Предпосылки создания изобретения
В ответ на потребительский спрос на рынок веганских продуктов питания регулярно выводятся растительные бургеры. Задача заключается в создании растительного бургера, обладающего такой же привлекательностью, как и мясной бургер, а также соответствующей сочностью и вкусовым ощущением.
Существующие растительные бургеры по большей части получают путем смешивания регидратированного текстурированного растительного белка (TVP) со связующим веществом, жирным маслом и различными красителями и вкусоароматическими добавками. Когезионную способность бургера обычно обеспечивают путем гелеобразования яичного белка или применения камедей и пищевых волокон. Такие решения не соответствуют веганским принципам или принципам «чистой этикетки».
TVP изготавливают путем сухой экструзии (влажность экструдата ниже 25%) и затем сушат до уровня активности воды менее 0,6 для обеспечения их микробиологической стабильности. В результате такого процесса сухой экструзии образуются ломтики с губчатой структурой из-за расширения на головке экструдера. Затем TVP можно повторно гидратировать путем замачивания в воде для получения губчатой текстуры и вкусового ощущения как у мяса. Такие рецептуры с использованием TVP и смешивания/формования дают неудовлетворительные вкусовые ощущения.
Некоторые компании используют мокрую экструзию и перфорированную экструзионную головку с отрезанием ножом для получения аналогов мясного фарша. Вкус и вкусовое ощущение улучшаются по сравнению с добавлением TVP. Кроме того, в заявке на патент US 2017/0105438 описано применение гелеобразной эмульсии на основе агара в комбинации с текстурированными белками для получения визуально более привлекательного бургера. Однако это решение не соответствует принципам «чистой этикетки» из-за присутствия гидроколлоидов.
Существует очевидная потребность в растительных бургерах, которые удовлетворяют потребности потребителя с точки зрения вкуса, текстуры и внешнего вида и в то же время относятся к продуктам с «чистой этикеткой».
Изложение сущности изобретения
Изобретение в целом относится к способу изготовления продукта - аналога мяса, включающему получение экструдата белка, получение белковой дисперсии, получение имитатора жира, измельчение экструдата белка и имитатора жира и смешивание.
Изобретение дополнительно относится к способу изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающему получение экструдата растительного белка, получение дисперсии растительного белка, получение имитатора жира путем эмульгирования, измельчение экструдата растительного белка и имитатора жира, смешивание, необязательно литье в форму.
Изобретение дополнительно относится к способу изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающему получение экструдата растительного белка путем мокрого экструдирования; получение дисперсии растительного белка, предпочтительно 10–20% (вес./вес.) дисперсии растительного белка; получение имитатора жира путем эмульгирования, предпочтительно путем эмульгирования белковой дисперсии и липидной фазы; измельчение экструдата растительного белка, измельчение имитатора жира, смешивание, необязательно литье в форму.
В частности, изобретение относится к способу изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающему
а. получение экструдата растительного белка путем мокрого экструдирования;
b. получение 10–20% (вес/вес) дисперсии растительного белка, предпочтительно дисперсии соевого или пшеничного белка;
с. получение имитатора жира путем эмульгирования дисперсии растительного белка и липидной фазы;
d. измельчение экструдата растительного белка;
e. измельчение имитатора жира;
f. смешивание; и
g. необязательно литье в форму.
Изобретение также в целом относится к продукту - аналогу мясного фарша, содержащему экструдат растительного белка, дисперсию растительного белка; и имитатор жира, содержащий дисперсию белка.
В частности, изобретение относится к продукту - аналогу мясного фарша, содержащему:
а. экструдат растительного белка;
b. 10–20% (вес/вес) дисперсии растительного белка; и
с. имитатор жира, содержащий дисперсию белка, эмульгированную в липидной фазе.
Описание изобретения
Изобретение относится к способу изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающему
а. получение экструдата растительного белка путем мокрого экструдирования;
b. получение 10–20% (вес./вес.) дисперсии растительного белка, предпочтительно дисперсии соевого или пшеничного белка;
с. получение имитатора жира путем эмульгирования дисперсии растительного белка и липидной фазы;
d. измельчение экструдата растительного белка
e. измельчение имитатора жира;
f. смешивание;
g. необязательно литье в форму.
В некоторых вариантах осуществления экструдат растительного белка представляет собой текстурированный экструдат растительного белка.
В некоторых вариантах осуществления экструдат растительного белка представляет собой волокнистый экструдат растительного белка.
В некоторых вариантах осуществления содержание воды в экструдате растительного белка составляет не менее 45% (вес./вес.).
В некоторых вариантах осуществления экструдат растительного белка представляет собой смесь более чем одного растительного белка.
В некоторых вариантах осуществления содержание воды в экструдате растительного белка не меньше содержания воды для температуры стеклования экструдата растительного белка при температуре потребления продукта - аналога мясного фарша от 30 до 60°C.
В некоторых вариантах осуществления экструдат растительного белка и/или имитатор жира дополнительно содержит краситель и/или вкусоароматическую добавку, предпочтительно ароматическую добавку со вкусом мяса.
В некоторых вариантах осуществления экструдат растительного белка готовят, предпочтительно в овощном бульоне.
В некоторых вариантах осуществления дисперсию растительного белка готовят путем
a. получения смеси изолята белка в воде и необязательно добавления соли;
b. нагревания до образования геля, предпочтительно до около 85°C;
c. охлаждения.
В некоторых вариантах осуществления 14–16 мас.% изолята соевого белка смешивают с водой.
В некоторых вариантах осуществления изобретение относится к способу изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающему
а. получение экструдата растительного белка путем мокрого экструдирования;
b. получение смеси 14–16% (вес./вес.) соевого белка в воде;
с. получение имитатора жира путем эмульгирования дисперсии растительного белка и липидной фазы;
d. измельчение экструдата растительного белка;
e. измельчение имитатора жира;
f. смешивание;
g. необязательно литье в форму.
В некоторых вариантах осуществления в смесь добавляют хлорид натрия в конечной концентрации 0,2–0,4 M.
В некоторых вариантах осуществления имитатор жира получают путем эмульгирования смеси, составляющей около 30% (вес./вес.) белковой дисперсии, предпочтительно содержащей изолят белка, и около 70% (вес./вес.) липидной фазы, предпочтительно масла канолы или смеси масла канолы и твердого жира.
В некоторых вариантах осуществления эмульгирующую смесь нагревают до около 85°C в течение около 1 часа, а затем охлаждают.
В некоторых вариантах осуществления белковая дисперсия представляет собой дисперсию изолята белка или дисперсию концентрата белка.
В некоторых вариантах осуществления белковую дисперсию предварительно нагревают до температуры не более 95°C.
В некоторых вариантах осуществления липидную фазу предварительно нагревают до около 35°C.
В некоторых вариантах осуществления липидную фазу смешивают с белковой дисперсией.
В некоторых вариантах осуществления добавляют около 0,2–0,6 M хлорида натрия предпочтительно после эмульгирования.
В некоторых вариантах осуществления изобретение относится к способу изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающему
а. получение экструдата растительного белка путем мокрого экструдирования;
b. получение смеси 14–16% (вес./вес.) соевого белка в воде, нагревание до образования геля и охлаждение:
c. получение имитатора жира путем эмульгирования смеси около 30% (вес./вес.) белковой дисперсии и около 70% (вес./вес.) липидной фазы и от около 0,2 до 0,6 M хлорида натрия;
d. измельчение экструдата растительного белка
e. измельчение имитатора жира;
f. смешивание;
g. необязательно литье в форму.
В некоторых вариантах осуществления добавляют около 0,4 M хлорида натрия.
В некоторых вариантах осуществления конечная концентрация белка в эмульгирующей смеси составляет около 3 мас.%.
