Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 7
1.1. Отечественный и зарубежный опыт производства кулинарных рыбных продуктов 7
1.2. Пищевая и биологическая ценность рыбных продуктов 28
1.3. Опыт применения пищевых добавок в рыбоперерабатывающей промышленности 35
ГЛАВА 2. Постановка экспериментов, объекты и методы исследований 55
2.1. Характеристика объектов исследования 55
2.2. Порядок проведения эксперимента 59
2.3. Общие методы исследования 61
2.4. Математическое планирование и статистическая обработка результатов эксперимента 69
ГЛАВА 3. Комплексная оценка состава и свойств рыбного сырья 73
3.1. Общая характеристика и химический состав мяса рыб 73
3.2. Пищевая и биологическая ценность мышечной ткани рыб 75
3.3. Микроструктурная характеристика мышечной ткани рыб 85
3.4. Функционально-технологические свойства (ФТС) мышечной ткани рыб 99
ГЛАВА 4. Обеспечение и оптимизация рецептурных композиций фаршей для получения функциональных полуфабрикатов и кулинарных изделий 103
4.1. Выбор объектов для составления рецептурных композиций 103
4.2. Оптимизация белково-жирового состава модельных рыбных фаршей 106
4.3. Пищевая и биологическая ценность рыбных фаршей 112
4.4. Исследование влияния пищевых добавок на свойства рыбного фарша 116
ГЛАВА 5. Реализация частных технологий на основе фаршей из мышечной ткани рыб 132
5.1. Разработка рекомендаций и практическая реализация технологии производства формованных изделий из фарша 132
5.2. Разработка рецептурных композиций рыбных масел с использованием препаратов СУПРО 141
Выводы 150
Список использованных источников
- Пищевая и биологическая ценность рыбных продуктов
- Общие методы исследования
- Микроструктурная характеристика мышечной ткани рыб
- Пищевая и биологическая ценность рыбных фаршей
Пищевая и биологическая ценность рыбных продуктов
Производство кулинарных изделий и полуфабрикатов из рыбы в Германии отличается большим разнообразием. В этой стране вырабатывается такая продукция, как рыбные палочки и порции; большой ассортимент изделий из вареной и жареной рыбы в желе, в пряной и других заливках; разнообразные готовые рыбные блюда, деликатесные продукты типа паст, паштетов и кремов, употребляемых для приготовления бутербродов. В качестве сырья для приготовления кулинарных изделий здесь используют скумбрию, сельдь, корюшку, угря, миногу, колючую акулу, креветки и другие виды морепродуктов.
Росту выпуска пастообразных изделий из гидробионтов способствует, прежде всего, возможность использования для их производства рыб с механическими повреждениями и пищевых отходов от разделки рыбы и ракообразных, что делает технологию обработки сырья малоотходной и позволяет вырабатывать дополнительное количество ценной высокопитательной пищевой продукции из единицы сырья [31].
Технология приготовления пастообразных рыбных продуктов заключается в следующем. Рыбу обезглавливают и удаляют внутренности, после чего моют. Далее пропускают рыбу через специальные устройства (типа неопресса), где отделяют мясо рыбы от костей и кожи. Полученное мясо рыбы промывают водой для удаления жира, крови, ароматических веществ, придающих рыбе специфический запах. При этом с водой удаляются и водорастворимые азотистые вещества. Затем полученную массу гомогенизируют, с добавлением таких веществ как сахар, соль, глютамат натрия и крахмал. После тонкого измельчения мясо рыбы приобретает хорошие адгезионные свойства (липкость) и эластичность, легко формуется. Далее рыбную пасту определенного вида и формы подвергают тепловой обработке. Пастообразные рыбные продукты издавна пользовались популярностью в Японии: существует множество рецептов приготовления традиционного пастообразного японского продукта камабоко [166]. Почти все пастообразные рыбные продукты в Японии вырабатывают небольшие предприятия, за исключением нескольких крупных заводов. Эти мелкие предприятия держат в секрете рецепты изготовления японских пастообразных продуктов, в особенности способ приготовления камабоко высшего качества, обработанное паром, имеющее белый цвет мяса. Продукт не предназначен для длительного хранения. Готовят и жареное камабоко, когда к растертой рыбной пасте в качестве одной из приправ добавляют сладкое саке и обжаривают продукт на огне до приобретения им темно-коричневого цвета.
