Toepassing van melkeiwitten in vleesproducten

C.V.I. ยง 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

2

HULPSTOFFEN

2.9

TOEPASSING VAN MELKEIW ITTEN IN VLEESPRODUKTEN

Auteur : ir. B.H. van Valkengoed

september 1995

blad 1 van 9

C.V.I. § 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

I NHOUDS OPGAV E

2

1

INLEIDING

3

2

PRODUKTIE EN SAMENSTELLING VAN MELKEIW ITTEN

3

2.1

Produktie

3

2.2

Samenstelling van melkeiwitten

5

3

EIGENSCHAPPEN VAN MELKEIW ITTEN

5

3.1

Chemie van eiwitten

5

3.2

Functionaliteit

5

3.3

Caseïne

5

3.4

W ei-eiwit

6

4

GEBRUIK VAN MELKEIW ITTEN (CASEÏNATEN) IN VLEESPRODUKTEN

6

4.1

Verhitte fij nverkleinde vleesprodukten

6

4.2

W erkingsmechanisme van caseïnaat in fij nverkleinde vleeswaren 6

4.3

Grofverkleinde vleeswaren (hamburgers, gehaktballen)

8

4.4

Verhitte deelstukken (hammen en schouders)

8

5

SAMENVATTING

9

6

LITERATUUR

9

blad 2 van 9

C.V.I. § 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

1

INLEIDING

Melk en daarvan afgeleide produkten als room en melkpoeder worden in de ambachtelijke slagerij als sinds vele jaren gebruikt. Deze ingrediënten worden gebruikt om de smaak, de kleur, de consistentie en de stabiliteit van de vleeswaren te verbeteren; ze dragen dus in belangrijke mate bij aan de kwaliteit van het eindprodukt. Het gebruik van speciaal geïsoleerde componenten uit melk zoals melkeiwitten en melksuiker, is van veel recenter datum; sinds begin jaren '60 worden deze grondstoffen door de vleeswarenindustrie met succes toegepast in diverse produkten.

Bij de bereiding van vleeswaren met melkeiwit wordt dit eiwit niet gebruikt als vleesvervanger maar wordt het toegepast als functioneel ingrediënt. Karakteristiek voor een dergelijk functioneel ingrediënt is dat het wordt toegepast in relatief lage percentages (voor melkeiwit varieert dit van 0,5 tot 2 %). Het draagt echter in belangrijke mate bij aan de kwaliteit van het eindprodukt.

Alvorens in te gaan op het gebruik van deze melkeiwitten in diverse vleesprodukten zullen eerst de produktie en de kenmerken van diverse melkeiwitprodukten worden besproken.

2

PRODUKTIE EN SAMENSTELLING VAN MELKEIW ITTEN

2.1

Produktie

Nederlandse koemelk bevat ongeveer 3,4 % eiwit, onder te verdelen in 2,8 % caseïne en 0,6 % wei-eiwit. Beide eiwitfracties zijn samengesteld uit een mengsel van verschillende soorten eiwit. Dit staat schematisch weergegeven in figuur 1.

Figuur 1 Globale samenstelling van koemelk

water lactose vet mineralen eiwit

caseïnes

2,8 % -caseïne -caseïne -caseïne

1,3 % 0,9 % 0,4 %

87,6 % 4,6 % 3,8 % 0,8 % 3,4 %

wei-eiwitten 0,6 % -lactoglobuline -lactalbumine serumalbumines immunoglobulines

0,3 % 0,1 % 0,04 % 0,07 %

De indeling van melkeiwit in caseïne-eiwit en wei-eiwit berust op de al vele eeuwen bekende kaasbereiding, waarbij enerzijds de caseïne-eiwitten in de kaas terecht komen en anderzijds de oplosbare wei-eiwitten in de kaaswei belanden.

Het caseïne-eiwit is de belangrijkste melkeiwitgroep. Het vertegenwoordigt circa 80 % van de melkeiwitten. Caseïnes zijn zogenaamde fosfoproteïnen, dat wil zeggen het eiwit heeft fosfaat aan zich gebonden. De belangrijkste caseïnes zijn S1, S2, - en - caseïne.

