Харчові продукти - це перважно складні дисперсні системи. Розуміння основних процесів, що відбуваються в цих системах, а також їх будова, дає змогу керувати технологічними процесами і властивостями готових виробів.

Що таке «емульсія»?

Емульсія - це (новолат. Emulsio; від лат. Emulgeo - дою, видоюють) - дисперсна система, що складається з мікроскопічних крапель рідини (дисперсної фази), розподілених в іншій рідині (дисперсійному середовищі).

Емульсії можуть бути утворені двома будь-якимирідинами, які не змішуються; в більшості випадків однією з фаз емульсій є вода, а інша - речовина, що складається з слабополярних молекул (наприклад, рідкі вуглеводні, жири). Одна з перших вивчених емульсій - молоко. У ньому краплі молочного жиру розподілені у водному середовищі.

Для отримання високодисперсних і стійких емульсій в системі необхідна присутність емульгатора.

Емульгатори - це речовини, які роблять можливим або полегшують отримання емульсій, а також стабілізують їх.

Терміни «емульгатор» або «емульгуючий агент» – це хімічна речовина, яка при розчиненні або диспергуванні в рідини може утворювати і стабілізувати емульсію завдяки своїй здатності концентруватися на поверхні розділу фаз і знижувати міжфазний поверхневий натяг. Це обумовлено поверхнево-активними властивостями, тому стосовно до досліджуваних систем терміни «емульгатор», «емульгуючий агент» і «поверхнево-активна речовина» (ПАР) можна розглядати як синоніми.

М’ясний фарш, як емульсія

Сирий ковбасний фарш (для варених ковбас, сосисок, сардельок, паштетів тощо) – це тонкодисперсна система - емульсія. М’ясна емульсія утворюється в результаті інтенсивного подрібнення (кутерування) тваринних тканин. Вона, як і будь-яка інша емульсія, складається з дисперсної фази і з дисперсійного середовища.

Дисперсійне середовище в ній складається з розчинних саркоплазматичних, солерозчинних і міофібрилярних білків, низькомолекулярних сполук органічного та неорганічного походження, а також доданої при кутеруванні води. Вода, сполучається з білками та утворює гель або матрицю, в якій утримуються частинки дисперсної фази.

Дисперсна фаза, складається з емульгованих частинок жиру, оточених розчинним міозином, а також набряклих частинок м’язових і сполучнотканинних волокон різного розміру. Отримана тиксотропна структура фаршу має певні реологічні (липкість, пластичність) і технологічні (вологосполучна, жиросполучна здатність) властивості.

Тобто фарш - це емульсія «жиру в воді». При цьому роль стабілізатора виконують міофібрилярні солерозчинні білки; одночасно міофібрилярні білки беруть участь як у формуванні каркасу-матриксу, так і в зв’язуванні води. Білковий компонент дисперсійного середовища виконує функцію структуроутворювача і стабілізатора емульсії; основні властивості цього компонента (гелеутворююча, емульсійна, водо- і жиросполучна здатності) відіграють вирішальну роль і залежать від багатьох факторів.

Фактори, що впливають на стабільність м’ясних емульсій

Емульсія може бути утворена тільки за наявності певної кількості солерозчинних міофібрилярних білків, ступінь екстракції яких залежить від ступеня руйнування (відкриття) клітин м’язової тканини, концентрації кухонної солі, кількості води, температури, pH-середовища, ступеня автолізу та інших чинників.

Другим важливим моментом в утворенні емульсії є ступінь дисперсності жиру. При подрібненні сировини на кутері відбувається часткове руйнування жирової тканини. Поряд з твердими частинками, що складаються з непошкоджених клітин, деяка частина жирових клітин руйнується, в результаті чого випливає жирова крапля.

Вивільнений жир необхідно пов’язати і стабілізувати, щоб запобугти руйнуванню емульсії і його подальше виділення з продукту. Кількість вивільненого жиру має бути такою, щоб вистачило розчинених білків (власне м’ясних або додатково внесених), що покривають його поверхню.

Не можна не враховувати й іншу ситуацію, коли для стабілізації поверхні частинок жиру білка досить, але його концентрація у водній фазі м’ясної системи падає нижче критичної концентрації гелеутворення. Це негативно позначається на структурі фаршу і якості готової продукції. Це означає, що рецептура не збалансована.