Одной из разновидностей камабоко является «чикува» или трубчатое камабоко, которое готовят из рыбной пасты обжариванием ее на специальных кусках медной трубки, вращающейся на конвейере, проходящем через обжарочную печь, где рыбная паста обжаривается на огне.
Из других японских пастообразных продуктов наиболее известны «ханпен», изготовляемый из мяса акул с добавками батата (сладкий картофель) и рисовой муки, и «сатсума-эйдж», приготовляемый из смеси мяса акул и других рыб с добавлением саке, моркови и других компонентов, чаще лука и зеленого горошка.
В нашей стране также имеется опыт производства пастообразных продуктов из измельченного мяса свежей рыбы или из рыбного фарша. Для приготовления пикантного пастообразного продукта измельченное мясо свежей рыбы протирают до получения однородной массы с размером частиц менее 5 мм. Протертое мясо рыбы далее смешивают с одним из следующих молочных продуктов: сливочное масло, творог, сливки, сметана, плавленый сыр, в соотношении от 1:1 до 1:3. Смесь гомогенизируют, а затем расфасовывают в упаковки и подвергают копчению или обычной тепловой обработке. В качестве сырья для приготовления этого пастообразного продукта используют филе лосося, форели и других ценных пород рыб. Готовая продукция отличается высокими вкусовыми свойствами [31].
Получили распространение пастообразные рыбные смеси, используемые далее для изготовления порционных блюд. В их состав в качестве основного компонента входит рыбный фарш, а кроме него вкусовые и ароматические вещества, вода, жир, стабилизирующие консервирующие добавки.
Для приготовления пастообразных продуктов могут быть использованы различные виды мелких рыб, встречающиеся в прилове. В качестве других компонентов используют маринованные овощи, соленую томатную пасту, крахмал, воду и пряности (в том числе красный молотый перец).
Технология приготовления пасты сводится к следующим операциям: провариванию мяса рыбы (5 мин при температуре 75С), смешиванию ингредиентов, провариванию смеси в течение 20 мин при температуре 80С, повторному перемешиванию, растиранию массы, расфасовке и укупорке. Если паста предназначена для длительного хранения, ее стерилизуют в течение 46 мин при температуре 121 С.
Паста «Коралл» вырабатывается из белковой пасты «Океан», которую смешивают с творогом и сливочным маслом, а затем подвергают тонкому измельчению. Продукт обладает нежной консистенцией и приятным вкусом. Производство пасты было освоено в 80-х годах Калининградским рыбоконсервным комбинатом [31].
Общие методы исследования
В Англии для уменьшения потерь тканевого сока применяют обработку рыбных порций, филе и рыбных палочек растворами полифосфатов. Для обработки полифосфатами рыбных полуфабрикатов рекомендуют следующий способ. Рыбу помещают в перфорированный контейнер и при легком покачивании для достижения лучшего контакта ее с раствором полифосфата погружают на 1 мин в раствор, содержащий 4,5 кг триполифосфата натрия и 4,5 кг фосфата натрия, растворенных в 85 л воды. Указанного количества раствора достаточно для обработки 360 кг рыбных полуфабрикатов [51]. Отмечено, что для обработки рыбных полуфабрикатов (кусков, тушек, порций и др.) наиболее приемлемы 10 %-ные растворы полифосфатов; 15 %-ные растворы оказывают такое же стабилизирующее действие, но придают обрабатываемым продуктам посторонний привкус. Растворы, содержащие менее 50 % полифосфатов, мало эффективны.
