Технология производства желатина

 

 

 

Рис. 2.2. Соединительная ткань:

1 – коллагеновые волокна, 2 – эластиновые волокна, 3 – клетки

 

При нагреве коллагена выше 65 ⁰С полностью разрываются водородные и солевые связи, удерживающие полипептидные цепочки в структуре коллагена, без заметного нарушения связей внутри цепей. Этот процесс, протекающий с участием воды, известен под названием пептизации коллагена. Продукт пептизации, состоящий из нескольких, связанных друг с другом полипептидных цепочек, называется глютином.

Практически одновременно с образованием глютина происходит гидролитический распад части полипептидных цепочек на более мелкие звенья. В совокупности образующие полидисперсный продукт гидролиза глютина – смесь желатоз (глютоз).

Эластин не содержит триптофана и в нем очень мало метионина  и гистидина. Он почти не переваривается пепсином, медленно трипсином и сравнительно легко эластазой. Он очень устойчив к действию химических реагентов, не изменяется в растворах кислот и щелочей, выдерживает длительный нагрев при 125 ⁰С. Следовательно, эластин практически не имеет какой-либо пищевой ценности.

Пищевая и промышленная ценность соединительной ткани. Благодаря способности коллагена переходить в глютин разновидности соединительной ткани, богатые им, могут быть использованы для производства некоторых видов пищевой и технической продукции, в том числе желатина и клея. Ткани, которые содержат много эластина, пригодны для производства кормовой продукции.

Соединительная ткань, связанная с мышечной и органически  входящая в состав мяса (внутримышечная), уменьшает его пищевую ценность. Она снижает качество мяса также и потому, что увеличивает его жесткость в зависимости от соотношения в ней количества коллагеновых и эластиновых волокон, строения и толщины коллагеновых волокон и пучков.

Данные о содержании коллагена в некоторых мышцах и характеристика их жесткости после  варки в течение 60 минут при 105 ⁰С приведены в табл. 2.4.

  Жировая ткань представляет собой разновидность рыхлой соединительной ткани, клетки которой содержат значительное количество нейтрального жира. В соединительной ткани они располагаются в одиночку или небольшими группами, в жировой – скапливаются в большие массы. Размеры жировых клеток достигают 120 мкм. Они обладают обычными для клеток структурными элементами, но в них центральная часть заполнена жировой каплей, а протоплазма и ядро оттеснены к периферии (рис. 2.3.). Жировые «капли» представляют собой сложную дисперсную систему, образованную жиром и обводненной фазой. Наряду с жирами в составе жировой ткани содержатся различные липоиды (преимущественно фосфатиды). Но количество их невелико и не превышает долей процента.

Соответственно распределению  соединительной ткани в мясе различают внутримышечную, межмышечную и поверхностную жировую ткань. В мясе упитанных животных (крупного рогатого скота и свиней) жировая ткань как бы прослаивает мышечную, образуя на разрезе так называемую мраморность.

Пищевая ценность жировой  ткани определяется свойствами содержащихся в ней жиров и пищевой ценностью липоидов. Белковая часть не имеет существенного пищевого значения.

Энергетическая ценность жиров обусловлена, тем, что они являются носителями больших запасов энергии. Калорийность жиров превышает калорийность белков и углеводов и достигает 39 кДж на 1 г жира. В этом отношении животные жиры независимо от содержания в их составе радикалов насыщенных и ненасыщенных кислот масло отличаются друг от друга.

Биологическая ценность жиров зависит от содержания в них радикалов полиненасыщенных жирных кислот с двумя и более двойными связями, разделенными метиленовым звеном, с числом углеродных атомов 18 и более. Эти кислоты не синтезируются организмом в необходимых количествах. К ним относятся линолевая (две двойные связи), линоленовая (три двойные связи), арахидоновая (четыре двойные связи).

В жирах в определенных количествах содержатся такие витамины, как А, D, Е, К.

 

         

 

            Рис. 2.3. Жировая ткань:

            1 – жировая клетка, 2 – жировая  капля, 3 – протоплазма, 4 – волокна

             соединительной ткани

 

         В процессе усвоения пищи около 20-25 % жира гидролизуется под действием панкреатического сока. Остальной жир всасывается стенками кишечника в нейтральном состоянии. И расщепление жира, и его всасывание требует эмульгирование его в водной среде до размеров частиц менее 0,5 мкм с отрицательным зарядом. Поэтому усвояемость жиров зависит от их способности образовывать эмульсии в водной среде, что в свою очередь связано с их температурой плавления. Жиры с температурой плавления ниже температуры тела хорошо усваиваются, так как, попадая в организм, они целиком переходят в жидкое состояние и легко эмульгируются.