De wei-eiwitfractie vertegenwoordigt 20 % van het melkeiwit en bevat onder andere lactoglobuline en -lactalbumine.

blad 3 van 9

C.V.I. § 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

In totaal zijn er zeker 30 verschillende soorten melkeiwit te onderscheiden. Ondanks deze complexe samenstelling is het melkeiwit, dankzij jarenlang intensief onderzoek, een van de best gedocumenteerde voedingseiwitten.

De industriële produktie van caseïne en caseïnaten (oplosbaar melkeiwit) staat weergegeven in figuur 2.

Figuur 2

De produktie van caseïne en caseïnaten

De caseïnefractie kan onder andere worden afgescheiden door gepasteuriseerde magere melk aan te zuren. Bij een pH-waarde van ongeveer 4,5 vlokt het caseïne uit in de vorm van een fijne wrongel. Deze wrongel wordt zorgvuldig gezuiverd door middel van wassing om zoveel mogelijk niet-eiwitcomponenten (lactose, mineralen etc.) te verwijderen.

De natte gezuiverde caseïnewrongel wordt dan weer oplosbaar gemaakt door de pH ervan terug te brengen op ongeveer het oorspronkelijk niveau van melk (pH 6,8).

Op deze manier wordt een caseïnaat oplossing verkregen die wordt gedroogd. Afhankelijk van het gebruikte neutralisatiemiddel kan men natrium, kalium of calcium- of desgewenst andere caseïnaten produceren.

Een andere, moderne methode om melkeiwitten in geconcentreerde vorm te bereiden is magere melk of kaaswei door membranen te filtreren. Bij deze zogenaamde ultrafiltratie, kan het eiwit niet maar alle andere melkbestanddelen wel door het membraan. Het eiwit wordt op deze manier dus geconcentreerd en kan daarna worden gedroogd. blad 4 van 9

C.V.I. § 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

Gezuiverde wei-eiwitten worden veelal op deze manier gemaakt vanuit kaaswei (WPC; whey protein concentrate). Op basis van magere melk wordt via ultrafiltratie zogenaamde MPC (milk protein concentrate) verkregen, waarin zowel wei-eiwitten als caseïne-eiwitten in de natuurlijke verhouding aanwezig zijn.

2.2

Samenstelling van caseïnaten en wei-eiwitconcentraten

In tabel 1 wordt de samenstelling van enkele melkeiwitprodukten weergegeven.

Tabel 1 Samenstelling van melkeiwitprodukten

eiwit

mager melkpoeder (%)

caseïnaat (%)

wei-eiwit concentraat (%)

35

90

75

1

6

vet

0,7

lactose

50

0,5

4

as

10

4

3

4

5

5

vocht

3

EIGENSCHAPPEN VAN MELKEIW ITTEN

3.1

Chemie van eiwitten

Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Als een aantal aminozuren aan elkaar worden gekoppeld spreekt men van een peptide. Als zeer veel (bijvoorbeeld. 100) aminozuren aan elkaar gekoppeld zijn, spreekt men van een polypeptide of een eiwit.

In de natuur komen 20 verschillende aminozuren voor. Het aantal mogelijke eiwitten dat met deze aminozuren gemaakt kon worden is dus praktisch onbegrensd. Elk eiwit dat in de natuur voorkomt, heeft echter zijn eigen specifieke volgorde van aminozuren. Dit is genetisch bepaald. De specifieke eigenschappen van een eiwit worden namelijk bepaald door welke soort aminozuren in welke volgorde aan elkaar zijn gekoppeld.

3.2

Functionaliteit

De functionele eigenschappen van een eiwit-ingrediënt beïnvloeden de organoleptische, economische en/of voedingskundige kwaliteit van het eindprodukt. Ook kunnen ze worden toegepast omdat ze een gunstige invloed op het bereidingsproces hebben.

Bij vleeswaren spelen de volgende eigenschappen van eiwitten een belangrijke rol: - emulgerende eigenschappen - waterbinding - gelering - structuurvorming.

3.3

Caseïne

Caseïne behoort tot de meest hydrofobe (vetminnende) eiwitten die we kennen. De hydrofobe aminozuurresiduen zijn bovendien zeer onregelmatig over het eiwitmolecuul verdeeld. Zo heeft bijvoorbeeld caseïne een extreem hydrofobe "staart", terwijl de lading aan het andere einde van het molecuul is geconcentreerd. Op deze manier krijgt het molecuul een soort zeepkarakter. Het is zeer geschikt om vet te emulgeren.

blad 5 van 9

C.V.I. § 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

Door de aanwezigheid van veel proline aminozuren en slechts heel weinig cysteïne heeft het molecuul weinig secundaire en tertiaire structuur en komt tamelijk ontvouwen voor (flexibele ketenstructuur).