Растворы полифосфатов можно использовать также для орошения рыбных полуфабрикатов. Обычно для этих целей применяют 7,5-10 %-ные растворы полифосфатов с добавлением 2 % поваренной соли. В существующих установках раствор подают под давлением до 7 кгс/см2 (686 кПа). Производительность установки для рыбного филе около 25 кг/ч (HI 53).
В технологической лаборатории Сиэтла (США) была изучена целесообразность использования триполифосфата натрия для обработки лосося, палтуса и других рыб перед копчением. Куски рыбы перед направлением их на копчение помещали в раствор поваренной соли, содержавший определенное количество трпиполифосфата натрия. Выдерживание рыбы в течение 45 мин в насыщенном растворе поваренной соли с добавлением 2 % триполифосфата натрия сокращало потри на 25-30 %. Выдерживание рыбы в течение 1 мин в 2 %-ном растворе поваренной соли, содержавшим 7,5 % триполифосфата натрия, сокращало потери на 26 % [13].
Отмечено, что обработка рыбы триполифосфатом натрия не приводила к ухудшению вкусовых качеств и товарного вида продукции. Аналогичная работа по использованию триполифосфата натрия для обработки серебристого лосося, угольной рыбы и др. перед копчением была проведена Н. J. Barnett и R. W. Nelson [13]. Результаты исследования показали, что при использовании для обработки рыбы растворов поваренной соли с добавкой 2 и 7,5 % триполифосфата натрия выход готовой продукции повышался от 1,0 до 3,5-4,7 % по сравнению с контрольными образцами. Английская научно-исследовательская станция Торри рекомендует шире использовать при обработке рыбы полифосфаты (особенно триполифосфат натрия) для повышения влагоудерживающей способности мяса рыбы. В целом при этом наблюдались положительные результаты, однако поверхность мороженой рыбы и филе, обработанных полифосфатами, приобретала непривычный вид, становилась блестящей и слегка голубоватой. Раствор, содержащий 5 % смеси триполифосфата натрия и соли Грэма, используют для смягчения и восстановления поглотительной способности сушеного мяса кальмара. В небольших количествах полифосфаты добавляют при консервировании крабов, омаров и других морепродуктов для предохранения консервов от образования струвита [13].
В.М. Быковой изучено влияние добавления триполифосфата натрия (0,5 %) и трипирофосфата натрия (0,5 %) на влагоудерживающую способность фарша, приготовленного из свежей и мороженой рыбы. При добавлении фосфата к свежему и предварительно замороженному фаршу из мяса недавно умерщвленной рыбы наблюдали значительное повышение его влагоудерживающей способности. Выделение сока было минимальным при добавлении к фаршу смеси фосфатов и хлористого натрия (1 %), несколько большим - при добавлении одних фосфатов. Выделение сока из фарша при добавлении фосфатов уменьшалось в сравнении с контролем примерно в 4 раза, а при добавлении фосфатов в смеси с хлористым натрием сок практически не выделялся.
При замораживании контрольного образца свежего фарша наблюдали некоторое понижение его влагоудерживающей способности, в то время как при замораживании фарша с указанными добавками влагоудерживающая способность почти не изменялась.
При добавлении тех же фосфатных солей к фаршу, приготовленному из мороженой трески, хранившейся в течение трех месяцев, положительного эффекта не наблюдали. По-видимому, это объясняется тем, что в процессе замораживания и холодильного хранения трески до переработки ее на фарш белковые вещества мяса претерпевали глубокие необратимые изменения
Аналогичные результаты были получены при обработке филе атлантической трески растворами триполифосфата натрия различной концентрации (4; 6 и 8 %) и трипирофосфата натрия (2,2; 3,4 и 4,5 %), имеющими различную температуру (2; 11 и 20С). Продолжительность обработки филе трески растворами полифосфатов составляла 0,5; 2,8 и 32 мин. После обработки образцы филе замораживали в течение 24 ч при температуре минус 29С, а затем размораживали при 11 С под парафином в течение 24 ч [13]. Было установлено, что потери тканевого сока не зависели от температуры растворов фосфатов, в которых проводилась обработка филе; но потери тканевого сока снижались с увеличением продолжительности обработки филе растворами фосфатов и с увеличением концентрации этих растворов. При этом было отмечено, что действие растворов триполифосфата натрия было значительно сильнее, чем растворов трипирофосфата натрия.