Костная ткань. Костная ткань сильно отличается развитым межклеточным (основным) веществом, состоящим из органической части и воды. В основном веществе расположены костные клетки и проходят кровеносные сосуды. В кости различают наружный слой, и внутренний, менее плотный, состоящий из губчатого вещества.

 В костях сложного  профиля и кулачках трубчатой кости плотный слой незначителен. В плоских костях он намного толще и иногда превосходит губчатый слой. Трубка трубчатой кости целиком состоит из плотного вещества. Плотное и губчатое вещества построены из окостеневших пластинок, образованных небольшими пучками коллагеновых фибрилл. В губчатом веществе пластины расположены менее упорядоченно и образуют многочисленные мельчайшие поры, в которых находится красный костный мозг. Снаружи кость покрыта соединительно тканой оболочкой – надкостницей, а поверхность кулачков – хрящевым слоем (рис.2.4).

Главный органический элемент  основного вещества кости – коллаген (оссеин), составляющий 24-34 % к массе сухой обезжиренной кости. Основное вещество содержит 30-65 % минеральных составных частей. Около 70 % минеральных веществ приходится на фосфорнокислый кальций и около 10 % на углекислый кальций.

В связи с особенностями  строения и состава различных  костей, характером использования и особенностями технологической обработки их подразделяют на три группы: трубчатые кости (бедренная, берцовая, плечевая, предплечье, пястная, плюсневая); паспортная кость (плоские кости) и рядовая кость (кости сложного профиля и кулачки трубчатой кости).

Диафиз обладает высокой  прочностью, его модуль упругости  около 156 Мн/м². Поэтому его после выварки жира используют как поделочный материал. Для сохранения необходимых свойств трубки вываривать жир следует осторожно и отдельно от эпифизов.

Кулачки, или эпифизы, образованы в основном губчатой тканью и лишь на поверхности состоят из плотной ткани. Мельчайшие полоски губчатой ткани заполнены красным костным мозгом (жировыми клетками), содержащим около 92 % липидов, в составе которых около 99,5 % жира, 0,21% фосфатидов, 0,28 % холестерина.

Паспортная кость состоит  главным образом из плотной ткани. Внутри имеется небольшой слой губчатой ткани. Плотная ткань богата коллагеном (около 93 % к общему количеству белков) и поэтому является хорошим сырьем для производства желатина. К паспортной кости относятся плоские кости скелета: кости черепа, челюсти, кости таза, лопатки, опиленные ребра, а также отходы трубчатой кости.

           Рядовая кость построена сходно  с эпифизами; это кости сложной  конфигурации: позвонки, запястья, предплюсны, путовый состав и пальцы, носовые раковины черепа.

           Состав кости заметно меняется  с изменением упитанности скота:  с повышением упитанности несколько повышается содержание жира и минеральных веществ и уменьшается содержание воды. В позвонках это же наблюдается в направлении от головы к задней части туши. В головке ребер больше жира и воды и меньше минеральных веществ, чем в их теле. Трубчатые кости задних конечностей содержат несколько больше жира и коллагена, чем трубчатые кости передних конечностей.

 

 

Рис. 2.4. Разрез трубчатой  кости:

1 – диафиз (трубка), 2 – эпофиз (кулачок), 3 – полость трубки,

4 – плотное вещество, 5 – губчатое вещество

 

          Пищевое и промышленное значение  костной ткани вытекает из  ее свойств и химического состава.  Диафиз трубчатой кости является  прекрасным сырьем для поделочных изделий. Остальная кость для этих целей непригодна. В составе кости от 10 до 25 % жира, большая часть которого может быть выделена вываркой в воде или другим способом. Коллаген кости также может быть извлечен горячей водой в виде глютина. В тех случаях, когда мясо используется вместе с костью (например, при изготовлении первых блюд), часть ценных в пищевом отношении веществ кости (жир, глютин кости и др.) в процессе варки переходит в бульон, увеличивая баланс пищевых веществ. Однако варка мяса не обеспечивает полного извлечения жира и глютина из кости. Пищевая ценность кости значительно ниже, чем у мышечной ткани, поэтому увеличение ее относительного содержания ухудшает качество мяса.

          В зависимости от конкретных  условий и состава кость можно использовать на пищевые цели (полуфабрикат для первых блюд, выварка пищевого костного жира), на производство желатина и клея, на выработку кормовой муки.

          Хрящи. В мясе содержатся гиалиновая хрящевая ткань (хрящевая часть ребер) и волокнистая хрящевая ткань (в местах крепления сухожилий к костям). Хрящевая ткань состоит из коллагеновых и эластиновых волокон и пучков, связанных аморфным промежуточным веществом, содержащим хондромукоид и

хондроитинсерную кислоту. Гиалиновый и волокнистый хрящи отличаются друг от друга свойствами промежуточного вещества и соотношением в их составе коллагена и эластина. В среднем в хрящевой ткани содержится: сухого вещества 28-33 %, белковых веществ 17-20 %, жира 3-5 %, минеральных веществ 1,5-2,2 %.

