Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Аналитический обзор литературы 7
1.1 Раки пресноводные: виды, особенности разведения и отлова, перспективы рационального использования 7
1.2Состав и свойства продуктов переработки раков пресноводных 19
1.3 Отечественный и зарубежный опыт применения раков пресноводных в технологии пищевых продуктов и блюд 25
ГЛАВА 2 Объекты, материалы и методы исследований 32
2.1 Характеристика объектов исследования 32
2.2 Порядок проведения эксперимента 33
2.3 Общие и специальные методы исследований 33
2.4 Математическое планирование и статистическая обработка результатов эксперимента 51
ГЛАВА 3 Комплексная оценка состава и свойств мяса раков пресноводных 53
3.1 Массовые характеристики и химический состав мяса раков 53
3.2 Пищевая и биологическая ценность мышечной ткани раков пресноводных 63
3.3 Изменения микроструктурных и функционально-технологических свойств (ФТС) мышечной ткани в процессе автолиза 71
3.4 Исследование цветовых характеристик мяса рака 8 8
ГЛАВА 4 Состав и свойства не мясных продуктов разделки раков пресноводных 94
4.1 Свойства и характеристика биополимеров раков пресноводных 95
4.2 Получение хитина и хитозана из ПСС рака пресноводного 99
4.3 Исследования возможности депротеинирования ПСС рака пресноводного с применением ферментных препаратов 102
4.4 Исследование функционально-технологических свойств мясных и рыбных модельных фаршей с применением хитозана из ПСС рака пресноводного 112
4.5 Характеристика и свойства внутренностей рака пресноводного, как объекта для производства кормов 118
4.6 Рекомендации по практическому использованию продуктов разделки рака пресноводного 121
ГЛАВА 5 Совершенствование технологий и расширение ассортимента продуктов и блюд с применением раков пресноводных 123
5.1 Применение хитозана в технологии рубленых полуфабрикатов 123
5.2 Применение хитозана из ПСС раков в технологии желейных продуктов 13 3
5.3 Применение внутренностей рака пресноводного в технологии получения кормовых смесей 13 8
Выводы 144
Список использованных источников
- Отечественный и зарубежный опыт применения раков пресноводных в технологии пищевых продуктов и блюд
- Математическое планирование и статистическая обработка результатов эксперимента
- Пищевая и биологическая ценность мышечной ткани раков пресноводных
- Исследования возможности депротеинирования ПСС рака пресноводного с применением ферментных препаратов
Введение к работе
В соответствии с «Концепцией развития рыбного хозяйства Российской Федерации до 2010г.» одной из первоочередных мер повышения функционирования рыбной отрасли, является рациональное использование водных биоресурсов. Для населения многих регионов России с давних пор рыба и морепродукты - одна из основных составляющих национального питания, что требует целенаправленного и умелого управления биологическими ресурсами Мирового океана.
Современные мировые и отечественные уловы в основном состоят из рыб (85-92 %), беспозвоночных (8-9 %) и водных растений (1,0-1,5 %), причем объем добычи беспозвоночных (ракообразных, моллюсков, иглокожих и других) постоянно возрастает. Это объясняется высокой пищевой ценностью большинства водных беспозвоночных, содержащих помимо основных хорошо усвояемых нутриентов, большой спектр необходимых человеческому организму микроэлементов, витаминов и других биологически активных веществ. Поэтому в различных странах мира беспозвоночные составляют до 25 % рациона блюд из водных животных [1,22].
До недавнего времени сырьевые запасы Мирового океана считались практически неисчерпаемыми. Однако, возрастающая численность населения Земли и недостаточная обеспеченность его белковой пищей в сочетании с напряженным состоянием запасов многих водных промысловых объектов, не позволяющим существенно повысить современный объем их вылова, стимулировали развитие нового рыбохозяйственного направления -аквакультуры [48, 61,102].