Мышечная ткань рыбы после обработки фосфатами становилась сочнее, повышалась ее влагоудерживающая способность, улучшалась консистенция. Однако чрезмерно длительная обработка мяса рыбы растворами полифосфата приводила к повышенной сухости его.
Микроструктурная характеристика мышечной ткани рыб
Расчет показателей биологической ценности доказывает приведенные аргументы, и служит основой для подбора компонентов и ингредиентов в создании биологически полноценных и функциональных продуктов питания на основе мышечной ткани рыб.
Однако по сбалансированности состава аминокислот белков мышечной ткани рыб их можно расположить в убывающий ряд горбуша скумбрия сельдь путассу. Улучшить сбалансированность состава незаменимых аминокислот возможно за счет целенаправленного комбинирования белковых ресурсов.
При оценке пищевой и биологической ценности важна информация о липидных компонентах, роль которых в питании и поддержании здоровья человека известна [28].
Анализ состава жирных кислот липидов мышечной ткани рыб (табл. 3.5) показал, что он богат ненасыщенными незаменимыми и биологически активными жирными кислотами, включая уникальные.
Наличие и баланс насыщенных, моно- и полиненасыщенных кислот свидетельствует о высокой биологической ценности липидного состава рыб. Особенно следует отметить липиды мышечной ткани путассу и скумбрии. По содержанию уникальной жирной кислоты - эйкозапентаеновой липиды горбуши, а затем путассу в несколько раз превышают сельдь и скумбрию. Продукты на основе их мышечной ткани будут иметь лечебно-профилактические свойства. В сумме с незаменимыми линолевой, линолено-вой и арахидоновой кислотами полиненасыщенные фракции выступают безусловным фактором в поддержании здоровья человека, а в ряде случаев способны корректировать его. Таблица 3.5 Состав жирных кислот (%) липидов мышечной ткани рыб
Витамины - биологически активные вещества, большей частью известные своей ролью в общем метаболизме и оказывающие влияние на здоровье человека [141]. Они активно участвуют в обмене веществ благодаря кофер-ментной роли большинства биохимических реакций. Сведения о витаминном составе исследуемых рыб приведены в табл. 3.6.
Минеральные вещества также играют активную роль в поддержании процессов жизнедеятельности, являются необходимыми компонентами питания, образуют органы и ткани. Известно, что они способны специфически демонтироваться в отдельных органах и тканях. Следуют отметить, что некоторые из них обладают токсическим действием на организм и относятся к разряду химических токсикантов. В связи, с чем пищевое сырье контролируется органами Государственного санитарно-эпидемиологического надзора на соответствие установленному уровню предельно-допустимых концентраций (ПДК) [27, 36, 105, 123]. Представляло интерес изучить макро- и микроэлементный состав мышечной ткани рыб в зависимости от размерного ряда тел. Средние данные представлены на рис. 3.1 и рис. 3.2, при этом за сельдь мелкую принимали рыбы массой менее 300 г, сельдь среднюю - 300-500 г, сельдь крупную 500 г и выше; за скумбрию мелкую - рыбы массой менее 300 г, среднюю - массой от 300 до 500 г, крупную - массой более 500 г; за путассу мелкую - рыбы массой менее 150 г, среднюю - от 150 до 300 г, крупную - более 300 г; за горбушу мелкую принимали рыбы массой - менее 600 г, среднюю - от 600 до 1100 г, крупную - более 1100 г.