В некоторых вариантах осуществления белок получают с использованием изолята соевого, картофельного, горохового, тыквенного, пшеничного или канолового белка, предпочтительно изолята соевого белка.
В некоторых вариантах осуществления белковая дисперсия содержит от 10 до 16 мас.% изолята соевого белка, предпочтительно около 14–16 мас.%.
В некоторых вариантах осуществления аналог мясного фарша выполняют в форме бургеров или фрикаделек.
Изобретение также относится к продукту - аналогу мясного фарша, содержащему:
а. экструдат растительного белка;
b. 10–20% (вес/вес) дисперсии растительного белка; и
с. имитатор жира, содержащий белковую дисперсию, эмульгированную в липидной фазе.
В некоторых вариантах осуществления экструдат растительного белка представляет собой текстурированный волокнистый экструдат растительного белка.
В некоторых вариантах осуществления продукт — аналог мясного фарша дополнительно содержит краситель и/или вкусоароматическую добавку, предпочтительно ароматическую добавку со вкусом мяса.
В некоторых вариантах осуществления дисперсия растительного белка содержит изолят соевого белка, воду и соль.
В некоторых вариантах осуществления имитатор жира содержит около 30% (вес./вес.) дисперсии изолята белка, содержащей изолят белка, и около 70% (вес./вес.) липидной фазы.
В некоторых вариантах осуществления белковая дисперсия представляет собой дисперсию изолята белка или дисперсию концентрата белка.
В некоторых вариантах осуществления дисперсия изолята белка представляет собой дисперсию изолята соевого, картофельного, горохового, тыквенного или канолового белка, предпочтительно дисперсию изолята соевого белка.
В некоторых вариантах осуществления дисперсия изолята белка содержит от 10 до 16 мас.% изолята соевого белка, предпочтительно около 14–16 мас.%.
В некоторых вариантах осуществления изобретение относится к продукту - аналогу мясного фарша, содержащему:
а. экструдат растительного белка;
b. 14–16% (вес/вес) изолята соевого белка; и
с. имитатор жира, содержащий белковую дисперсию, эмульгированную в липидной фазе.
В некоторых вариантах осуществления продукт - аналог мясного фарша получают или можно получить способом в соответствии с настоящим изобретением.
В некоторых вариантах осуществления продукт - аналог мясного фарша не содержит продуктов животного происхождения, например ингредиентов, полученных из яйца.
В некоторых вариантах осуществления продукт - аналог мясного фарша не содержит добавок, например гидроколлоидов. Как правило, аналог мясного фарша не содержит метилцеллюлозы. Как правило, аналог мясного фарша не содержит камедей. Как правило, аналог мясного фарша не содержит альгинатов. Как правило, аналог мясного фарша не содержит модифицированного крахмала.
Изобретение также относится к применению экструдата растительного белка, дисперсии растительного белка и/или имитатора жира в продукте - аналоге мясного фарша.
Подробное описание изобретения
Определения
В настоящем документе термин «около» применительно к числовым значениям означает числа в диапазоне, например в диапазоне от -30% до +30% от рассматриваемого числа, от -20% до +20% от рассматриваемого числа, или от -10% до +10% от рассматриваемого числа, или от -5% до +5% от рассматриваемого числа, или от -1% до +1% от рассматриваемого числа. Следует понимать, что все числовые диапазоны в настоящем документе включают все целые и дробные числа, входящие в диапазон. Более того, эти числовые диапазоны следует рассматривать как подтверждающие пункт формулы изобретения, относящийся к любому числу или подгруппе чисел в данном диапазоне.
Продукты, описанные в настоящем документе, могут не содержать любого элемента, который конкретно не описан в настоящем документе. Таким образом, описание варианта осуществления с применением термина «содержащий» включает в себя описание вариантов осуществления, «состоящих, по существу, из» и «состоящих из» указанных компонентов. Аналогичным образом способы, описанные в настоящем документе, могут не включать любой стадии, которая конкретно не описана в настоящем документе. Таким образом, описание варианта осуществления с применением термина «содержащий» включает описание вариантов осуществления, «состоящих, по существу, из» и «состоящих из» указанных стадий. Любой вариант осуществления, описанный в настоящем документе, можно комбинировать с любым другим вариантом осуществления, описанным в настоящем документе, если непосредственно и явным образом не указано иное.
Если не определено иное, все технические и научные термины и любые сокращения в настоящем документе имеют общепринятое значение, понятное среднему специалисту в области применения изобретения. Хотя любые композиции, способы, изделия или другие средства или материалы, аналогичные или эквивалентные описанным в настоящем документе, могут применяться при реализации настоящего изобретения на практике, в настоящем документе описаны предпочтительные композиции, способы, изделия или другие средства или материалы.
В настоящем документе термин «добавка» включает один или более из гидроколлоидов (например, карбоксиметилцеллюлозу, метилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу, конжаковую камедь, каррагенаны, ксантановую камедь, геллановую камедь, камедь бобов рожкового дерева, альгинаты, агар, гуммиарабик, желатин, камедь карайи, камедь кассии, микрокристаллическую целлюлозу, этилцеллюлозу); эмульгаторы (например, лецитин, моно- и диглицериды, PGPR); забеливающие агенты (например, диоксид титана); пластификаторы (например, глицерин); агенты, препятствующие слеживанию (например, диоксид кремния).
Экструдат растительного белка
Экструдат растительного белка в соответствии с изобретением можно получать с использованием двухшнекового экструдера. Полученный структурированный продукт может иметь, по существу, выровненные волокна. Можно использовать пшеничную клейковину, например в комбинации с изолятом горохового белка. Тесто можно готовить в смесителе со скоростью смешивания около 30 об/мин.
Список ингредиентов экструдата может включать, например, изолят горохового белка, пшеничную клейковину, мелкодисперсный гороховый белок TVP.
Список ингредиентов экструдата может включать, например, изолят горохового белка, пшеничную клейковину, мелкодисперсный гороховый белок TVP, крахмал, йодированную соль (NaCl), смесь ароматических веществ базовой ноты (мясо/свинина), изолят соевого белка, рапсовое масло, красящий ингредиент.
Список ингредиентов может включать, например, изолят горохового белка, пшеничную клейковину, мелкодисперсный гороховый белок TVP, крахмал, йодированную соль (NaCl), смесь ароматических веществ базовой ноты (мясо/свинина), витаминно-минеральный премикс, смесь ароматических веществ верхней ноты (мясо/свинина), изолят соевого белка (например, Supro 37 компании Dupont Solae), рапсовое масло, краситель красная свекла P-WS.
Относительные количества каждого ингредиента могут быть такими же, как указано в примере 1.
Смесь можно смешивать в течение около трех минут до образования однородного теста. Затем такое тесто можно перекачивать со скоростью 15 кг/ч.
Щелевую головку экструдера можно присоединить к выходу экструдера. Температуру головки экструдера можно поддерживать на уровне ниже 100°C. Для регулирования цвета экструдированного продукта можно вводить красящие ингредиенты. Для воспроизведения органолептических свойств говяжьего или свиного мяса можно вводить вкусоароматические ингредиенты. Например, их можно вводить в виде эмульсии.
Поток и температуру экструзии и головки экструдера можно привести в состояние равновесия.
Экструдат растительного белка должен иметь содержание воды выше 45 г/100 г. Это обеспечивает гидратацию белка.
Экструдат должен оставаться с влажностью выше влажности стеклования используемого белка или используемой белковой смеси при температуре потребления (30–60°C) (после обжаривания или запекания) готового продукта. Для определения минимальной влажности полуготового текстурированного продукта следует учитывать белок с самой высокой влажностью стеклования при 50°C.
