Влияние тендеризации на флейвор мясных продуктов

Целью данной работы является рассмотрение конструктивных влияний тендаризации на флейвор мясных продуктов, основных свойств, промышленно выпускаемых ферментов для переработки мяса, а также возможностей использования новых ферментов, пока еще не выведенных на рынок.

Ключевые слова: тендеризация, флейвор, ферменты.

Ферментативные методы позволяют повысить качество мяса, удовлетворить растущие требования потребителей и увеличить степень переработки сырья. Известны два основных направления использования ферментов в мясной промышленности: тендеризация жесткого мяса и реструктурирование свежего низкокачественного мясного сырья и обрези (тримминга) с получением продукта высокого качества.

В мясной индустрии и кейтеринге используют в основном ферменты, разлагающие белки. Из сшивающих белки ферментов применение в качестве улучшителей текстуры в последние годы нашли трансглутаминазы (ТГазы). Перспективны и другие ферменты, а также новые направления использования традиционных ферментов. Примерами могут служить окисляющие ферменты для получения продукции с заданной структурой и получение требуемого вкуса и аромата с помощью липаз, глутаминаз, протеаз и пептидаз.

Понятие «флейвор» определяется как комплексное свойство, включающее вкус, аромат, тригеминальные ощущения и текстуру. При выборе потребителями мясного продукта флейвор играет важную роль, и поэтому очень важно определить влияющие на него факторы. Несмотря на то, что флейвор мяса довольно слаб, присутствующие в нем нелетучие вещества являются предшественниками вкуса и аромата и в ходе переработки и хранения мясных продуктов способны его изменять. Флейвор переработанного мяса определяется как ферментативными, так и химическими процессами — пиролизом аминокислот и пептидов, разложением сахаров, рибонуклеотидов, тиамина, липидов, а также реакциями Майяра. Основными ферментативными реакциями, влияющими на флейвор или образование необходимых для его формирования предшественников, являются протеолиз и липолиз. Оба эти процесса зависят от присутствия в продукте эндогенных протеаз, липаз и природных микробиальных ферментов, а также от ферментов, внесенных в ходе технологического процесса [1].

Большинство опубликованных данных о роли ферментов или стартерных культур в образовании флейвора были получены в ходе исследования средиземноморских ферментированных мясных продуктов сухого посола (ветчины иберийской, серрано, пармской, байоннской; итальянской салями, испанской чоризо, французской сосисьон) и в меньшей степени — продуктов из стран Северной Европы. Для средиземноморской кухни типичным является медленное вяление и отказ от использования нитрита и копчения (в отличие от кухни североевропейских стран). Ниже мы рассмотрим мясные продукты, для которых ферментативное формирование флейвора играет наиболее существенную роль.

Стоит также отметить роль протеолиза и липолиза в образовании флейвора. Мясные продукты сухого посола любят из-за их уникального флейвора, который формируется за счет пряностей, продуктов метаболизма сахаров, липолиза, окисления липидов, протеолиза и распада аминокислот. Протеолиз протекает в ходе созревания, в результате которого образуются полипептиды, пептиды и свободные аминокислоты, влияющие на вкус и развитие флейвора мясных продуктов. Гидролиз мясных белков в основном катализируется эндогенными ферментами, такими как катепсины, трипсиноподобные пептидазы и протеазы, продуцируемые микроорганизмами. Источниками этих ферментов являются главным образом представители семейства Micrococcaceae, а также плесени и дрожжи, присутствующие в колбасных изделиях сухого посола. Важную роль в производстве колбас играют добавки глутаминазы, так как при гидролизе глутамина образуется аммиак, нейтрализующий кислоту, и флейвор умами, который можно охарактеризовать как острый или бульоноподобный (он способен усиливать другие вкусы).

Другой важной группой ферментативных реакций, участвующих в образовании флейвора ферментированных колбасных изделий, является липолиз. Фосфолипазы и липазы гидролизуют фосфолипазы и триацилглицерины, а продуктами гидролиза являются свободные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты затем окисляются до летучих ароматических соединений. Продуктами окисления являются алифатические углеводороды, спирты, альдегиды и кетоны. Спирты по реакции с жирными кислотами образуют сложные эфиры.

