Use of modified starches in meat product technology: current state and prospects
УДК 637.5.022:664.68
Аннотация
Актуальность работы обусловлена необходимостью поиска эффективных технологических решений для мясоперерабатывающей отрасли. Представлен аналитический обзор и результаты экспериментальных исследований применения модифицированных крахмалов в условиях растущего спроса на функциональные продукты с улучшенными потребительскими свойствами. Систематизированы данные о физических и химических видах модификации, а также их специфическое влияние на реологические характеристики сырья. Подробно рассмотрены физико-химические механизмы действия крахмалов в сложных белково-жировых мясных системах, включая процессы влагоудерживания, структурообразования и стабилизации эмульсий.
В ходе экспериментальной части оценено влияние ацетилированного дикрахмаладипата (Е1422), гидроксипропилированного крахмала (Е1440) и сшитого дикрахмалфосфата (Е1412) на модельные фаршевые системы. Установлено, что оптимизация дозировок данных добавок способствует значимому повышению выхода готовой продукции, улучшению текстурного профиля, а также снижению потерь влаги при термообработке и циклах замораживания-оттаивания. В заключение обоснованы перспективные инновационные направления применения модифицированных крахмалов, включая их использование в качестве структурообразователей для 3D-печати мясных продуктов и систем инкапсуляции функциональных ингредиентов, что имеет высокую практическую значимость для развития современных пищевых технологий и создания продуктов питания нового поколения.
Abstract
The relevance of the work is due to the need to find effective technological solutions for the meat processing industry. An analytical review and the results of experimental studies on the use of modified starches in the context of growing demand for functional products with improved consumer properties are presented. Data on the physical and chemical types of modification, as well as their specific impact on the rheological characteristics of raw materials, are systematized. The physicochemical mechanisms of starches’ action in complex protein‑fat meat systems are examined in detail, including the processes of moisture retention, structure formation, and emulsion stabilization.
During the experimental part, the effect of acetylated distarch adipate (E1422), hydroxypropylated starch (E1440), and cross‑linked distarch phosphate (E1412) on model minced meat systems was assessed. It was found that optimizing the dosages of these additives contributes to a significant increase in the yield of finished products, an improvement in the textural profile, and a reduction in moisture loss during heat treatment and freeze‑thaw cycles. In conclusion, promising innovative applications of modified starches have been substantiated, including their use as structure‑forming agents for 3D printing of meat products and as encapsulation systems for functional ingredients, which is of high practical importance for the development of modern food technologies and the creation of next‑generation food products.
Ключевые слова: модифицированный крахмал; мясопродукты; колбасные изделия; влагоудерживающая способность; текстурно-механические свойства; функциональные ингредиенты.
Keywords: modified starch; meat products; sausage products; water-holding capacity; textural and mechanical properties; functional ingredients.
Введение
Мясоперерабатывающая отрасль активно использует функциональные ингредиенты для регулирования структурно-механических и органолептических свойств продукции [4]. Крахмалы занимают ведущее место благодаря доступности и многофункциональности. Однако нативные крахмалы имеют ограничения: низкую термостабильность, склонность к ретроградации и недостаточную совместимость с белковыми матрицами [5, 6]. Модификация (химическая, физическая, ферментативная) позволяет целенаправленно изменять свойства полимера [13].
Цель работы − экспериментальная оценка функциональных свойств различных модифицированных крахмалов в модельных мясных системах и анализ перспектив их применения в технологии мясопродуктов.
Материалы и методы
Объекты исследования: нативный картофельный крахмал (контроль) и три модифицированных крахмала: ацетилированный дикрахмаладипат (Е1422), гидроксипропилированный крахмал тапиоки (Е1440), сшитый дикрахмалфосфат (Е1412).
Модельные системы: фаршевые эмульсии из говядины I сорта и свинины полужирной (соотношение 60:40). Крахмалы вводили на этапе куттерования в оптимальной дозировке 3 % к массе сырья [3].
Влагоудерживающую способность (ВУС) определяли центрифугированием (3000 об/мин, 10 мин). Потери при термообработке рассчитывали по разности масс до и после варки (до 72 °С в центре батона). Структурно-механические свойства оценивали методом TPA на текстуроанализаторе CT3 (Brookfield). Органолептическую оценку проводили по 5-балльной шкале (n=8). Статистическую обработку выполняли в Statistica 13.3 (критерий Тьюки, p<0,05).
Результаты и обсуждение
Установлено, что все модифицированные крахмалы статистически значимо повышают ВУС, табл. 1. Максимальный эффект характерен для Е1440 (75,4 %), что обусловлено введением гидроксипропильных групп, нарушающих кристалличность гранул и увеличивающих доступность гидроксильных центров для сорбции воды [6].
Таблица 1.