Если влажность экструдата белка после экструзии ниже минимального значения, экструдат белка можно гидратировать повторно. Это можно выполнять либо путем замачивания в воде, либо путем кипячения в растительном бульоне. Это можно выполнять перед обжариванием или кулинарной обработкой для обеспечения нехрупкой текстуры готового продукта.
Минимальную влажность следует определять в зависимости от белковой композиции экструдата.
Дисперсия растительного белка
Дисперсию растительного белка по изобретению можно готовить путем смешивания соответствующего количества изолята соевого белка (SPI) с водой. Концентрации могут составлять около 10, 11, 12, 13, 14, 15 или 16% SPI в воде. Кроме того, образцы могут содержать около 0,2 M, 0,3 M или 0,4 M NaCl. SPI, воду и при необходимости NaCl можно смешивать в мельнице, предпочтительно в течение около 90 с. После смешивания дисперсию можно дозировать и нагревать. Каждый белковый гель можно нагревать при температуре около 85°C в течение около 15 мин, 30 мин или 45 мин.
Имитатор жира
Для приготовления белковой дисперсии можно приготовить дисперсию SPI около 10% (вес/вес) путем перемешивания. Сначала перемешивание можно выполнять на скорости около 1000 об/мин в течение около двух минут. Затем белковую дисперсию можно перемешивать на скорости около 1000 об/мин около одной минуты, а затем на скорости около 500 об/мин еще около 27 мин.
Дисперсии можно предварительно обрабатывать при температуре около 75°C, 85°C или 95°C, например в водяной бане. Образцы можно нагревать в течение около 30 мин при соответствующей температуре. К некоторым дисперсиям белка можно добавлять NaCl в следующих концентрациях: около 0,2 M, 0,4 M и 0,6 M. В зависимости от количества NaCl вес добавляемой воды можно снижать примерно на соответствующее количество.
Эмульсии можно готовить с содержанием масла около 70% (вес/вес) и около 30%, например, 10%-й дисперсии соевого белка, так что конечная концентрация белка может составлять около 3%. Концентрация NaCl в белковой дисперсии может составлять около 0,2 M, 0,4 M или 0,6 M. Эти концентрации соответствуют около 1,29%, 2,57%, 3,86% SPI в дисперсии и около 0%, 0,38%, 0,77%, 1,16% в эмульсиях. Эмульсии можно гомогенизировать при добавлении масла канолы в белковую дисперсию. Гомогенизатор может работать на скорости около 20 000 об/мин в течение около 3,5 мин.
Затем эмульсии можно нагревать и после этого хранить при температуре около 2°C. Термическую обработку можно устанавливать на период около одного часа. Это обеспечивает температуру около 85°C в толще в течение около 30 мин независимо от предварительной обработки образцов.
Крупномасштабное производство эмульсионных гелей можно осуществлять, например, с помощью высокосдвигового роторно-статорного гомогенизатора. Можно получать дисперсию SPI, например 10%-ю дисперсию SPI. Для достижения конечного pH 7,0 ± 0,5 можно добавлять соляную кислоту. Перемешивание можно проводить на скорости около 3500 об/мин в течение около 180 с. На второй стадии дисперсию белка можно перемешивать в течение около 30 мин при около 90°C на скорости около 500 об/мин. Одновременно требуемое количество масла канолы можно нагревать до около 35°C. Для получения эмульсии белковую дисперсию и масло канолы можно добавлять в отдельные сосуды высокосдвигового вакуумного гомогенизатора. Затем масло и белковую дисперсию можно гомогенизировать под вакуумом. Масло канолы следует медленно добавлять в основной сосуд для предотвращения образования неправильного типа эмульсии. Эмульсию можно гомогенизировать в течение около 5 минут. При этом процедура завершается до увеличения температуры выше около 70°C.
Затем готовую эмульсию можно заливать в оболочки с помощью вакуумного наполнителя и нагревать в камере для выдержки при температуре около 85°C и относительной влажности около 99% в течение около 30 мин после достижения температуры около 85°C в толще. Перед хранением в холодной камере при температуре около 2°C после периода нагрева можно применять душевание холодной водой в течение около 10 минут.
Измельчение экструдата растительного белка
Экструдат растительного белка можно измельчать с помощью мясорубки, например с решеткой, имеющей отверстия 8 мм и 13 мм. Измельченные экструдаты также можно получать с помощью куттера с вращающейся чашей, например в течение по меньшей мере 1 минуты.
Экструдат сначала можно готовить в бульоне в течение около 10 или 15 мин. Можно приготовить бульон, содержащий около 18 г/л порошка растительного сырья в воде. После приготовления экструдат можно измельчать, например, в куттере с вращающейся чашей в течение около 1,15 мин. Затем измельченные куски экструдата можно покрывать порошком клейковины или смесью порошка клейковины и SPI до перемешивания.
Измельчение имитатора жира
Эмульсионные гели можно измельчать с использованием, например, мясорубки, имеющей решетку с отверстиями 13 мм. Кроме того, можно использовать куттер с вращающейся чашей. Эмульсионный гель можно измельчить или порезать в куттере с вращающейся чашей в течение около 8 с на первом уровне, а затем хранить при температуре около 2°C. Наиболее предпочтительными являются измельченные эмульсионные гели с около 0,2 M NaCl.
Примеры
Изолят соевого белка (SPI) представлял собой Supro EX 37 HG IP (содержание белка минимум 90% в пересчете на сухое вещество по данным производителя) от компании Solae Europe S.A. (Женева, Швейцария). Масло канолы и масло для обжаривания приобретали в компании MEGA - Das Fachzentrum für die Metzgerei und Gastronomie eG (Штутгарт, Германия). Хлорид натрия (NaCl) и соляную кислоту (HCl) получали в компании Carl Roth GmbH and Co. KG (Карлсруэ, Германия). Соляная кислота (ROTIPURAN® p.a., 32%, Carl Roth GmbH and Co. KG) была аналитической степени чистоты; ее разбавляли дистиллированной водой до 6 М. Кислота использовалась только в пилотной установке и не контактировала с другими химическими веществами. Экструдированные растительные белки с высоким содержанием влаги получали путем мокрого экструдирования.
Пример 1
Приготовление экструдата
Для приготовления структурированного продукта, имеющего выровненные волокна на основе пшеничной клейковины в комбинации с гороховыми белками, использовали двухшнековый экструдер (TSE). Тесто готовили в смесителе Planetaria Tekno при 30 об/мин путем смешивания следующих ингредиентов:
Смесь перемешивали в течение трех минут с образованием однородного теста. Затем тесто перекачивали в первый цилиндр экструдера при 15 кг/ч.
Щелевую головку экструдера присоединяли к выходу экструдера. Температуру щелевой головки поддерживали на уровне ниже 100°C. В экструдер вводили вкусоароматические и красящие ингредиенты для корректировки цвета и вкуса экструдированного продукта, чтобы воспроизвести органолептические свойства свинины.
После уравновешивания потока экструзии и щелевой головки, а также температуры получали текстурированный продукт с волокнами, выровненными в среднем перпендикулярно потоку теста на выходе из щелевой головки экструдера.
Пример 2
Разработка имитаторов жира (эмульсионных гелей)
Для приготовления белковой дисперсии с помощью смесительного устройства Stephan UMC 5 получали 10%-ю (вес/вес) дисперсию SPI. Сначала перемешивание проводили при 1000 об/мин в течение двух минут для обеспечения хорошего смешивания и смачивания всего белкового порошка. Проводили оптический контроль, чтобы проверить с помощью ручного скребка, не было ли некоторое количество порошка суспендировано в воде. После этого образец перемешивали при 1000 об/мин в течение одной минуты и затем при 500 об/мин в течение еще 27 мин.