Получение мясных продуктов сухого посола включает длительный период созревания, необходимый для превращения свободных амино– и жирных кислот в летучие ароматические соединения (альдегиды, кетоны, лактоны, спирты и эфиры) за счет микробиальных (окислительного дезаминирования и декарбоксилирования) и/или химических (реакции Майяра) процессов. Поскольку длительное созревание требует больших затрат, желательно сократить его продолжительность, для чего используют протеазы и липазы, тем самым увеличивают влияние ферментов на созревание мясных продуктов сухого посола. Вместе с тем внесение только протеиназ и липаз не дает желаемого эффекта, поскольку флейвор конечного изделия зависит также от летучих веществ, образующихся при окислении липидов и катаболизме аминокислот. Поэтому для сокращения продолжительности созревания колбасных изделий следует обеспечить условия (например, путем внесения эффективной стартерной культуры или ферментов), которые стимулировали бы более быстрое образование летучих веществ.

Наиболее перспективным методом сокращения продолжительности созревания ферментированных колбас является внесение бесклеточных экстрактов из молочнокислых бактерий и плесеней. Было показано, что добавки таких экстрактов из Lactobacillus paracasei sbsp. paracasei ускоряют созревание и улучшают органолептические свойства колбас. Аналогичный эффект оказывают бесклеточные экстракты из плесеней, например из Mucor racemosus и Penicillium aurantiogriseum, увеличивающие выделение аммиака и летучих продуктов катаболизма аминокислот. Ферменты из бесклеточного экстракта дрожжей Debaryomyces hanseit катализируют гидролиз саркоплазматических белков и вместе с ферментами, участвующими в превращениях аминокислот, продуцируют аммиак и повышают значение pH. Указанный экстракт совместно с экстрактом из Lactobacillus sakei, обладающим высокой экзопротеолитической активностью, использовался для ускорения протеолиза и улучшения органолептических свойств ферментированных мясных продуктов за счет образования летучих продуктов окисления липидов и брожения углеводов.

Из всех показателей качества мясных продуктов важнейшими для потребителя являются их текстура и мягкость. Увеличить мягкость можно, в частности, за счет естественного созревания, электростимуляции, механической тендеризации или введения протеолитических ферментов. Наиболее часто в тендеризации мяса применяются экзогенные растительные ферменты папаин, бромелаин и фицин. Применение этих ферментов, особенно папаина и бромелаина, в целях тендеризации изучалось в течение нескольких десятилетий. Некоторые примеры использования растительных протеаз или содержащих протеазы фракций в целях в тендеризации мяса приведены в таблице 1.

Таблица 1

Примеры использования растительных протеаз (и фракций, содержащих протеазы) при тендеризации мяса.

Способ применения тендеризующих ферментов в мясной индустрии зависит от цели. Если необходимо сократить продолжительность созревания высококачественного мяса, то главными объектами воздействия протеаз должны быть миофибриллярные белки. Если же тендеризуется низкокачественное мясо (например, от старых животных), то действие протеолитических ферментов должно быть направлено на белки соединительной ткани, прежде всего на коллаген. Методы и проблемы тендеризации сырого мяса, предназначенного для реализации, отличаются от методов и проблем, характерных для мяса, подвергаемого переработке. К сожалению, растительные протеазы менее активно взаимодействуют с коллагеном, чем с другими белками, в связи с чем попытки тендеризовать богатую коллагеном соединительную ткань неизбежно приводят к интенсивному гидролизу неколлагеновых белков и, следовательно, к получению слишком мягкого мяса. Для тендеризации мяса с высокой долей соединительной ткани следует использовать ферменты с явно выраженной активностью по отношению к ней и ограниченной активностью по отношению к миофибриллярным белкам. Такими ферментами могли бы быть микробиальные коллагеназы пищевого качества, однако они пока на рынке отсутствуют.

Тем не менее, опубликованы некоторые данные о тендеризующем действии этих ферментов. Изучалось тендеризующее действие коллагеназы из Cl histolyticum на говяжьи стейки, но полученные результаты оказались не очень впечатляющими. Явного положительного эффекта удалось достичь при изучении действия микробиальных коллагеназ на коллаген в реструктурированном говяжьем фарше. Были обнаружены термофильные бактерии, способные эффективно воздействовать на коллаген в ходе кулинарной обработки и малоактивные при холодильном хранении мяса.

Новыми интересными протеазами растительного происхождения являются экстракты кукумиса и имбиря. Порошкообразный экстракт кукумиса из дикого огурца (Kachri) и имбирные протеазы хорошо тендеризуют мясо разных видов (таблица 1.1). Экстракт имбиря особенно эффективно солюбилизирует коллаген.