3.4

W ei-eiwit

Wei-eiwitten hebben een tamelijk hoge hydrofobiciteit en een lading die redelijk gelijkmatig over het eiwitmolecuul is verdeeld. Doordat weinig proline-residuen en relatief veel cysteïne aanwezig is, zijn deze eiwitten sterk opgevouwen. Bij verhitting ontvouwt deze structuur zich (denaturatie) en kan het eiwit onoplosbaar worden.

In tegenstelling tot caseïnaten worden wei-eiwitten slechts op beperkte schaal in de vleeswarenindustrie toegepast omdat ze minder goed emulgeren en duurder zijn.

4

GEBRUIK VAN MELKEIW ITTEN (CASEÏNATEN) IN VLEESW AREN

4.1

Verhitte fijnverkleinde vleeswaren

Bij de bereiding van kookworstsoorten, spelen de zoutoplosbare myofibrillaire eiwitten (myosine, actine en actomyosine van vlees) een zeer belangrijke rol. Deze vlees-eiwitten (ongeveer 50% van het totale vleeseiwit) lossen op door zouttoevoeging, hebben het vermogen om vet te emulgeren en bezitten goede geleereigenschappen. Met andere woorden ze dragen in belangrijke mate bij aan de fysische stabiliteit bij verhitting van het deeg en de consistentie (stevigheid) van het eindprodukt.

Tijdens de bereiding van de magere farce dient zoveel mogelijk vleeseiwit uit de spiervezels opgelost te worden in de waterfase, zodat dit eiwit de later toegevoegde grondstoffen (zoals vet en water) zo goed mogelijk kan binden (emulgeren/geleren).

Bij de bereiding van vleesdegen voor kookworstsoorten kan de temperatuur een zeer belangrijke rol spelen. De stabiliteit van het deeg bij verhitting hangt onder andere af van de temperatuur van het vleesdeeg op het eind van het cutterproces (zie figuur 3).

In de regel wordt 12 - 15EC als maximum eindtemperatuur gehanteerd. Loopt de temperatuur tijdens het cutter-proces hoger op dan wordt het vlees-eiwit gedenatureerd en zal de kans op afzet !na koken! toenemen. Uit figuur 3 blijkt dat door de toevoeging van melkeiwit de volgende effecten worden bereikt: 1 Het afzet percentage (gelei en vet) ligt beduidend lager dan wanneer geen melkeiwit wordt toegepast 2 De eindtemperatuur na cutteren ligt minder kritisch; zonder melkeiwit in de samenstelling loopt de afzet bij temperaturen van 15EC en hoger al snel op; bij aanwezigheid van melkeiwit is dit veel minder het geval.

Als gevolg van de afwezigheid van een vaste structuur is caseïnaat moeilijk te denatureren (bijvoorbeeld door hitte). Beneden 100EC treden geen oplosbaarheidsveranderingen op. Dat is een belangrijke eigenschap voor de toepassing in veel levensmiddelen.

4.2

W erkingsmechanisme van caseïnaat in fijnverkleinde vleeswaren

Het vet in (intermusculair) vetweefsel is aanwezig in de vorm van cellen waarin het vet als het ware zit opgesloten. Zolang deze cellen niet beschadigd zijn door mechanische verkleining of invriesprocessen is het vet goed beschermd tegen verhitting. Echter tijdens een kookworstdeegbereiding treedt door het wolven en cutteren een flinke celwandbeschadiging op, waardoor er veel vrij vet ontstaat. Het type vetweefsel bepaald in belangrijke mate hoeveel vrij vet er ontstaat: zo is bijvoorbeeld rugspek in het algemeen goed bestand tegen mechanische beschadiging. Dit wordt dan ook niet voor niets vaak als worstspek betiteld. Uit reuzel daarentegen kan bij lichte mechanische bewerking veel vet vrijkomen.