Дисперсии предварительно обрабатывали при четырех разных условиях: 25°C (без предварительного нагрева), 75°C, 85°C и 95°C. Предварительное нагревание проводили с использованием предварительно нагретой циркулирующей водяной бани Haake B-N3 с дополнительной подвесной системой смешивания с использованием якорной крыльчатки (Heidolph Instruments GmbH & CO. KG) для обеспечения смешивания при нагревании. Образцы нагревали в течение 30 мин при соответствующей температуре. К некоторым дисперсиям белка добавляли NaCl в следующих концентрациях: 0 M, 0,2 M, 0,4 M и 0,6 M. В зависимости от количества NaCl вес добавляемой воды снижали примерно на соответствующее количество.
Все эмульсии готовили с 70% (вес/вес) масла и 30% 10%-й дисперсии соевого белка, так что конечная концентрация белка составляла 3%. Концентрацию NaCl в белковой дисперсии варьировали от 0 M, 0,2 M, 0,4 M и 0,6 M. Эти концентрации соответствовали 0%, 1,29%, 2,57%, 3,86% SPI в дисперсии и 0%, 0,38%, 0,77%, 1,16% в эмульсиях. Эмульсии создавали с помощью гомогенизатора SilentCrusher M (Heidolph Instruments) при добавлении масла канолы в белковую дисперсию. Гомогенизатор работал при 20 000 об/мин в течение 3,5 мин. Затем образцы, которые дополнительно содержали NaCl, переносили в смеситель и добавляли соответствующее количество NaCl. Эти образцы дважды перемешивали в течение 15 с на втором уровне с коротким перерывом, в течение которого образец соскребали со стенок устройства для обеспечения однородного смешивания. Добавление соли необходимо осуществлять на этой стадии производства, поскольку добавление к белковой дисперсии перед эмульгированием вызывало нестабильность образованных эмульсий.
После приготовления эмульсий приблизительно 25 г эмульсии разливали в десять лабораторных стаканов Nalgene объемом 30 мл. Восемь из этих стаканов нагревали в течение 60 мин при 85°C в предварительно нагретой водяной бане и затем хранили при 2°C в течение ночи. Термическую обработку устанавливали на один час, чтобы обеспечить температуру 85°C в толще в течение 30 мин независимо от обработки образцов предварительным нагреванием. Ненагретые эмульсии, представляющие собой контрольные образцы, сразу после гомогенизации помещали для хранения при 2°C.
Полученные эмульсионные гели оценивали по прочности геля. Для исследования твердости образцов путем испытания на прокол использовали устройство для измерения свойств материала, т.е. анализатор текстуры (Instron, модель 3365). Цилиндрический элемент из нержавеющей стали (диаметром 32 мм) проникал в образцы со скоростью 1,5 мм/с до деформации 75%. Измерения с каждым эмульсионным гелем проводили восемь раз и определяли среднее максимальное усилие и усилие при деформации 25% с соответствующими стандартными отклонениями. Кроме того, визуально оценивали зрительный внешний вид эмульсионных гелей.
Пример 3
Крупномасштабное производство эмульсионных гелей
Крупномасштабное производство (10 кг) эмульсионных гелей осуществляли с помощью высокосдвигового роторно-статорного гомогенизатора (MaxxD Lab, FrymaKoruma AG). Сначала получали 10%-ю дисперсию SPI. Для достижения конечного pH 7,0 ± 0,5 добавляли соответствующее количество SPI и необходимое количество воды, а также соляную кислоту. Смешивание проводили при 3500 об/мин в течение 180 с и с перерывом через 60 с, в течение которого материал со стенок убирали ручным скребком для обеспечения однородного смешивания всего SPI. На второй стадии белковую дисперсию перемещали в установку Universal Machine Stephan (UMC 12, A. Stephan u. Söhne GmbH & Co.) с присоединенной водяной баней. Образец перемешивали в течение 30 мин при 90°C и 500 об/мин. Одновременно требуемое количество масла канолы нагревали до приблизительно 35°C. Исключения из этой процедуры явным образом упомянуты в последующих примерах. Для получения эмульсии в отдельные лабораторные стаканы высокосдвигового вакуумного гомогенизатора добавляли белковую дисперсию и масло канолы. Затем масло и белковую дисперсию гомогенизировали в вакууме (450 ± 50 мбар) при 5000 об/мин. В основной сосуд медленно добавляли масло канолы для предотвращения образования неправильного типа эмульсии (т.е. W/O вместо желаемой системы O/W). Эмульсию гомогенизировали в течение около 5 минут. Процедуру прекращали до того, как температура поднимется выше 70°C.
Затем готовую эмульсию помещали с помощью вакуумного наполнителя в пластиковые оболочки 60 мм. Заполненную оболочку нагревали в камере для выдержки (NESS-Smoke GmbH & Co. KG) при 85°C и относительной влажности 99% в течение 30 мин после достижения температуры 85°C в толще. После периода нагревания проводили душевание холодной (10°C) водой в течение 10 мин и готовые эмульсионные гели хранили в холодной камере при 2°C до использования.
Эмульсионные гели измельчали наподобие имитатора животного жира в котлетах для бургеров. Для последующих процедур приготовления мясного бургера эмульсионный гель измельчали с помощью мясорубки, имеющей решетку с отверстиями 13 мм (Maschinenfabrik Seydelmann KG). Кроме того, проводили испытание на измельчение в куттере с вращающейся чашей. Эмульсионный гель измельчали/нарезали за два цикла (т.е. по 8 с) в куттере с вращающейся чашей (MTK 661 Garant) на уровне один. После этого эмульсионный гель хранили в пластиковых пакетах в защитном газе (Protadur C 20, 80% азота и 20% диоксида углерода) при 2°C.
Для создания растительного связующего вещества сначала готовили белковую дисперсию. Приготовление белковых гелей, которые исследовали на их способность действовать как связующее вещество для порций бургера, осуществляли путем смешивания соответствующего количества SPI с водой. Испытанные концентрации составляли 10%, 12%, 14% и 16%. Для двух лучших комбинаций дополнительно готовили и анализировали образцы, содержащие 0,2 M, 0,3 M или 0,4 M NaCl. SPI, воду и при необходимости NaCl смешивали в мельнице (KitchenAid) в течение 90 с на уровне два. Через 30 с и 60 с мельницу останавливали для соскабливания образца со стенок устройства и обеспечения хорошего перемешивания. После перемешивания дисперсию помещали в лабораторные стаканы Nalgene объемом 30 мл, закрывали и нагревали на водяной бане. Каждый белковый гель нагревали при 85°C в течение 15 мин, 30 мин или 45 мин для определения соответствующего времени нагревания, концентрации белка и соли.
Проводили измерения текстуры белковых гелей. Все образцы измеряли в двойном определении и каждое измерение проводили шесть раз.
Проводили разные реологические измерения для получения дополнительного понимания свойств разных гелей SPI. Устройство, используемое для всех измерений, представляло собой вращающийся реометр MCR301 (Anton Paar Germany GmbH) с геометрией «пластина — пластина». Диаметр металлической пластины составлял 25 мм (PP25). Для ненагретых образцов на нижнюю пластину добавляли ложку дисперсии SPI. Интервал измерений устанавливали равным 1 мм. Для нагретых образцов с 20% SPI гель нарезали вручную с помощью скальпеля, а верхнюю геометрию опускали на образец до расстояния, где регистрировали усилие 5 Н. Все измерения проводили в двух повторностях и измерения каждого образца проводили дважды.