Консистенция и структура мяса не способствуют равномерному распределению тендеризующей протеазы. В принципе, для решения этой задачи можно использовать такие методы, как распыление (орошение), инъецирование, погружение (вымачивание) и маринование. В последние десятилетия широко изучалось предубойное инъецирование инактивированных растительных протеаз (прежде всего папаина) в сосудистую систему живых животных в целях обеспечения равномерного распределения фермента в туше. Результаты, полученные для баранины и говядины, были использованы по многих странах при разработке промышленной технологии.

Широкое применение нашли также методы погружения кусков мяса в раствор с протеолитическими ферментами или их маринования в этом растворе. Недостатком этих методов является слабое проникновение фермента внутрь мяса и, как следствие, излишняя тендеризация поверхности мяса и недостаточная — внутренней части [1].

Было показано, что инъецирование раствора протеолитического фермента не-посредственно в куски мяса более эффективно для их тендеризации, чем маринование. Для достижения одинакового эффекта при мариновании требуется значительно больше папаина, чем при инъецировании, что объясняется ограниченной площадью контакта фермента и субстрата. На показатели качества мяса оказывает существенное влияние даже раствор–носитель фермента. Обработка говядины папаином в вакуумном массажере способствует равномерному распределению фермента по мясу и гидролизу структурных белков.

На активность тендеризующих ферментов существенно влияет способ обработки мяса. Чем дольше мясо обрабатывается при температурах, близких к оптимальным для данного фермента, тем глубже протекает гидролиз и лучше тендеризация. Технологические режимы следует подбирать с учетом активности фермента и возможности обеспечить в нужный момент его инактивацию. В мясной промышленности мясо, тендеризованное ферментами, используют для производства готовых к употреблению высококачественных мясных продуктов, в частности, сосисок и колбас. Тендеризация повышает растворимость мясных белков, что улучшает качество сырья. При этом значительно улучшаются ВУС, стабильность эмульсии, вкус и другие показатели качества колбасных изделий. Еще одним преимуществом ферментативной тендеризации мясных продуктов по сравнению с сырым мясом является упрощение технологического контроля.

Для кусков мяса разных размеров предлагается использовать разные ферменты или их смеси. В случае тонкой нарезки для определения технологических режимов и оптимальной концентрации фермента необходимо знать его субстратную специфичность и активность. Использование растительных экстрактов, богатых тендеризующими ферментами (например, в виде пюре или сока), позволяет обеспечить эффективную тендеризацию мяса при меньших затратах, чем при использовании промышленно выпускаемых ферментных препаратов.

Развитие микробиальных методов даст возможность получать в будущем специфические протезы с разными свойствами: одни — для ускорения тендеризации высококачественного красного мяса (влияние на миофибриллы), а другие — для разложения соединительной ткани в низкокачественном мясе старых животных, реализуемом в сыром виде или используемом в мясоперерабатывающей промышленности.

Функциональные свойства мясных белков можно модифицировать с помощью сшивающих ферментов. Эти ферменты используют для связывания кусков свежего мяса и изменения структурных свойств различных мясных продуктов. Главным объектом атаки сшивающих ферментов является миофибриллярный белок миозин. Данные ферменты положительно влияют на гелеобразующие свойства и текстуру мясных гелей. Ферменты, способные образовывать сшивки, приведены в таблице 2. Основным сшивающим ферментом в настоящее время является ТГаза. Ее способность сшивать белки мяса известна уже более двадцати лет. Обычно источником ТГазы для мясной промышленности является кровь, однако в последнее время на смену ферментам животного происхождении приходят микробиальные ферменты благодаря их независимости от ионов кальция, более благоприятным рабочим значениям pH и температуры, а также их доступности для промышленного применения [1].

Таблица 2

Сшивающие ферменты для модификации структуры мяса

Желание потребителей покупать высококачественные и недорогие мясные продукты заставляет производителей разрабатывать новые методы реструктуризации мяса и более полного использования мясного сырья разного качества. Традиционно для соединения кусочков мяса используют соль и фосфаты, а также тепловую обработку. Для объединения ненагреваемых мясных продуктов, состоящих из кусочков мяса, их, как правило, замораживают, однако в настоящее время, когда все более популярным становится свежее мясо с пониженным содержанием соли, широкое применение находят технологии без стадии замораживания и с использованием низких концентраций соли. Одной из таких технологий является ферментативная реструктуризация — главная область применения ТГазы в мясной промышленности. ТГаза увеличивает силу гелей реструктурированных мясных белков в присутствии или в отсутствии добавок соли и фосфатов.