Результаты экспериментальных исследований показали, что массовая доля фосфора независимо от размеров рыбы величина постоянная; натрия больше в мелкой рыбе, чем в среднем крупной; калия, железа и кальция - в крупных сельди, скумбрии и горбуше; цинка - во всех крупных видах рыб. Все виды рыб богаты магнием, особенно крупные, за исключением путассу. Уровень Zn, Cd, Pb, Си находится в пределах предельно-допустимых концентраций (ПДК) [27, 36, 105, 123].
Таким образом, рыбное сырье имеет хороший минеральный фон, особенно богато оно кальцием, фосфором и магнием. В горбуше содержание марганца более чем в 10 раз больше, чем в других видах рыб, сельдь отличается более высоким содержанием железа.
Таким образом, рыбы, превалирующие на рынке, служат источником пищевых и биологически активных веществ. Целенаправленное и дозированное употребление рыбопродуктов из них, во многом обеспечивают физиологические нормы в питании и полезны для разработки продуктов, корректирующих и поддерживающих здоровье человека.
Содержание микроэлементов в мышечной ткани исследуемых видов рыб в зависимости от размерного ряда 3.3. Микроструктурная характеристика мышечной ткани рыб
Исследования тканевой структуры мяса рыб гистологическими методами позволяет быстро и объективно оценить возможности рыбного сырья в получении тех или иных продуктов, позволяет определить технологические подходы в получении кулинарных изделий и полуфабрикатов. Структурную организацию мышечной ткани рыб наблюдали после размораживания до достижения температуры в толще тканей 0 - плюс 2С. Как видно на рис. 3.3, мышечная ткань путассу состояла из многочисленных мышечных волокон, разделенных друг от друга широкой сетью эндомизия. При продольном срезе мышц видно, что мышечные волокна покрыты прозрачной пленкой - фасцией, имеющей четкую эозинофильную структуру с поперечной исчерченностью, а при продольном срезе отмечается, что пространство в межмышечных волокнах заполнено прозрачной сетью эндомизия (рис. 3.4). В ткани не идентифицируются фибриллярные белковые структуры и образования.
Особенности аналитического строения, малые размеры путассу создают определенные трудности в получении филе при отделении шкурки и костной ткани. Представляло интерес изучить гистоморфологическую структуру путассу при разрезе в средней части тушки без отделения костного скелета, кости и шкурки.
Пищевая и биологическая ценность рыбных фаршей
Различные технологические способы и варианты использования ресурсов требуют неодинаковых затрат и приносят неодинаковый экономический эффект. Если результаты расчета по всем вариантам могут быть подсчитаны и сопоставлены, возникает необходимость отобрать наиболее эффективный (оптимальный) из них.
Для нахождения оптимального варианта рецептуры нужна расчетная методика, которая обеспечила бы поиск и получение необходимого решения задачи, что возможно с использованием специальных математических методов.
Поставленная задача относится к числу задач, в которых определяются оптимальные значения (соотношения в рецептуре) многих переменных (фарша, капусты, моркови и др.) при наличии целого ряда многообразных ограничений (соотношения жир : белок, аминокислотного состава белков, содержания сырья в смеси и др.). В общем виде подобные задачи формулируются следующим образом: необходимо минимизировать целевую функцию, на переменные которой наложены ограничения.
При этом большое значение имеет формулировка критерия оптимальности, в соответствии с которым и решается поставленная задача, так как использование ресурсов в рецептуре, оптимальное при одном критерии, может оказаться далеко не оптимальным при другом. Обычно критерием оптимальности могут служить разные стоимостные и натуральные показатели. В нашем случае был использован в качестве критерия оптимальности стоимостный показатель. Это обусловлено тем, что рецептурные композиции фаршей из мышечных тканей рыб составлялись для различных функциональных и кулинарных изделий с учетом возможного потребительского спроса на них различных социальных групп населения.
Решение оптимизационной задачи разбивается на три этапа: построение математической модели; нахождение оптимального решения задачи одним из методов математического программирования; анализ результатов решения. Каждый из этапов рассматривался при решении поставленной задачи предмета исследования.