Диапазон линейной вязкоупругости гелей определяли по амплитудной развертке. Таким образом, колебательный перепад деформации проходил от 0,01% до 500% угловой частоты деформации ω = 10 рад/с, при этом измеряли динамический модуль упругости и модуль потерь (G’ и G’’). Линейный диапазон вязкоупругости определяли как область деформации, где динамический модуль упругости и модуль потерь были постоянными, то есть гель не разрушался при деформации. Все измерения проводили при 25°C и образцы темперировали до этой температуры в течение 1 мин.
Для исследования зависящих от времени характеристик дисперсий осуществляли частотную развертку в диапазоне от 100 рад/с до 0,1 рад/с при деформации γ = 1%, при этом регистрировали динамический модуль упругости и модуль потерь (G’ и G’’). Деформацию осуществляли колебательным образом и устанавливали на 1%. Все измерения проводили при 25°C и образцы темперировали до этой температуры в течение 1 мин.
В отличие от верхних, для измерений, в которых исследуют только характеристики малой деформации, кривая деформации учитывает сдвиг вместо колебаний при деформации геля. Таким образом, при этом измерении можно определять характеристики большой деформации гелей SPI. Скорости сдвига варьировали от 0,01 до 100 1/с, при этом регистрировали напряжение сдвига и все измерения проводили при 25°C.
Пример 4
Разработка веганских котлет для бургеров
Все соответствующие испытания проводили с исходным экструдатом, разработанным собственными силами (чистая основа из клейковины), с использованием эмульсионных гелей, изготовленных с трансглутаминазой. Для изучения соответствующего диапазона соотношений смешивания трех соединений, используемых в производстве котлет, получали небольшие порции с разной концентрацией экструдата (55%, 65%, 75%), разной концентрацией SPI (10%, 20%, 30%) и фиксированным количеством (15%) эмульсионного геля. Концентрацию SPI варьировали от 14% до 16% SPI. Для изучения влияния имитаторов жира (эмульсионного геля) готовили одну порцию, содержащую 0% эмульсионного геля. Затем формовали одинаковые по весу и высоте котлеты, обжаривали на сковороде и проводили органолептические исследования. Такие предварительные испытания использовали для исследования того, какие комбинации связующего вещества и экструдата лучше всего подходят для изготовления котлет.
Котлеты для предварительных испытаний готовили путем ручного смешивания. Чтобы регламентировать смешивание массы для веганских бургеров для последующих экспериментов, использовали смеситель на уровне один в течение 30 с. Эти условия обеспечивают однородное смешивание без дополнительного измельчения отдельных структурных элементов (экструдатов и твердых частиц жира).
Экструдаты измельчали для применения в бургерах. Для измельчения замороженные экструдаты размораживали при 6°C в течение ночи перед обработкой. Затем получали разные варианты измельчения. Первые экструдаты для предварительных испытаний измельчали с помощью мясорубки (Maschinenfabrik Seydelmann KG) с решеткой, имеющей отверстия 8 мм и 13 мм. Конечные экструдаты измельчали с помощью решетки мясорубки с отверстиями 13 мм и дополнительно получали в меньшей степени измельченные экструдаты с помощью куттера с вращающейся чашей (MTK 661 Garant). Грубое измельчение получали путем обработки экструдата в течение 1,15 мин с помощью куттера с вращающейся чашей.
Использовали стандартизованную процедуру обжаривания. Продолжительность обжаривания устанавливали на 2,30 мин при 180°C с использованием контактного гриля (Nevada). После обжаривания температура в толще котлет достигала >85°C. Готовили металлическую форму с держателем высотой 1,4 см и устанавливали ее на гриль для получения котлет равномерной толщины. Затем котлеты помещали на гриль и накрывали алюминиевой фольгой перед обжариванием. Три бургера обжаривали на гриле одновременно на горизонтальной линии.
Текстурное исследование котлет проводили с помощью устройства для измерения свойств материала (Instron). Измерения с котлетами для бургеров проводили на котлетах, имеющих диаметр по меньшей мере 5 см. Для исследования максимальной прочности, деформации излома и разрушающего усилия котлет использовали устройство Instron. Его также использовали для исследования твердости упругости и когезионной способности котлет.
Текстурное влияние двух разных связующих веществ (12% и 20% SPI) исследовали в 5 разных концентрациях (10%, 17,5%, 25%, 32,5% и 40%). Связующее вещество с 12% SPI представляет собой слабое гелеобразующее связующее вещество, а с 20% SPI - сильное гелеобразующее связующее вещество.
Для измельчения белковые экструдаты размораживали в течение ночи при 6°C, а затем измельчали порциями по 1 ± 0,2 кг в куттере с вращающейся чашей (MTK 661 Garant) в течение 1,15 мин на уровне один. После этого экструдат сразу упаковывали в небольшие порции и замораживали до использования.
Эмульсионные гели получали путем нагревания в смесительном устройстве UMC 12 в течение 30 мин при 90°C. После стадии эмульгирования эмульсию перемещали в куттер с вращающейся чашей (MTK 661 Garant) и добавляли 0,2 M NaCl при перемешивании эмульсии в течение 2,15 мин на уровне один. После смешивания эмульсию нагревали в камере для выдержки. Затем эмульсионные гели охлаждали в течение ночи при 2°C. Эмульсионный гель измельчали в куттере с вращающейся чашей (MTK 661 Garant) в течение 12 с, а затем упаковывали в защитном газе и хранили при 2°C до использования.
Все массы для бургеров готовили с использованием 20%-х эмульсионных гелей в качестве имитатора животного жира. В зависимости от количества связующего вещества (10%, 17%, 25%, 32,5% и 40%) содержание экструдата белка соответственно снижали примерно настолько, насколько увеличивали концентрацию связующего вещества. Массу для бургеров перемешивали и затем разделяли на 27 разных кусочков по 30 г, которые потом формовали с помощью пресса для бургеров для получения котлет диаметром 5 см. Эти котлеты помещали на смазанную маслом алюминиевую фольгу и накрывали смазанной маслом алюминиевой фольгой.
Котлеты для бургеров обжаривали с помощью контактного гриля (Nevada) при 160°C в течение 3,5 мин. Контактный гриль включали за 30 мин до обжаривания, чтобы обеспечить его прогрев до желаемой температуры. Контактный гриль смазывали маслом для жарки, чтобы предотвратить пригорание.
Пример 5
Разработка имитаторов жира
Прочность эмульсионных гелей измеряли путем испытания на проникновение, осуществляемого с помощью устройства для измерения свойств материала Instron модели 3365. Все эмульсионные гели измеряли по десять раз. Различные значения прочности для соответствующих эмульсионных гелей при деформации 75% представлены на фиг. 1.
Прогрессия прочности, регистрируемая при обеих деформациях, демонстрирует аналогичное поведение, за исключением количественных значений для усилий. При деформации 75% результаты измерений давали более высокие значения прочности геля (фиг. 1). Для образца при 25°C наблюдалось четкое увеличение прочности геля между эмульсией, содержащей 0 M NaCl (3,01 ± 0,27 Н), и всеми образцами, содержащими NaCl (около 4,5 Н). Между образцами, содержащими 0,2, 0,4 и 0,6 M NaCl, существенного различия в прочности геля не наблюдалось. Предварительное нагревание белковой дисперсии до 75°C и 85°C увеличивало прочность геля до 5,00 ± 0,56 Н для 75°C и 4,79 ± 0,35 Н для гелей без дополнительной соли. Предварительное нагревание при 95°C давало максимальную прочность 3,35 ± 0,23 Н.