Реструктурированные мясные продукты, традиционно выпускаемые с использованием соли и фосфатов, которые усиливают экстракцию белков, в присутствии ТГазы можно получать без использования этих добавок [1].

Силу связывания при низких температурах можно увеличить путем добавлении казеината как наполнителя. Последний является прекрасным субстратом для ТГазы, однако нам не известны опубликованные данные о влиянии такой ферментативной обработки на свойства продукта в нагретом состоянии. Твердость, пережевываемость и упругость реструктурированных кусочков нежирной свинины в присутствии ТГазы значительно возрастают. ТГаза снижаем ВУС ненагретых образцов, однако не влияет на потери при кулинарной обработке. При изучении отношения потребителей к реструктурированной говядине без жира и соединительной ткани, в которой в качестве связующих использовались ТГаза и казеинат, и по целому ряду показателей (сочность, флейвор, общий вид) выяснилось, что потребители дали такому реструктурированному мясу более высокую оценку.

Протеолитические ферменты могут оказаться полезными при использовании костей, бараньих потрохов, куриных или говяжьих субпродуктов в производстве белковых гидролизатов с сильным мясным флейвором. Эти гидролизаты могут быть ингредиентами готовых к употреблению супов и соусов, и также выполнять функцию усилителей вкуса, служить приправой или добавкой к низкобелковым продуктам, а также кормам для животных. Чтобы не допустить образования горьких продуктов гидролиза, следует правильно подобрать протеолитические ферменты. Интенсивность флейвора зависит от содержании свободных аминокислот, типа присутствующих ферментов и их превращений, в связи с чем необходимо обеспечить оптимальное соотношение эндопротеаз и экзопептидаз. Ферменты могут применяться и при получении желатина из свежих костей [1].

Одним из основных органолептических показателей мяса потребители считают его мягкость. Поскольку жесткость мяса обусловлена, прежде всего, присутствием соединительной ткани, состоящей из трудноразлагаемого коллагена, для улучшения качества мяса следует использовать протеолитические ферменты, селективно воздействующие на коллаген. Такие ферменты способны тендеризовать низкокачественное мясо, однако следует отметить, что в настоящее время на рынке ферментных препаратов таких сильнодействующих ферментов пока нет.

Покупатели зачастую требуют, чтобы в свежих мясных продуктах было как можно меньше жира и соли, тогда как производители вынуждены применять способы, позволяющие максимально эффективно перерабатывать туши и вместе с тем не наносить ущерба окружающей среде. Этим требованиям и отвечают современные ферментные технологии. Одна из них (с использованием ТГазы) уже применяется в мясной промышленности. Кусочки мяса и обрезь «склеиваются» ТГазой с образованием полуфабрикатов с известной массовой долей мясного сырья, которым можно придавать требуемые форму и размер, стабильных при низких и высоких температурах.

Соблюдение экологических норм при утилизации туш невозможно без эффективной переработки побочных продуктов мясопереработки. Содержащийся в нем белок кератин плохо усваивается, однако он вполне может использоваться в производстве упаковочных материалов, пленок и покрытий, поскольку в нем много дисульфидных связей и гидрофобных аминокислот. В разрабатываемых в настоящее время методах, позволяющих обеспечить растворимость кератина, используются агрессивные химические реагенты, альтернативой которым могут служить специфические протеазы, способные гидролизовать кератин.

Литература:

1.         Уайтхерст Р. Дж. Ферменты в пищевой промышленности., ван Оорт М. (ред.). Глава 12.

2.         Витол, И. С. Ферменты и их применение в пищевой промышленности / И. С. Витол, И. Б. Кобелева, С. Е. Траубенберг — М.: ИК МГУПП, 2000. — 80 с.

3.         Жеребцов, Н. А. Ферменты: их роль в технологии пищевых продуктов: Учебное пособие. / Н. А. Жеребцов, О. С. Корнеева, Е. Д. Фараджаева — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1999. — 120 с.

4.         Нечаев, А. П. Технологии пищевых производств: Учебник для вузов / А. П. Нечаев, И. С. Шуб, О. М. Аношина [и др.]. Под ред. А. П. Нечаева. — М.: КолосС, 2005. — 768 с.

5.         Номенклатура ферментов. Рекомендации Международного Биохимического Союза. — М., 1979. — 319 с.

6.         Химический состав пищевых продуктов: Книга 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов / под редакцией И. М. Скурихина, М. Н. Волгарева: 2-е изд. перераб. и доп. — М.: ВО Агропромиздат, 1987. — 360 с.