Vrij vet kan tijdens de verhitting van de vleeswaar samenvloeien en zich bijvoorbeeld binnen de darm aan de buitenzijde van de worst of bijvoorbeeld in de kopruimte van een blik zich verzamelen en daarmee tot een onacceptabel uiterlijk aanleiding geven. blad 6 van 9

C.V.I. § 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

Figuur 3 De invloed van de eindtemperatuur van een vleesdeeg en de toevoeging van melkeiwit (caseïnaat) op de stabiliteit bij verhitting

Het gecreëerde vrije vet moet dus al tijdens het cutterproces opnieuw gestabiliseerd worden. Dit kan plaatsvinden door vleeseiwit, dat tijdens datzelfde cutterproces uit het spierweefsel is vrijgemaakt (geëxtraheerd). Zoals reeds vermeld heeft geëxtraheerd vleeseiwit een sterk emulgerend vermogen. Echter op het moment dat vleeseiwit zich oriënteert in het vet/water grensvlak, zal de ruimtelijke structuur van dat vleeseiwit gedeeltelijk veranderen en verliest het daarmee zijn waterbindende, gelerende en struktuurvormende eigenschappen (zogenaamde grensvlakdenaturatie). Daarmee komt de waterbinding in en de consistentie van het verhitte eindprodukt in het geding.

Melkeiwit is op basis van de specifieke moleculaire structuur bij uitstek geschikt om in kookworstsoorten de emulgerende taak van het vleeseiwit over te nemen. Uit onderzoekingen is gebleken dat caseïnaat een grotere affiniteit tot vet/water grensvlakken heeft dan geëxtraheerd vleeseiwit. De belangrijkste rol van melkeiwit in dit soort vleeswaren is dan ook de emulgering van het tijdens het verkleinen gecreëerde vrij vet. De geëmulgeerde vetbolletjes worden tijdens het verhitten ingebed in de gelerende vleeseiwit oplossing/suspensie die de vetbolletjes omringt en daarmee de continue fase van het systeem vormt. Doordat caseïnaat de emulgerende vetstabiliserende taak "voor zijn rekening" neemt blijft het aanwezige (geëxtraheerde) vleeseiwit maximaal beschikbaar voor waterbinding en structuurvorming.

blad 7 van 9

C.V.I. 搂 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

Om het maximale effect te krijgen van het gebruik van melkeiwit zal dit produkt altijd zo vroeg mogelijk tijdens het cutterproces moeten worden toegevoegd (liefst juist v贸贸r of direct na het toevoegen van water of ijs). Op deze manier wordt bereikt dat het melkeiwit zoveel mogelijk in opgeloste toestand voorkomt in het vleesdeeg, zodat het zijn emulgerende functie kan uitoefenen.

Het melkeiwit kan op de volgende manieren worden toegepast: 1 Toevoeging als droog poeder 2 Toevoeging als gelei, dat wil zeggen opgelost in water (gebruikelijk 1 deel melkeiwit en 5 delen water) 3 In de vorm van een vooraf bereide emulsie (vooremulsie).

Met de laatste vorm van toevoeging wordt bedoeld dat men met het vet en water uit de receptuur een emulsie maakt met melkeiwit. Deze emulsie wordt toegevoegd aan het kookworstdeeg. Dit type emulsie wordt veelal bij hogere temperaturen gemaakt van hardere vetsoorten als varkensreuzel of rundvet.

Een veel gebruikte receptuur en procedure voor het maken van deze v o o re mulsie ziet er als volgt uit.

Receptuur : 1 deel melkeiwit 5 delen vet (bijvoorbeeld reuzel) 5 delen heet water (90EC).

Werkwijze voor het bereiden van een vooremulsie : Het vet wordt gedurende een halve minuut voorverkleind in de cutter. Vervolgens wordt het melkeiwit toegevoegd en homogeen vermengd met het vet. Dan wordt langzaam heet water toegevoegd. Als al het water is toegevoegd wordt de massa gedurende 3 minuten op de hoogste stand gecutterd. De temperatuur ligt dan tussen 45 en 50EC. Deze emulsie wordt vervolgens in platte bakken gestort en afgekoeld tot 4 EC. Bij het maken van verkleinde verhitte vleeswaren, zoals kookworstsoorten kan 15 tot 20 % van deze emulsie aan de receptuur worden toegevoegd.