Таким чином, при приготуванні фаршу необхідно прагнути до максимальної екстракції солерозчинних білків м’яса і одночасно до досягнення максимального набухання решти непошкоджених волокон м’яса.

При недостатньому потенціалі м’ясних білків або заміні частини м’ясної сировини на препарати білків, що широко практикуються при виробництві варених ковбас, білки, що вводяться, хоча б частково повинні виконувати функції м’ясних білків. Тобто при нестачі міозину роль емульгаторів і гелеутворювача матриці можуть виконувати препарати білків тваринного і рослинного походження зі схожими властивостями.

Температура м’ясної сировини є важливим фактором, що визначає ефективність емульгування. Міозин і актоміозін - термолабільні (температура денатурації знаходиться в інтервалі 42-50°С), і в разі локального нагріву фаршу при куттеровании білки можуть денатурувати раніше, ніж почнеться емульгування.

Екстракція білка найбільш ефективно відбувається при температурі м’яса близько точки замерзання (близько -2°С), в зв’язку з чим при кутеруванні сировини доцільно використовувати підморожене м’ясо, або додавати сніг, лід чи крижану воду. Тому температура сировини перед початком кутерування не повинна перевищувати 1±1°С.

При цьому використання надмірно перемороженої сировини, що перетворюється при подрібненні в гранули або порошок з низькою в’язкістю і гомогенністю, непридатне для приготування емульсій внаслідок знаходження води в кристалічному твердому стані (лід), що обмежує рівень розчинення білків.

Після термообробки в результаті денатурації білків м’яса, дисперсійне середовище утворює термотропний гель, що має конденсаційно-кристалізаційну структуру, в якому утримуються частинки дисперсної фази.

Формується безперервний просторовий каркас, що надає твердість і монолітність продукту. Схематична будова фаршу – це еластична білкова сітка, подібна до бджолиних сот, всередині якої вміщені жирові кульки.

Регулювання властивостей м’ясних емульсій

Направлене підвищення величини вологосполучної здатності м’ясних емульсій можна здійснювати із застосуванням харчових добавок і компонентів трьох видів:

• речовин, що підвищують гідратацію м’язових білків за рахунок зсуву рН і розблокування гідрофільних центрів, до яких відносяться натрієві солі фосфорних кислот;
• речовин, які не впливають на ступінь гідратації м’язових білків, але добре зв’язують воду (як правило після термообробки), до яких відносяться крохмаль, пшеничне борошно, желатин, білковий стабілізатор зі свинячої шкурки;
• речовини білкового походження (соєвий ізолят, казеїнат натрію, сухе молоко, кров і її фракції), які забезпечують підвищення як концентрації розчинних білків в системі, так і харчової цінності готових м’ясних виробів.

Властивості одержуваних м’ясних емульсій залежать не тільки від ФТС індивідуальних білків, але і від співвідношення в системі солерозчинних білків і жиру. Емульгуюча здатність білка обмежена, тому найбільш раціональним співвідношенням жир:білок в гомогенізованих фаршах є діапазон від 0,6:1,0 до 0,8:1.

Контроль за вмістом м’язового білка в емульсії - головна умова отримання стабільних м’ясних систем. Високий вміст загального білка (м’язової та сполучної тканин) ще не свідчать про високий рівень потенційної емульгуючої здатності, бо колаген в нативному вигляді не бере участі в процесі жиропоглинання, емульгування і стабілізації емульсій. Ці функції виконують тільки м’язові білки.

Зменшення вмісту солерозчинних білків в системі або надмірне введення жиру неминуче (без особливих стабілізаторів емульсій) призведе до отримання м’ясних фаршів з нестабільними властивостями, що обумовлено дефіцитом угруповань, які перебувають на поверхні білка і відповідальних за взаємодію з жировими краплями.

Навпаки, надмірне підвищення вмісту м’язових білків в системі при одночасному зниженні частки жиру, хоча і супроводжується утворенням досить стійких емульсій, але призводить після термообробки до погіршення органолептичних показників (поява сухості, підвищення жорсткості, зниження пластичних властивостей).

Джерело: Журнал «М’ясний бізнес». Автор: «Алма-Веко, Фуд».