В пресноводной аквакультуре выращивают около 90 видов рыб и более 20 видов беспозвоночных, особое внимание среди которых уделяется высшим ракообразным (класс Crustacea) и, в первую очередь, десятиногим
5 (отряд Decapoda). Представители отряда десятиногих (раки, креветки, омары, лангусты и другие) во многих странах мира являются деликатесом [101, 127].
Речные раки - фактически единственные пищевые беспозвоночные внутренних пресноводных водоемов России и на современном этапе рассматриваются как национальное богатство. С практической точки зрения эти беспозвоночные являются высокоценным пищевым продуктом; имеют экономическое значение, как предмет промысла и торговли. Они представляют ценность как природный ресурс, имеющий восстановительно-санитарное значение для водной среды обитания [1,2, 142].
В виду недостаточной изученности в аспекте современной теории питания и технологической функциональности, они также представляют научный интерес. С учетом современной тенденции в питании и роста потребительского спроса актуально и расширение ассортимента продуктов на базе прогрессивных технологий.
Целью диссертации является углубленное исследование свойств продуктов переработки и разделки раков с расширением ассортимента функциональных продуктов питания.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
определение массовых характеристик и химического состава основных продуктов разделки рака;
изучение пищевой и биологической ценности мышечной ткани раков пресноводных;
исследования микроструктурных и функционально-технологических свойств мышечной ткани рака пресноводного в процессе хранения;
изучение цветовых характеристик мяса рака пресноводного;
комплексная оценка физико-химических свойств сырья из рака пресноводного;
получение хитозана из панцирьсодержащего сырья рака пресноводного;
- обоснование целесообразности разработки технологий,
определение основных критериев выбора сырья и ингредиентов для
производства продуктов питания;
изучение условий и обоснование режимов получения оригинальных продуктов из мяса рака;
свойства и пищевая ценность разработанных продуктов;
промышленная апробация результатов и разработка технической документации на новые виды продуктов.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры технологии мяса и мясных продуктов Воронежской государственной технологической академии «Теория и практика производства биологически полноценных, комбинированных, аналоговых и функциональных продуктов питания на основе рационального использования сельскохозяйственных ресурсов с привлечением методов биотехнологии» (2006-2010 гг., № г. р. 012.006.037.63). Работа является составной частью научных исследований кафедры технологии мяса и мясных продуктов в рамках НТП Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма «Технологии живых систем» по теме «Разработка пищевых белковых препаратов, композитивов, добавок и обеспечение качества мясных продуктов на основе комплексного использования ресурсов и применения методов биотехнологии» (№. г. р. 01.2001.16991).
Отечественный и зарубежный опыт применения раков пресноводных в технологии пищевых продуктов и блюд
До средних веков раков пресноводных использовали, в основном, в лечебных целях: пепел от живьем сожженных раков применялся как лекарство для быстрого заживления ран от ожогов и укусов различных животных, а также для отвыкания от курения. Однако уже тогда вкусовые и пищевые качества этих гидробионтов были высоко оценены: вареных раков рекомендовали употреблять в пищу после истощения и болезней, для насыщения организма необходимыми питательными веществами [66, 72].
Рецепты блюд из раков появились в поваренных книгах уже в давние времена. В Германии в 1485 г. была издана поваренная книга, где даны, пять способов приготовления вкусных блюд из раков. В шведских поваренных книгах рецепты приготовления раков появились в XVII столетии. В самой старой поваренной книге на финском языке, изданной в 1849 г., имеется следующий несложный рецепт: «Вареные раки. В кастрюлю наливают воду, добавляют соль и коренья. Все вместе кипятят. В кипящую воду опускают живых раков. Вареных красных раков украшают укропом или петрушкой и подают к столу».
В книге Ирене Хомберг «Поваренная книга для финских семей», изданной в 1896 г., содержатся такие рецепты: «Раки, варенные с кореньями, раковые шейки с пряностями, раки тушеные, крокеты из раков». «Суп-пюре раковый готовили как и всякий суп-пюре: очищенных раков тушили в масле, протирали через сито, добавляли бешамель — белый соус и разбавляли бульоном, наваренным на раковых черепках, клешнях, шейках. Перед подачей на стол добавляли свежие сливки».