Эмульсионные гели, изготовленные с использованием белковой дисперсии, предварительно нагретой при 85°C, имели повышенную прочность до 6,54 ± 0,52 Н и 7,36 ± 0,83 Н для концентраций NaCl 0,2 M и 0,4 M NaCl соответственно. При концентрации NaCl 0,6 M прочность геля снова снижалась до около 6,5 Н. Предварительное нагревание при 75°C демонстрировало небольшое увеличение прочности геля между эмульсионными гелями, содержащими 0 M NaCl, с прочностью 5 Н и эмульсионными гелями, содержащими любую концентрацию соли (приблизительно 6 Н). Обработка предварительным нагреванием при 95°C приводила к сильному повышению прочности геля для эмульсионных гелей, изготовленных с 0,2 M NaCl. Максимальная прочность достигала 7,02 ± 0,52 Н. При более высоких концентрациях солей прочность снижалась до около 6,32 ± 0,94 Н для 0,4 M NaCl и 6,38 ± 0,45 для 0,6 M. Значения прочности при деформации 25% демонстрировали ту же тенденцию для всех четырех эмульсионных гелей, хотя все значения были ниже по сравнению с деформацией 75%. Более низкие значения для образцов, предварительно нагретых при 95°C, могли быть вызваны слишком большой денатурацией, вызывающей повышенное гидрофобное притяжение и приводящей к образованию крупных плотных скоплений. Белки могут слишком сильно взаимодействовать друг с другом, что может снижать их эмульгирующую способность. В результате этого эмульсионные гели впоследствии станут слабее. Добавление NaCl приводило к повышению прочности всех эмульсионных гелей.
Визуальное обследование гелей выявило различия в сформированных структурах гелей. Эмульсионные гели, содержащие больше соли, как правило, образуют более корпускулярные и крошащиеся гели в отличие от очень кремообразных и более однородных гелей при изготовлении без NaCl. Визуальный анализ соответствующих эмульсионных гелей согласовывались с измерениями, полученными с помощью анализатора текстуры.
На основании этих результатов следовало использовать эмульсионные гели, изготовленные с дисперсией SPI, предварительно нагретой при 85°C в течение 30 мин, поскольку они демонстрировали самую прочную структуру геля. Поскольку добавление NaCl оказывало сильное влияние на структуру геля, что также было заметно, гели с 0,2 M NaCl и без нее испытывали на их применимость в котлетах для бургеров.
Для применения в качестве заменителя животного жира в веганских котлетах для бургеров эмульсионные гели необходимо измельчать на мелкие, но все еще видимые и органолептически активные частицы. По этой причине проводили испытания для определения подходящей процедуры измельчения. Как упомянуто выше, два вида эмульсионных гелей (0 M и 0,2 M NaCl) исследовали в соответствии с их характеристиками при измельчении. Измельчение выполняли с помощью куттера с вращающейся чашей. Эмульсионные гели, содержащие NaCl, готовили так, как описано выше. Для введения соли включали дополнительную стадию. После стадии гомогенизации эмульсию перемещали в куттер с вращающейся чашей и добавляли соответствующее количество соли. Соль размешивали в течение 34 оборотов куттера с вращающейся чашей на уровне один. Эмульсионные гели, изготовленные без NaCl, «размазывались» при измельчении описанным способом, т.е. вместо конгломерата отдельных частиц получали одну пастообразную массу. Напротив, эмульсионные гели, содержащие 0,2 M NaCl, демонстрировали улучшенные характеристики при измельчении, т.е. получались мелкие отдельные частицы. Эти результаты соответствуют анализу текстуры, в котором эмульсионные гели, содержащие 0,2 M NaCl, демонстрировали более высокую прочность геля (6,54 ± 0,52 Н) по сравнению с 0 M NaCl (4,79 ± 0,35 Н). Кроме того, характеристики при измельчении соответствовали описанию структуры при визуальном обследовании гелей.
Эмульсионный гель без NaCl превращался в пасту, так что после измельчения нельзя было заметить отдельные частицы жира. Эта паста не подходит для применения в бургерах. Из-за механического напряжения, прилагаемого при измельчении материала, гель начинал терять свою целостность, и внутри эмульсионного геля больше не было видимых частиц. При этом интересно отметить, что вымасливание не наблюдалось, т.е. система не разрушалась. При добавлении NaCl к эмульсии в куттере с вращающейся чашей можно было получать гель с более твердой и корпускулярной структурой. Измельченные эмульсионные гели с 0,2 M NaCl были сочтены наиболее подходящими для применения в бургерах.
Пример 6
Разработка растительного связующего вещества (белковой дисперсии)
При создании веганских котлет для бургеров имитаторы жира и экструдаты белка должны приклеиваться друг к другу. Такое внутреннее сцепление должно обеспечиваться с помощью растительного связующего вещества. Для обеспечения возможности формования котлет связующее вещество должно иметь в основном вязкие свойства перед нагреванием, однако оно должно переходить в гель при нагревании, чтобы котлета стала твердой. Путем смешивания подходящего связующего вещества с двумя другими компонентами (экструдатами и частицами жира) необходимо было создать деформируемую массу. Использовали высококонцентрированную дисперсию SPI, поскольку ее также применяли при изготовлении жировой системы, и поэтому она представляла собой уже присутствующие соединения. На фиг. 2 показано влияние разного времени нагревания на прочность геля желированной дисперсии SPI, содержащей разные концентрации SPI. Прочность снова измеряли с помощью устройства для измерения свойств материала, т.е. Instron, модель 3365. Приведенные данные представляют собой среднее значение десяти измерений и соответствующее стандартное отклонение.
Дисперсии SPI, содержащие 10% и 12% SPI, демонстрировали небольшое изменение прочности геля в зависимости от времени нагревания, что свидетельствует о формировании очень слабых гелей или об отсутствии желирования. Прочность геля оставалась постоянной: около 0,1 Н для 10% SPI и 0,5 Н для 12% SPI. Для белковых дисперсий, содержащих 14% SPI, прочность геля увеличивалась с 1,5 Н в отсутствие нагревания до 2,7 Н при нагревании в течение 45 мин. Дисперсия с 16% SPI имела начальную прочность геля около 3 Н, которая увеличивалась до около 6 Н при нагревании дисперсии в течение 45 мин. Таким образом, что неудивительно, более высокие концентрации SPI вызывают более высокие прочности гелей после достаточного времени нагревания. Следует отметить, что образцы, содержащие 14% и 16%, уже демонстрировали свойства, подобные свойствам геля, без какого-либо нагревания, тогда как содержащие 10% и 12% SPI имели свойства, в большей степени подобные свойствам жидкости.
Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, более высокие прочности геля при увеличении времени нагревания могут быть вызваны более высокой степенью разворачивания, поскольку белки больше времени подвергаются конформационным изменениям. При нагревании SPI глобулярные белки денатурируют и начинают разворачиваться. Развернутые белки имеют преимущественно гидрофобные группы, раскрытые на поверхности, тогда как гидрофобные участки заглублены внутри глобулярной структуры белка. Таким образом, разворачивание обеспечивает гидрофобные области на разных белках для взаимодействия друг с другом, что приводит к образованию сетки и, следовательно, к желированию дисперсий. При более высоких концентрациях белка белки связывают больше воды и более плотно упакованы, так что обеспечивается преимущество для взаимодействий между молекулами. Таким образом, прочность геля в значительной степени зависит от концентрации белка. Для концентраций SPI 10% и 12% даже длительное время нагревания не вызывало образования прочного геля. В этих образцах количество взаимодействий между белками просто было слишком низким, чтобы оно приводило к образованию прочного геля, захватывающего растворитель. Таким образом, стабильный гель не образуется.