При вываривании хряща глютин, который при обычных условиях содержит избыток отрицательно заряженных групп, соединяется с хондритинсерной кислотой и образует хондромукоид. Поэтому хрящевая ткань мало пригодна для производства желатина и клея и, следовательно, не имеет большого промышленного значения. Находясь в составе мяса, хрящевая ткань уменьшает его пищевую ценность (1).

 Пищевая ценность мяса. Пищевая ценность мяса зависит от количественного соотношения влаги, белка, жира, содержания незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов группы В, микро- и макроэлементов, а также органолептических показателей мяса.

При оценке биологической  ценности белков наряду с учетом степени сбалансированности   незаменимых   аминокислот принимается во внимание уровень гидролиза белков пищеварительными ферментами. Рассматривая мясо, прежде всего как источник полноценных белков, определяющее значение для его пищевой ценности имеет содержание мышечной ткани.

О пищевой  ценности мяса судят по так называемому  «качественному белковому показателю», который представляет собой отношение триптофана (как индекса полноценных белков мышечной ткани) к оксипролину (показателю неполноценных соединительнотканных белков). Качество мяса характеризуют также по соотношению вода - белок, жир - белок, вода - жир. Между содержанием влаги и жира существует обратная корреляционная зависимость.

В комплекс показателей, определяющих пищевую ценность мяса, входят органолептические показатели: цвет, вкус, запах, консистенция, сочность и др. Цвет мяса зависит от концентрации миоглобина в мышечной ткани и состояния белковой части макромолекулы - глобина. На окраску термообработанного мяса могут влиять продукты, возникающие в результате реакций меланоидинообразования. Жир, входящий в состав мяса, при наличии каротиноидных пигментов может приобретать желтый оттенок.

Одним из важнейших  свойств мяса является его консистенция - нежность и сочность, которая зависит от количества соединительной ткани, содержания внутримышечного жира, раз мера мышечных пучков и диаметра мышечных волокон, состояния мышечных белков - степени их гидратации, ассоциации миозина и актина, уровня деструкции. На нежность мяса влияет не только общее содержание соединительной ткани, но и соотношение в ней коллагена и эластина, степень полимеризации основного вещества - мукополисахаридов.

Запах и вкус мяса зависят от количества и состава  экстрактивных веществ, наличия летучих компонентов и тех преобразований в их составе, которые возникают в ходе тепловой обработки. На формирование вкусоароматических характеристик мяса влияют глютатион, карнозин, ансерин, глютаминовая кислота, треонин, серосодержащие аминокислоты, продукты распада нуклеотидов, креатин, креатинин, углеводы, жиры и широкий спектр летучих компонентов (серосодержащие, азотсодержащие, карбонильные соединения, жирные кислоты, кетокислоты, продукты реакций меланоидинообразования).

Химический  и морфологический состав мяса, его  органолептические особенности зависят от вида, породы, пола, возраста, упитанности, технологии выращивания и откорма животных, частей туши (2).

          Видовые особенности мяса. Основным сырьем, имеющим промышленное значение, является мясо крупного рогатого скота (говядина), мелкого рогатого скота (баранина), свиней (свинина), а также мясо кур, уток, гусей, индеек.

          Говяжье мясо обычно темно-красного цвета с малиновым оттенком. Интенсивность окраски зависит от пола и возраста и обусловлена содержанием в мышцах миоглобина, количество которого колеблется в пределах 0,25-0,37 % к массе мышечной ткани. Для говяжьего мяса характерны сравнительно грубая зернистость (сечение мышечных волокон на поперечном разрезе) и ясно выраженная мраморность, т.е. прослойки жировой ткани на поперечном разрезе мышц хорошо упитанных животных, исключая мясо некастрированных  самцов (бугаев).

          Сырая говядина обладает слабым специфическим запахом. Запах вареной говядины сильный, приятный и более ясно выражен, чем вкус. Жировая ткань говядины имеет твердую крошливую консистенцию и окрашена в светло-желтый цвет различных оттенков от кремово-белого до интенсивно желтого, иногда шафранового. Говяжий жир обладает высокой температурой плавления и приятным своеобразным запахом.

         В свинине имеются мышцы более светлой и более темной розово-красной окраски; особенно заметна разница в окороках, где внутренние части окрашены темнее внешних. Содержание миоглобина в более светлых мышцах составляет около 0,08-0,13 %, в более темных – 0,16-0,23 %. Темные и светлые мышцы отличаются и в другом соотношении: в темных несколько меньше сухих веществ, в том числе белковых, чем в светлых.