В книге Е. Молоховец «Подарок молодым хозяйкам или средство к уменьшению расходов в домашнем хозяйстве» изданной в Санкт Петербурге в 1912 г. рассказывает о том, как приготовить суп из раков, масло из панциря раков, который мы обычно выбрасываем, как замариновать рачьи хвостики и т. д. Там, кстати, указывается, что «одна из самых вредных вещей - это недоваренные раки или если они были употреблены для приготовления не живые, сонные (снулые)». Отличить свежих раков от несвежих после их варки, можно по следующим приметам: у не свежего рака хвост всегда вытянут, а у свежего рака, напротив, поджат и притом тем более поджат, чем здоровее и сильнее животное».
В меню русской кухни издавна были обильно представлены варёные, тушёные и жареные раки. Причём не только в мещанской, монастырской или солдатской, но даже в царской. Ещё с княжеских времён торговые люди, отправляясь в дальние поездки, обязаны были в повозках под влажными попонами развозить и выпускать раков во все встреченные по пути водоёмы. Так что размножению и сохранению этих беспозвоночных способствовали и законы Российского государства.
До революции раки на Дону не считались деликатесом, так как их было так много, что они стоили считанные копейки. Раками торговали не только на рынках, но и прямо на набережных. Здесь всего за пять копеек можно было купить ведро отборных раков (тогда всё продавалось на вёдра). К слову, французская булочка в то время стоила две копейки. Так что полакомиться раками мог себе позволить каждый человек — от простого грузчика до богатого купца. К примеру, простой грузчик в сутки получал наличными полтора рубля — весьма приличные по тем временам деньги. Только одни хрустели красными панцирями в тени портовых складов, а другие серебряными щипчиками вскрывали их за столами шикарного ресторана «Астория». Причём в последнем случае предоставлялось два вида услуг: посетитель мог сам куражиться над прочным панцирем либо же поручить это тонкое дело официанту.
Специализированные магазины по продаже раков появились лишь в 90-х годах прошлого века. Однако точек продажи этой популярной закуски всегда было множество. Раков продавали вёдрами буквально на каждом углу, как семечки. Торговали живыми, варёными, слабосолёными и пересоленными, большими и маленьким, икряными — на любой вкус и на любой карман. Привозили раков с хуторов и станиц, раскиданных по берегам Дона. Пока мужья неводом ловили рыбу, казаки заполняли корзины отборными раками и пароходами везли их на продажу в Ростов. Как писал в своих воспоминаниях участник гражданской войны со стороны белых, уроженец станицы Елизаветинской Иван Фёдоров, корзины ставили в трюм. После швартовки к пристани капитан громко командовал: «Бабы с раками — вперёд!» В своих воспоминаниях Иван Фёдоров рассказывал и о том, как в 1913 году в Елизаветинскую приезжал император Николай Второй. Естественно, по такому случаю, станичники накрыли столы, которые ломились от балыков, стерляди, рыбцов, раков и даже пирожков с раковыми шейками.
В настоящее время рецептов приготовления блюд из раков известно великое множество: раки отварные: по-саратовски, по-Табаковски, по-креольски, по-польски, по-немецки, по-шведски, по-французски, по-американски; раки отварные в пиве, в квасе, в красном, белом вине; раки тушеные; раки, запеченные; запеченые в тесте; раковые шейки, зажаренные в тесте; раки фршированные; плов с раками; пельмени из раков; канапе с раками, консервированные раковые шейки; раковое масло; раковое суфле; раковый пудинг с рисом; различные супы, салаты, закуски, соусы из раков и т.д. [117].