Из этого следует, что эти концентрации SPI недостаточны для применения в качестве связующего вещества в веганских котлетах для бургеров, поскольку для такого применения требуется образование сетки геля, способной удерживать измельченные ингредиенты вместе. Напротив, прочность геля увеличивалась при увеличении времени нагревания для белковых дисперсий с 14% и 16% SPI. Из-за более высокой прочности геля образцов с 14% и 16% SPI эти два образца и дополнительно белковую дисперсию, содержащую 18% и 20% SPI, использовали для дальнейшего изучения влияния добавления NaCl на прочность геля белковых дисперсий. С этой целью перед нагреванием в белковую дисперсию добавляли 0,2, 0,3 и 0,4 M NaCl. Результаты измерения прочности геля, полученные с помощью Instron при деформации 75%, показаны на фиг. 3.
На фиг. 3 показано небольшое увеличение прочности геля для дисперсии SPI, содержащей 14% SPI. Прочность геля увеличивалась с 2,82 ± 0,25 Н до 3,56 ± 0,17 Н при добавлении 0,2 M NaCl. При более высоких концентрациях NaCl увеличение прочности геля было менее отчетливым. Максимальное усилие при 0,3 и 0,4 M NaCl составляло 3,45 ± 0,48 Н и 3,74 ± 0,12 Н соответственно. Концентрации SPI 16% позволяли получать более высокую прочность геля при тех же концентрациях NaCl по сравнению с 14%. Можно видеть, что без NaCl прочность геля была уже в два раза выше, чем для системы с 14% при максимальной прочности геля 6,13 ± 0,35 Н. Эта прочность геля дополнительно возрастала до 6,95 ± 0,45 Н при добавлении 0,2 M NaCl. Небольшое снижение наблюдалось при 0,3 M, где максимальная прочность геля снижалась до < 6 Н. Для 0,4 M NaCl прочность геля, по-видимому, очень близка к прочности геля образцов, содержащих 0,2 M NaCl. Белковые дисперсии, содержащие 18% SPI, имели прочность геля 12,41 ± 0,96 Н для дисперсий без NaCl и 11,5 ± 1,14 Н, 10,52 ± 0,63 Н, 11,12 ± 0,63 Н для образцов с 0,2 M, 0,3 M и 0,4 M NaCl соответственно. Это определяет небольшое снижение прочности геля после добавления NaCl. Для прочности геля белковой дисперсии с 20% SPI прочность увеличивалась с 16,13 ± 2,27 Н (0 M NaCl) до 20,14 ± 2,04 Н (0,4 M NaCl). Это увеличение прочности геля при увеличении концентрации NaCl можно объяснить тем, что при более высоких концентрациях NaCl происходит скрининг электростатического отталкивания между белками, что облегчает образование межмолекулярной сетки. Более высокие количества межмолекулярных взаимодействий из-за гидрофобных или электростатических взаимодействий могут повышать прочность геля.
Результаты показали, что белковые дисперсии с 10% и 12% SPI соответственно при нагревании при 85°C образовывали только слабые гели. Напротив, прочность геля увеличивалась при увеличении времени нагревания для белковых дисперсий с 14% и 16% SPI. Дисперсия с 18% и 20% SPI демонстрирует поведение геля перед нагреванием. Для изучения влияния связующего вещества на общие текстурные свойства котлет для бургеров дополнительно исследовали две концентрации SPI. В соответствии с представленными результатами были выбраны 12% SPI как более слабое связующее вещество, поскольку образовавшиеся гели были непрочными даже после длительного нагревания, и 20% SPI, который представляет собой прочный гель.
Реологические измерения проводили при концентрации SPI (12% SPI), которая не демонстрировала сильных гелей при анализе прочности геля, и концентрации, которая демонстрировала высокую прочность геля (20% SPI), чтобы дополнительно охарактеризовать их.
Дисперсия с 20% SPI демонстрирует аналогичные линии поведения для нагретых (D) и ненагретых (C) дисперсий. Независимо от частоты динамический модуль упругости всегда выше модуля потерь. Соотношение между динамическим модулем упругости и модулем потерь увеличивается с около 4 для ненагретых до > 6 для нагретых дисперсий. Таким образом, был сделан вывод о том, что эти белковые гели демонстрируют только характеристики твердого геля. В отличие от этого, гели с 12% SPI демонстрируют переход от более эластичных к более вязким свойствам текучей среды на высоких частотах, что указывает на более слабые межмолекулярные взаимодействия. Таким образом, внутренний молекулярный порядок нарушается при высокой скорости деформации. Это свидетельствует о более высокой прочности геля для гелей с 20% SPI по сравнению с гелями с 12% SPI.
Воздействие обработок с большой деформацией на гели SPI осуществляют посредством быстрого линейного возрастания скорости сдвига, изменяющейся от 0,01 до 100 1/с для ненагретых дисперсий SPI. Напряжение сдвига при более высоких концентрациях (20%) белка превышало напряжение сдвига для 12% SPI. Обе кривые демонстрировали сильное повышение напряжения сдвига при скорости сдвига от 0,01 1/с до 0,03 1/с. Это связано с тем, что, в особенности при низких скоростях сдвига, разрешение измерительного устройства достигает его пределов, а другие эффекты скольжения и трения оказывают большое влияние на сигнал измерения. Для образцов с 12% SPI напряжение сдвига увеличивается линейно выше скоростей сдвига > 0,3 1/с. Это указывает на характеристики, сравнимые с характеристиками ньютоновской текучей среды. Белковая дисперсия, содержащая 20% SPI, начинает с напряжений сдвига 190 Па с и демонстрирует плато от 0,03 1/с до 0,1 1/с. При более высоких скоростях сдвига напряжение сдвига увеличивается до максимума при 10 1/с. Выше этой скорости сдвига напряжение сдвига снова уменьшается вследствие разрушения геля.
Пример 7
Разработка веганских котлет для бургеров
Для дополнительных исследований использовали экструдаты, полученные через решетку с отверстиями 13 мм. Испытания на получение котлет с использованием соответствующего экструдата продемонстрировали очень однородную массу. Масса для бургеров продемонстрировала очень однородную композицию. Не были видны ни жир, ни фрагменты экструдата. Таким образом, эта масса для бургеров более сопоставима с эмульгированным продуктом колбасного типа.
Были проведены эксперименты по сжатию котлет, изготавливаемых вручную и с использованием KitchenAid. Максимальное усилие для ручного замешивания котлет для бургеров равно 525,87 ± 45,24 Н и 553,52 ± 38,33 Н для котлет, изготавливаемых с использованием KitchenAid. Разрушающие усилия также очень близки к значению 30,15 ± 5,14 Н при изготовлении вручную и 26,73 ± 4,45 Н для котлет, замешиваемых с использованием KitchenAid. В обоих типах котлет для бургеров компоненты распределены однородно, так что оба измерения достигают одинаковых значений. Таким образом, можно предположить, что замешивание вручную и замешивание с использованием KitchenAid сопоставимы друг с другом, и для упрощения при дальнейшем изготовлении котлет использовали только KitchenAid.
Для улучшения текстурных свойств котлет использовали разные связующие вещества. Помимо уже представленных дисперсий SPI испытывали порошок клейковины и смеси клейковины и SPI. Кроме того, наблюдали нежелательное затвердевание приготовленных котлет, изготовленных из экструдатов, демонстрирующих стеклование при охлаждении. В связи с этим готовили бульон, содержащий 18 г/л порошка овощного бульона в воде, экструдат готовили в течение 10 или 15 мин и после этого измельчали в куттере с вращающейся чашей в течение 1,15 мин. Затем измельченные куски экструдата покрывали порошком клейковины или смесью порошка клейковины и SPI перед перемешиванием. К некоторым образцам добавляли дополнительную воду для обеспечения набухания белков. Бургеры анализировали зрительно и тактильно.
