225,76057	324,43904	0,015194	357,532	16374,10
1,122	0,087	5,97	251,63204	357,90678	0,018935	401,571	14910,54
1,142	0,083	5,08	265,13595	375,10417	0,022252	428,369	13607,10
1,162	0,083	3,46	265,13595	375,10417	0,032671	435,871	9430,01

Таблиця 3.5.10 – Визначення ефективної в’язкості та граничного напруження зсуву.

Зразок	М, кг	h, м	t,с	К	К0	Ni, с-1	Ө0, кг	η j, Па*с
Кон.	0,582	0,093	6,5	233,77230	334,87712	0,871033	194,898	156,20
0,602	0,096	5,5	225,76057	324,43904	1,029402	195,312	132,03
0,622	0,093	2,5	233,77230	334,87712	2,264685	208,294	64,21
0,642	0,090	2,0	242,37362	346,00917	2,830856	222,138	54,97
0,662	0,087	1,8	251,63204	357,90678	3,145396	236,934	52,96
0,1.%	0,482	0,096	2,8	225,76057	324,43904	2,022040	156,380	53,82
0,502	0,090	1,9	242,37362	346,00917	2,979849	173,697	40,83
0,522	0,093	1,5	233,77230	334,87712	3,774475	174,806	32,33
0,542	0,087	1,2	251,63204	357,90678	4,718094	193,985	28,91
0,562	0,083	1,1	265,13595	375,10417	5,147012	210,809	28,95
0,2%	0,322	0,087	18,0	251,63204	357,90678	0,314540	115,246	257,60
0,342	0,083	8,5	265,13595	375,10417	0,666084	128,286	136,13
0,362	0,074	6,0	301,54675	420,57334	0,943619	152,248	115,68
0,382	0,083	6,3	265,13595	375,10417	0,898685	143,290	112,70
0.402	0,075	4,5	297,01480	414,98410	1,258158	166,824	94,90
0,5%	0,242	0.074	11,0	301,54675	420,57334	0,514701	101,779	141,78
0,262	0,075	6,5	297,01480	414,98410	0,871033	108,726	89,34
0,282	0,083	3,5	265,13595	375,10417	1,617632	105,779	46,22
0,302	0,075	2,0	297,01480	414,98410	2,830856	125,325	31,69
0,322	0,075	1,4	297,01480	414,98410	4,044080	133,625	23,65
1%	0,122	0,093		233,77230	334,87712	0,006649	40,855	4289,40
0,142	0,087	5,0	251,63204	357,90678	0,022608	50,823	1580,49
0,162	0,093	2,5	233,77230	334,87712	0,045216	54,250	837,56
0,182	0,083	2,0	265,13595	375,10417	0,056520	68,269	853,76
0,202	0,083	1,35	265,13595	375,10417	0,083733	75,771	639,62

На рисунку 3.5.4. зображено залежність ефективної в’язкості з від навантаження при додаванні 0,1% ензимів.

Рисунок 3.5.4. Залежність ефективної в’язкості від навантаження

На даному рисунку зображена різниця між ефективною в’язкістю фаршів на основі яловичини з додаванням ензимів різних класів. Видно, що яловичий фарш з трансглутаміназою має вище значення ефективної в’язкості ніж фарш з папаїном та трансглутаміназою приблизно в 7-8 разів. Зі збільшенням навантаження значення в’язкості прямопропорційно зменшується.

На рисунку 3.5.5 зображена залежність ефективної в’язкості від навантаження з додаванням 1 % ензиму. Значення ефективної в’язкості фаршу з трансглутаміназою при навантаженні 963 Н складає близько 22000 Па*с, що у порівнянні їз фаршами з цистеїновими протеїназами більше приблизно в 5 разів. При збільшенні навантаження значення ефективної в’язкості поступово зменшується.

 

Рисунок 3.5.5 – Залежність яловичого фаршу з 1 % ензиму від навантаження

Після проведення органолептичної оцінки мясних снеків з різними концентраціями ензимів було вияснено що оптимальними кількостями внесення ферментів було:

- для папаїну 0,1-0,2 %;

-для бромелайну 0,1-0,2%;

-для трансглутамінази 0,5%.

Зразки з вмістом ензимів більше 0,5% мали низькі сенсорні характеристики.