Математическое планирование и статистическая обработка результатов эксперимента
При переработке раков пресноводных с целью производства кулинарных изделий большое значение имеют размерно-массовые характеристики. Размерно-массовые характеристики сырья изучали по следующим морфометрическим показателем: промысловая длина тела (длина от середины глаза до дистального края тельсона без учета длины щетинок, обрамляющих тельсон), длина и ширина клешни, масса тела и выход мяса [42,43].
Объектом исследования был длиннопалый рак (Pontastacus leptodactylus), выловленный в р. Дон Воронежской области в течение всего года за исключением периода ледостава. Отлов осуществляли раколовками и с помощью подводного снаряжения. Для исследования использовали 3 партии раков пресноводных: 1-ая партия выловлена в мае месяце и составляла 46 штук, 2-ая партия выловлена в июле месяце и составляла 52 штуки, 3-ая партия выловлена в сентябре месяце и составляла 64 штуки. Отобранные образцы живых раков пресноводных хранили при температуре О - 4 С не более 2-х недель, а также - при температуре минус 18С в течение 3-х месяцев.
Измерения проводили с помощью штангенциркуля и линейки с метрическими делениями. Определение массы тела и изъятой мышечной ткани съедобных частей (абдомена (брюшка) и клешней) проводили путем взвешивания на лабораторных весах марки ВП-15Т с точностью до ±0,001 кг. Результаты исследований приведены в таблице 3.1.
Изучение размерно-массовой характеристики раков пресноводных показало, что выловленные раки не имели значительных колебаний по массе тела и выходу мышечной ткани. Масса тела раков не зависела от их длины. Экземпляры, имеющие наибольшую массу, не всегда обладали наибольшей длиной. Измерения клешней раков показали прямую зависимость между их длиной и шириной: клешни с максимальной длиной имели и максимальную ширину, и наоборот. В целом, во всех выборках доминировали особи промысловых размеров, в пределах длины от 10,4 до 11,8 см.
Одновременно с определением размерно-массовых характеристик устанавливали выход частей тела раков пресноводных. При этом отходы разделяли на пищевые и непищевые, в соответствии с инструкцией по нормированию расхода сырья и материалов при производстве пищевой и технической продукции из гидробионтов, разработанной ВНИРО (Боева Н.П., Харенко Е.Н.).
При разделывании отделяли: мясо шейки и пищевые отходы - гонады, печень. К непищевым отходам относили: карапакс, панцирь шейки, ножки, клешни, головогрудь, внутренности. Разделку осуществляли вручную с помощью ножа и ножниц. Количество партий 3 из них в 1-ой партии - 46 штук выловленные в мае, во 2-ой партии - 52 штуки, выловленные в июле и в 3-ей партии - 64 штуки, выловленные в сентябре. Отбирали средние пробы в количестве 3 % от партии.
Полученные продукты взвешивали на лабораторных весах марки ВП-15Т с точностью до ±0,001 кг. Выход различных частей тела и потери при разделке раков пресноводных представлены в табл. 3.2.
Согласно данным табл. 3.2, пищевая часть речного рака составляет около 26 % к общей массе. При разделывании рака головогрудь составляет в среднем 30 %. Общее количество непищевых отходов около 70 %. Указанные величины изменяются в зависимости от размеров ракообразных. Вместе с тем выход съедобной части при разделке раков увеличивали за счет извлечения мяса из клешней. При разделке клешней рака пресноводного выход мяса составляет около 8,5 % от массы рака.
Для сравнения, при разделке рыбы, такой как горбуша и путассу выход пищевой части составляет 64,6 % и 60,3 % соответственно. А при разделке креветки пресноводной выход составляет 36,8 % от массы креветки. Меньшие значения выхода съедобной части рака пресноводного, а также трудоемкость получения этого сырья делают этот продукт более дорогостоящим и ориентированным на относительно обеспеченного покупателя.
Пищевая и биологическая ценность мышечной ткани раков пресноводных
Актуальным является вопрос о пищевой ценности мяса раков, так как этот вопрос представляет экономическую важность. Известно, что благодаря особым вкусовым качествам, особенностям внешнего вида раки пользуются повышенным спросом на мировом рынке. Поэтому для более полной характеристики мяса рака пресноводного проведена качественная оценка входящих в его состав структурных компонентов.