После обжаривания котлеты для бургеров, изготовленные с порошком клейковины, имели привлекательный внешний вид и демонстрировали способность прилипать к поверхности. Котлеты, изготовленные с экструдатом, которые были покрыты клейковиной и порошком SPI, демонстрировали высокую прочность до и после обжаривания. Прочность была выше по сравнению с другими котлетами для бургеров, изготовленными только с дисперсиями SPI. В этой смеси белковых скоплений не наблюдалось. Для повышения набухания белков и, следовательно, улучшения взаимодействия в рецептуру котлет добавляли некоторое дополнительное количество (5%) воды.
Пример 8
Влияние прочности связывания и концентрации на текстуру котлет
Проводили разные текстурные измерения для котлет, неразрушающие измерения (деформация 20%) с периодом релаксации и без него. Для разрушающего измерения применяли деформацию 60%.
Для достижения деформации 20% котлет для бургеров использовали универсальный анализатор текстуры и исследовали разные текстурные свойства. Количество связующего вещества в этих бургерах варьировали от 10% до 40% для исследования влияния этого компонента на свойства.
Для одной и той же концентрации связующего вещества котлеты, содержащие 20% SPI, по существу, демонстрировали более высокую прочность геля, чем котлеты для бургеров, содержащие 12% SPI в связующем веществе. Таким образом, максимальное усилие для котлет для бургеров, содержащих 20% SPI, начиналось с прочности 25,13 ± 10,71 Н для 10% связующего вещества в массе для бургеров, которое уменьшалось более чем вдвое до достижения максимального усилия 12,63 ± 1,99 Н для 40% связующего в массе для бургеров. Массы для бургеров, содержащие 12% SPI, при 10%-й концентрации связующего вещества имели максимальную прочность 21,94 ± 2,10 Н, которая значительно снижалась до 4,06 ± 2,34 Н при 40%-й концентрации связующего вещества. Разница в прочности повышалась при более высоких концентрациях связующего вещества, поскольку для этих образцов влияние связующего вещества на текстурные свойства было выше из-за более высокого количества связующего вещества в рецептуре. Так как гели с 20% SPI имели более высокую прочность, чем гели с 12% SPI.
Котлеты для бургеров, содержащие 20% SPI, демонстрировали разное поведение при разрыве для двух концентраций связующего вещества. Для 20% SPI в связующем веществе образцы, содержащие 10% связующего вещества, демонстрировали точки разрыва, указанные черными стрелками. Эти точки разрыва указывают на нарушение структуры и текучесть котлеты для бургеров. При более высоких концентрациях связующего вещества прочность котлеты в целом сильнее зависела от свойств связующего вещества. Точка разрыва достигается после более длительного времени и, следовательно, более сильного сжатия. С другой стороны, котлеты, содержащие 12% SPI, демонстрировали точку разрыва при более низкой прочности, и разрыв был менее отчетливым по сравнению с образцами, содержащими 20% SPI в связующем веществе. При высоких концентрациях (40%) связующего вещества точка разрыва более практически не обнаруживалась. Это вызвано существенным влиянием связующего вещества на текстуру котлеты. Котлета размазывалась, а не разрушалась. Котлеты, изготовленные с 20% SPI в связующем веществе, приводили к более сильному взаимодействию внутри котлеты, являясь причиной характеристик разрыва котлеты. При более низких концентрациях SPI эти взаимодействия снижались, и котлеты были очень мягкими. Их характеристики при сжатии можно объяснить растеканием, а не разрушением внутренней структуры.
Все котлеты для бургеров продемонстрировали снижение значений для возрастающих концентраций связующего вещества в массе для бургеров. При 10% связующего вещества максимальное усилие было практически одинаковым для обеих концентраций SPI (166,14 ± 73,92 Н и 170,99 ± 6,89 Н). Выше этих концентраций различие между связующими веществами возрастало. Исключение наблюдалось при 25% связующего вещества, при этом максимальная прочность котлет с 20% SPI была ниже по сравнению с котлетами, изготовленными с 12% SPI. Для всех других образцов котлеты, изготовленные с 20% SPI, показали более высокие максимальные значения прочности по сравнению с котлетами, изготовленными с 12% SPI. Более высокая прочность для гелей, изготовленных с 20% SPI, обусловлена плотной сеткой геля, задействованной вследствие более высокой концентрации белков внутри связующего вещества. Вследствие этого больше межмолекулярных взаимодействий могут вносить вклад в прочность связующего вещества, а также в общую прочность котлеты.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ приготовления продукта-аналога бекона и продукт-аналог бекона | 2020 |
|
RU2818286C2 |
| АНАЛОГИ МЯСНОГО ФАРША | 2015 |
|
RU2728653C2 |
| Состав для производства мясного фарша | 2021 |
|
RU2759518C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЯСНОГО ФАРША | 2015 |
|
RU2581730C1 |
| БЕЛКОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В РЕСТРУКТУРИРОВАННЫХ МЯСНЫХ, ОВОЩНЫХ И ФРУКТОВЫХ ПРОДУКТАХ | 2007 |
|
RU2430628C2 |
| НЕМОЛОЧНАЯ ПИЩЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 2019 |
|
RU2800797C2 |
| СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЯСНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОДУКТА | 2006 |
|
RU2323604C2 |
| Мясной фарш для бургеров, способ его приготовления и способ формования из него рубленых полуфабрикатов | 2017 |
|
RU2648403C1 |
| Копирующие мясо пищевые продукты | 2012 |
|
RU2772991C2 |
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЯСНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ | 1998 |
|
RU2151526C1 |
Изобретение относится к пищевой промышленности. Предлагается способ изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающий: получение экструдата растительного белка путём мокрого экструдирования; получение смеси 14-16% вес./вес. соевого белка в воде; получение имитатора жира путём эмульгирования белковой дисперсии и липидной фазы; измельчение экструдата растительного белка; измельчение имитатора жира; смешивание. Причём к конечной смеси добавляют 0,2-0,6 M хлорида натрия. Изобретение позволяет получить растительные бургеры, которые полностью соответствуют по внешним и вкусовым качествам мясным продуктам, а также относятся к продуктам с «чистой этикеткой». 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 7 пр.
1. Способ изготовления продукта - аналога мясного фарша, включающий
а) получение экструдата растительного белка путём мокрого экструдирования;
b) получение смеси 14-16% вес./вес. соевого белка в воде;
с) получение имитатора жира путём эмульгирования белковой дисперсии и липидной фазы;
d) измельчение экструдата растительного белка;
e) измельчение имитатора жира;
f) смешивание,
причём добавляют 0,2-0,6 M хлорида натрия,
и при этом продукт - аналог мясного фарша не содержит гидроколлоидов.
2. Способ по п. 1, который включает стадию g) литья в форму после стадии смешивания f).
3. Способ по п. 1 или 2, в котором содержание воды в экструдате растительного белка составляет не менее 45% вес./вес.
4. Способ по пп. 1-3, в котором дисперсию растительного белка получают путём
a) получения смеси изолята белка в воде и добавления хлорида натрия;
b) нагревания до образования геля до 85°C;
c) охлаждения.
5. Способ по пп. 1-4, в котором имитатор жира получают путём эмульгирования смеси из 30% вес./вес. белковой дисперсии, содержащей изолят белка, и 70% вес./вес. липидной фазы, содержащей масло канолы или смесь масла канолы и твёрдого жира.
| US 10172381 B2, 08.01.2019 | |||
| WO 2018115595 A1, 28.06.2018 | |||
| КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ СТЕРИНА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ СНИЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОБЩЕГО ХОЛЕСТЕРИНА И ХОЛЕСТЕРИНА ЛИПОПРОТЕИНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ В КРОВИ ЛЮДЕЙ (ВАРИАНТЫ) | 2000 |
|
RU2205015C2 |