Влагоудерживающая способность и потери при обработке модельных фаршевых систем
| Образец | ВУС, % | Потери при термообработке, % | Потери при замораживании-оттаивании, % | Увеличение выхода готового продукта |
|---|---|---|---|---|
| Контроль (нативный крахмал) | 68,2 ± 1,3 | 12,4 ± 0,8 | 8,7 ± 0,6 | - |
| Е1422 | 72,8 ± 1,1 | 9,3 ± 0,5 | 6,2 ± 0,4 | +2,8 |
| Е1440 | 75,4 ± 0,9 | 7,8 ± 0,4 | 4,1 ± 0,3 | +4,1 |
| Е1412 | 71,5 ± 1,2 | 8,9 ± 0,6 | 5,8 ± 0,5 | +3,2 |
Е1440 также обеспечивает минимальные потери при замораживании-оттаивании, что критично для замороженных полуфабрикатов. Е1412 демонстрирует умеренную ВУС, но сохраняет стабильность при высоких температурах благодаря фосфатным сшивкам [8].
Результаты исследований структурно-механических и органолептических показатели выявили, что Е1412 формирует наиболее упругую и твердую структуру за счет сохранения набухших гранул в белковом матриксе (эффект активного наполнителя). Е1422 обеспечивает оптимальный баланс твердости и нежности, получив наивысший органолептический балл (23,2) за счет однородной консистенции и сочности, таблица 2.
Таблица 2.
Органолептическая оценка мясопродуктов (5-балльная шкала, n=10)
| Показатель | Макс. балл | Контроль (нативный крахмал) | Е1422 | Е1440 | Е1412 |
|---|---|---|---|---|---|
| Внешний вид | 5 | 4,10 ± 0,27 | 4,60 ± 0,18 | 4,40 ± 0,27 | 4,30 ± 0,27 |
| Консистенция | 5 | 3,80 ± 0,36 | 4,70 ± 0,18 | 4,30 ± 0,27 | 4,00 ± 0,27 |
| Сочность | 5 | 3,90 ± 0,27 | 4,80 ± 0,18 | 4,60 ± 0,18 | 4,10 ± 0,27 |
| Вкус и запах | 5 | 4,20 ± 0,18 | 4,50 ± 0,18 | 4,40 ± 0,18 | 4,30 ± 0,18 |
| Цвет и вид на разрезе | 5 | 4,00 ± 0,27 | 4,60 ± 0,18 | 4,10 ± 0,27 | 2,70 ± 0,36 |
| ИТОГО | 25 | 20,00 | 23,20 | 21,80 | 19,40 |
Полученные экспериментальные данные подтверждают описанные в литературе механизмы действия крахмалов [9, 11]. При термообработке модифицированный крахмал клейстеризуется, заполняя межбелковые пространства. Введение объемных заместителей (ацетильных, гидроксипропильных групп) препятствует реассоциации цепей амилозы при охлаждении, предотвращая ретроградацию и синерезис [12]. В тонкоизмельченных эмульсиях (сосиски) крахмалы адсорбируются на поверхности жировых капель, стабилизируя эмульсию [7].
В промышленной практике выбор модификата диктуется технологической задачей. В вареных колбасах Е1422 увеличивает выход на 2,5 – 4 % [1]. В полукопченых колбасах и консервах, подвергающихся стерилизации (115 – 121 °С), нативные крахмалы разрушаются, тогда как сшитый Е1412 сохраняет гелеобразующую способность, предотвращая расслоение бульона [2]. В низкожировых продуктах крахмалы (3–6 %) выступают имитаторами жира, формируя гелевую матрицу, аналогичную жировой ткани [10]. Применение добавок строго регулируется ТР ТС 029/2012 (лимит 5 – 8 %).
Анализ литературы и полученных данных позволяет выделить приоритетные векторы дальнейших исследований: композитные системы: создание комплексов «крахмал – растительный белок – гидроколлоид» для производства гибридных мясо-растительных продуктов; инкапсуляция – использование матрицы модифицированного крахмала для контролируемого высвобождения антиоксидантов и пробиотиков в мясной системе; аддитивные технологии: применение в 3D-печати мясопродуктов в качестве структурообразующих компонентов с заданными реологическими параметрами; импортозамещение – разработка отечественных технологий модификации крахмалов из местного сырья (картофель, горох) и углубленное изучение их взаимодействия с миофибриллярными белками методами ядерного магнитного резонанса и инфракрасная спектроскопии.
Заключение
Модифицированные крахмалы являются высокоэффективным инструментом регулирования свойств мясопродуктов. Экспериментально подтверждено, что Е1440 оптимален для сочности и морозостойкости, Е1422 − для эмульсионных колбас, а Е1412 − для стерилизуемых консервов. Дальнейшее развитие направления связано с внедрением крахмалов в аддитивные технологии, созданием композитных систем и разработкой конкурентоспособных отечественных технологий модификации.
Список литературы
References