Знание биологической ценности продуктов питания - необходимое требование цивилизованного рынка. Однако этот показатель сегодня имеет весьма широкое понятие и предполагает определение соотношений нутриентов и оценку их качества с физиологической точки зрения. На первом этапе определяли качество белков мяса рака пресноводного, как наиболее важного компонента в питании. Главным признаком полезности белков является то, что в состав их молекул, наряду с прочими аминокислотами, входят радикалы так называемых незаменимых аминокислот (валина, лейцина, изолейцина, триптофана, метионина, лизина, фенилаланина, треонина), которые не синтезируются в организме человека и относятся к эссенциальным факторам питания. Отсутствие хотя бы одной из них вызывает болезни, а длительная диета вызывает летальный исход [67J. Содержание аминокислот в мясе раков пресноводных показано на рис. 3.1.
Как видно на рисунке мясо раков содержит практически полный их набор. Особенно много в нем валина - необходимого для метаболизма в мышцах, восстановления поврежденных тканей и для поддержания нормального обмена азота в организме; лейцина - понижающего уровень сахара в крови и стимулирующего выделение гормона роста; лизина - необходимого для роста, восстановления тканей, производства антител гормонов, ферментов, альбуминов, также эта аминокислота оказывает противовирусное действие; треонина - который является липотропным веществом - участвует в борьбе с отложением жира в печени; поддерживает более ровную работу желудочно-кишечного тракта, принимает общее участие в процессах метаболизма и усвоения. Обращает внимание значительная доля глутаминовой и аспарагиновой аминокислот - известных вкусообразователей в пищевых системах.
Численные значения аминокислотного состава не дают полного представления о биологической ценности мяса рака, в связи с чем, нами были дополнительно рассчитаны показатели биологической ценности, такие как: аминокислотный скор (С) (относительно идеального белка по шкале ФАО/ВОЗ), коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС), биологическая ценность (БЦ), коэффициент утилитарности (U), показатель сопоставимой избыточности аминокислот (ас), согласно приведенным методикам во второй главе, предложенным академиком Н.Н. Липатовым (мл.) [66-69]. Результаты расчетов по мясу рака пресноводного даны в сравнении с мясом свинины, горбуши и путассу приведены в таблице 3.7.
Как показали расчеты, мышечная ткань раков и других видов сырья содержит полный набор незаменимых аминокислот. В то же время следует отметить, что белки мяса раков лимитированы по содержанию метионина + цистина, изолейцина, триптофана; свинина по метионину+цистину, фенилаланину+тирозину; горбуша по валину, изолейцину, лейцину, триптфану, фенилаланину; путассу по валину, изолейцину, триптофану фенилаланину.
Коэффициент различия аминокислотного скора, показывающего на избыточное количество незаменимых аминокислот, не используемых на пластические цели, минимален для мышечной ткани свинины. В целом по показателю КРАС образцы можно разложить в возрастающий ряд: свинина рак пресноводный горбуша путассу. Следовательно, биологическую ценность белков мышечной ткани сырья можно разложит в убывающий ряд: свинина рак пресноводный горбуша путассу.
Коэффициенты утилитарности аминокислот показывают эффективность усвоения аминокислот из белков различных видов сырья. По этому показателю горбуша и путассу равны, значения утилитарности максимальны, а рак пресноводный имеет минимальное значение.
Расчет показателей биологической ценности указывает на необходимость создания комбинированных продуктов и блюд, биологически полноценных и функциональных при использовании мяса рака пресноводного в питании.
Оценка полной биологической ценности не возможна без характеристики липидной фракции мяса рака пресноводного. Причем важным показателем является оценка содержания незаменимых жирных кислот - линолевой, линоленовой и арахидоновой - триады (витаминный фактор F).
