19. Мясные эмульсии и структурированные пищевые системы. Белки как стабилизаторы мясных эмульсий. Эмульсионные свойства белков.

К эмульсиям относят пищевые продукты природного происхождения: молоко и большинство молочных продуктов; яичный желток, тонкоизмельчённые колбасные фарши; МКДП. Широко используются искусственные эмульсии, т.е. эмульсии, стабилизированные немясными белками. При производстве колбасных изделий, рубленых полуфабрикатов, фаршевых консервов. Эмульсии являются аналогами молока и молочных продуктов, стабилизированы различными белками. Такая стабилизация носит универсальный характер и необходима при получении высокоустойчивых особенно концентрированных эмульсии (колбаса).

Устойчивость эмульсий определяется наличием на поверхности раздела фаз адсорбционных оболочек, слоем третьего вещества, либо колоидно-дисперсным слоем эмульгатора с гелеобразной структурой. В технологии мяса в качестве эмульгаторов жира используют как естественные компоненты сырья—миофибрилярные, лецитин, холестерин, кефалин (присутствующие в мясе); белковые препараты, содержащие водорастворимые белки—растительные белковые препараты; белки молока, яичные продукты, белки крови; химические аддитивы: поливалентные фосфаты и другие ПАВы. Эффективность получения и стабильность свойств эмульсиий зависят от вида жира и эмульгатора, соотношения дисперсионной фазы и дисперсной среды, степени диспергирования частиц, температуры, pH среды и т.д.

Среди пищевых продуктов важное место занимают эмульсии типа жир в воде. Важнейшими стабилизаторами таких эмульсий являются белки, эмульсионные свойства которых во многом определяют свойства конечного продукта. Состав и условия получения таких эмульсий могут быть достаточно смоделированы.

Для использования белков (не только мясных) в качестве стабилизаторов эмульсий изучают модельные системы, приближенные к реальным пищевым продуктам эмульсионного типа. При этом оценивают эмульсионные свойства белков и изучают взаимосвязь между эмульсионными свойствами и молекулярными характеристиками белков (глобулярные, фибрилярные, растворимость в воде и солевых растворах). Получение эмульсии рассматривают как наложение трёх процессов: диспергирование жидкости, коалесценция адсорбционного процесса, образование защитных слоёв. Процесс образования защитных слоёв главным образом определяет свойства создаваемых эмульсий. Коалесценция—это слияние капель, усиливающееся при флокуляции или криминге, в конечном счете, приводящее к разрушению эмульсии. Криминг-гравитационное, т.е. седиментационное или флотационное разделение мясных капель без изменения распределения по размерам. Флокуляция-агрегация капель при взаимодействии между ними без их слияния.

Если непрерывное перемешивание должно привести к динамическому равновесию между дроблением и коалесценцией, то в присутствии эмульгатора образование защитных плёнок на поверхности капель дисперсной фазы затрудняет коалесценцию. Поэтому равновесие смещается в сторону образования эмульсии.

Защитную функцию эмульгатора обуславливают его адсорбционные свойства (поверхностная активность) и способность к структурообразованию на границе раздела фаз. Происходящее вследствие адсорбции эмульгатора понижение поверхностного натяжения облегчает дробление жидкости. Количество ПАВ (белки, лецитин, полифосфаты), адсорбированного на поверхности фаз, т.е. величина адсорбции является важнейшим параметром, определяющим свойства межфазных адсорбционных слоёв. Для белков величина адсорбции на каплях эмульсии при достижении насыщения межфазных адсорбционных слоёв составляет 1-3 мг/м2.

Эмульсионные свойства белков зависят от различных факторов, но, в основном, определяются особенностью их пространственной структуры. Молекулы глобулярных белков в водном растворе представляют собой компактные частицы со специфической топографией поверхности и ассиметрично локализованными полярными и неполярными группами.

Рисунок. Особенности пространственной структуры белков.

-

-

-

Рисунок. Наиболее вероятное расположение адсорбированной молекулы белка на мефазной поверхности

-

-

-

Фибрилярные белки характеризуются лучшими эмульгирующими свойствами по сравнению с глобулярными, они быстрее снижают межфазное напряжение и имеют более низкое его равновесное значение. Плёнки белков являются белковыми гелями. Плёнки с большей упорядоченностью, включающие глобулярные молекулы в нативном состоянии (при высокой концентрации белков) дают рост более жёстким, устойчивым к механической деформации гелям. Это хорошо при выработке колбасных изделий, но плохо для пастообразных МКДП.

Рисунок. Схема структуры адсорбционных плёнок при различных поверхностных концентрациях.

-

-

-

Эти белки имеют различные величины адсорбции, т.е. разную концентрацию на поверхности раздела фаз. При высокой концентрации белка или в условиях интенсивного перемешивангия время формирования межфазных адсорбционных слоёв определяется стадиями адсорбции и изменение конформационного состояния макромолекулы с последующим образованием большого числа нековалентных межмолекулярных связей (см. рисунок). Образование таких связей обеспечивает прочность возникающих межфазных структур. Дисперсность эмульсии обеспечивается уже на первой стадии формирования межфазных адсорбционных слоёв.