4.3

Grofverkleinde vleeswaren (hamburgers, gehaktballen)

De functionaliteit van melkeiwit in dergelijke produkten is slechts beperkt omdat hier geen sprake is van vetemulgering. Veel belangrijker is de binding tussen vlees- en vetdeeltjes en de waterbinding tijdens braden in het gebraden produkt.

Speciaal voor dergelijke vleesprodukten is een ander type melkeiwitconcentraat (eiwitgehalte rond 60 %) ontwikkeld. Dit produkt bevat naast het eiwit ook melksuiker (lactose) en melkmineralen, die in geconcentreerde vorm aanwezig zijn. Het eiwit en de mineralen zorgen voor een verbeterde waterbinding in het eindprodukt zodat het malser en sappiger blijft; de lactose zorgt voor een fraaie bruinkleuring zodat zowel kleur als smaak van het produkt verbeteren. Dit melkeiwitconcentraat kan worden toegevoegd in percentages tussen 1 en 2 %. Hogere doseringen hebben geen zin voor wat betreft waterbinding en smaakinvloed wordt dan merkbaar. Verder kan dan te intensieve bruinkleuring optreden.

4.4

Verhitte deelstukken (hammen en schouders)

Ook bij de bereiding van deze vleeswaren worden melkeiwitten al jaren toegepast. De melkeiwitten zorgen voor een verbeterde binding tussen de vleesdelen tijdens en na het kookproces en verhogen daarmee het rendement (minder kookverlies/snijverlies). Tijdens het produktieproces worden de melkeiwitten opgelost in de pekel die vervolgens in het vlees wordt ge茂njecteerd en/of gemasseerd/getumbled.

blad 8 van 9

C.V.I. § 2.9 Hulpstoffen; Toepassing van melkeiwitten in vleesprodukten

Bij het maken van de pekel worden de ingrediënten meestal in de volgende volgorde opgelost in het water: 1 fosfaat (volledig op laten lossen) 2 nitrietpekelzout 3 melkeiwit (eventueel gemengd met suiker of lactose).

Melkeiwit heeft de eigenschap goed dispergeerbaar (dat wil zeggen zonder klontvorming) en oplosbaar te zijn in pekels met een zoutpercentage tussen 6 en 12 %. Bij hogere zoutpercentages in de pekel zal het melkeiwit moeilijker oplossen en daardoor ook minder bijdragen aan de waterbinding.

Belangrijk voor de kwaliteit van hammen is de binding tussen de deelstukken. Voor deze binding is vooral het vleeseiwit myosine verantwoordelijk dat is opgelost uit de vleesdelen tijdens het masseren/tumblen. Tijdens het verhittingsproces coaguleert het myosine en vormt een gel tussen de vleesdelen. Dit gel plakt als het ware de vleesdelen aan elkaar.

Uit onderzoek is gebleken dat de gelering van myosine positief wordt beïnvloed door de aanwezigheid van melkeiwit. Het gevormde gel wordt namelijk veel steviger als melkeiwitten zijn toegevoegd. Bij genoemde hammen resulteert dit in een verbeterde binding en een hoger rendement na het kookproces. Ook hier worden de melkeiwitten ingezet in percentages tussen 1 en 2 %.

5

SAMENVATTING

Melkeiwit van het type caseïnaat en andere melkeiwitprodukten worden al sinds vele jaren met succes tijdens het bereidingsproces van vleeswaren toegepast. Deze eiwitten worden toegevoegd (1 à 2 % berekend op het eindprodukt) als functionele ingre- diënten; ze verbeteren met name de stabiliteit (minder vet- en gelei-afzet), de stevigheid (beet en snijdbaarheid) en de smaak van het gekookte eindprodukt.

Melkeiwitten worden gebruikt in kookworst, leverworst, hammen en andere gekookte delen en in vele produkten op basis van kip- en kalkoenvlees.

6 1

2

3

4

LITERATUUR Jongsma, J. De stabiliteit van verkleinde vleeswaren en de rol van melkeiwit daarbij.

DMV, intern rapport, 1983 Schut, J. en Brouwer, F. Preferential adsorption of meat proteins during emulsification.

Proceedings of the 17th meeting of European Meat Research Workers, Bristol, UK, 1971 Visser, F.M.W. Dairy ingredients in meat products.

DMV-publication, 1981; DMV Veghel, NL. Hazendonk, H. Intern rapport 1989; DMV International, Veghel, NL.

blad 9 van 9