Исследования возможности депротеинирования ПСС рака пресноводного с применением ферментных препаратов
При получении хитозана деацетилированию подвергали хитины, полученные из сырого и вареного ПСС рака пресноводного.
Деацетилирование хитинов проводили 50 %-ным раствором щелочи в соотношении 1:10 соответственно. Процесс осуществляли при температуре 98 С в течение 2 часов. Хитозан промывали водой в соотношении 1:10 до рН 102 7,0 и высушивали, при температуре не выше 60 С. Выход хитозана составил 85 % от массы сухого хитина [106]. В табл. 4.9 приведены качественные характеристики полученного хитозана из хитина рака пресноводного [88]. Из табл. 4.9 следует, что степень деацетилирования и молекулярная масса хитозана, полученного из вареного и сырого хитина, составляет 80 % и 478 кДа соответственно. Таким образом, полученный хитозан соответствует требованиям НТД, а действующая технология обработки применима для ПСС рака пресноводного.
Применение ферментов для депротеинирования ПСС позволяет создать более мягкие условия для его обработки, а также совместить несколько операций, значит упростить процесс, при снижении агрессивности реакционной среды, затрат на оборудование и увеличения срока его службы.
Для исследования применяли ферментные препараты «Коллагеназа», «Протепсин». «Коллагеназа» - протеолитический фермент (протеиназа), разрушающий пептидные связи в природном коллагене. Коллагенолитические протеиназы краба проявляют высокую активность по отношению к различным типам природного коллагена. Истинной коллагеназой считается фермент, гидролизующий последовательность Gly - Pro - Pro. Для коллагеназы, подобно коллагену, характерны высокие массовые доли оксипролина (1 %) и пролина (7,5 %). Степень гидролиза коллагена достигает 75,0-87,5 % [6, 7].
«Протепсин» - энзимный препарат животной природы, вырабатываемый из слизистых оболочек птиц, содержащий комплекс кислых протеиназ. Предположительно «Протепсин» работает аналогично внутриклеточным ферментам (катепсинам). Он является их синергистом и обладает дополнительными качествами, которые позволяют ему воздействовать в более широком диапазоне технологических параметров, а также влиять на те белковые системы, на которые внутриклеточные ферменты не действуют или оказывают действие в незначительной степени. «Протепсин» представляет собой порошок светло-серого цвета и выпускается трёх модификаций, отличительным признаком которых выбрана протеолитическая активность 50,100, 150 ед/г.
В табл. 4.10 представлены физико-химические характеристики ферментных препаратов. С учетом физико-химических и биохимических свойств препаратов «Коллагеназа» и «Протепсин», (табл. 4.10) ферментативный гидролиз проводили на установке УВМТ-12-250 непрерывно перемешивая (п=180 мин 1) в течение 24 часов при дозировке препаратов 0,005, 0,008, 0,01 ед/г белка. В колбы Эрленмейера объемом 250 см3 вносили по 10 г измельченного ПСС и 100 см3 дистиллированной воды, а после достижения заданной температуры добавляли ферментный препарат «Коллагеназа» протеолитической активностью (ПС) 100 ед/г предварительно растворенный в минимальном объеме воды. Использовали сырое и вареное ПСС раков пресноводных.
Результаты исследования показали, что ферментативный гидролиз сырого ПСС препаратом «Коллагеназа» интенсивно протекает впервые шесть часов (рис. 4.1).
Концентрация белков за три часа увеличилась до 54 мг/см3 при дозировке внесения фермента 0,005 ед/г и около 40 мг/см3 при дозировке внесения фермента 0,008 и 0,01 ед/г. При дальнейшей инкубации максимальная концентрация белков 77 мг/см3 составила при дозировке препарата 0,005 ед/г и времени ферментативного гидролиза 12 ч. Далее наблюдается спад концентрации белка в растворе. Необходимо отметить, что при дозировки вносимого препарата 0,008 и 0,1 ед/г характер зависимости был практически одинаковым.