Для вычисления рецептурных композиций фаршей из мышечных тканей рыб с использованием комбинирования ресурсов с эффектом взаимообогащения была построена следующая математическая модель: п L = SS,Xj -» min; (4Л) j = i n E Xj bi,i = l,2J...,m; (4-2) j = i t IX N, t n; (4-3) j = i v, Xj Vb (4.4) Xj 0,j = l,2,...,n; (4.5) где n- количество видов сырья, используемого для составления смеси; Sj - цена одной единицы (1 кг) j-ro вида сырья, руб.; Xj - количество сырья j-ro вида, используемого при составлении смеси, кг; А,у - содержание і-го элемента, например, конкретной аминокислоты, в единице j-ro вида сырья; bj - ограничения по содержанию в смеси і-го элемента; 109 m - количество элементов в смеси; N - максимально допустимое количество группы видов сырья, используемого для составления смеси, кг; V( -максимальное количество 1-го вида сырья, вводимого в смесь; V! -минимальное количество 1-го вида сырья, вводимого в смесь.
Целевая функция (4.1) позволяет выбрать рецептуру смеси, имеющей минимальную себестоимость.
Уравнение (4.2) показывает обязательное условие выполнения требований сбалансированности состава смеси, например, выполнение требования набора для смеси определенного количества жира, белка и др.
Неравенство (4.3) показывает ограничение на ввод в смесь отдельных видов сырья, приводящих к ухудшению качества полуфабрикатов и кулинарных изделий. Неравенство (4.4) свидетельствует о необходимости ограничения сырья в смеси.
Неравенство (4.5) показывает, что должно выполняться условие неотрицательности решения.
Использование математической модели (4.1)—(4.5) для планирования рецептур композиций фаршей из мышечной ткани рыб с использованием комбинированных ресурсов для улучшения сбалансированности аминокислотного состава белков позволяет выявить резервы повышения эффективности производства функциональных полуфабрикатов и кулинарных изделий посредством рационального подбора сырья.
Математическая модель (4.1)—(4.5) была сформулирована в рамках задач линейного программирования [25, 143], т. е. задач, в которых определяется совокупность значений переменных величин, удовлетворяющая заданным линейным ограничениям и минимизирующая некоторую линейную функцию (неизвестные, входящие в целевую функцию, и ограничения имеют первую степень). В модели (4.1)—(4.5) большое число неизвестных и ограничений, накладываемых на них. Поэтому в качестве вычислительной схемы, позволяющей осуществить упорядоченный переход от одного допустимого варианта к другому, использовался симплексный метод [59].
Исходное сырье для составления смеси из фарша из мышечных тканей рыбы путассу и комбинированных ресурсов приведено в табл. 4.3.Смесь содержит жира - 4,4 %, белка - 78,6 %, валина - 1,273 %, изолейцина - 1,119 %, лейцина - 1,942 %, лизина - 1,776 %, метионина - 0,347 %, треонина -0,233 %, триптофана - 0,042 %, фенилаланина - 1,054 %.
Смесь должна содержать фарша путассу - X! = 30-65 %; капусты белокочанной - Х2 =20-30 %; картофеля - Х3 = 35-45 %; моркови - Х4 = 20-30 %; перца болгарского - Х5 = 5-15 %; грибов - Х6 =20-30 %; лука репчатого - Х7 = 4-10 %; риса - Х8 = 15-25 %; свеклы - Х9 = 5-10 %; сыра плавленого - Хю = 5-10%; творога обезжиренного — Хн = 15-25 %.
Целевую функцию и ограничения по содержанию, например аминокислоты валина, запишем в виде уравнений и ограничений (всего модель (4.6) включает уравнения и ограничения по каждому j-му продукту и і-той аминокислоте): L = 17,65 Х1 + 8,5 Х2+ 10 Х3 + 13 Х4+ 10 Х5+ 55 Х6+ 8 Х7 + 14 Х8+ + 8 Х9 + 46 Х10+ 18 Хц- min 17,65 X! + 8,5 Х2+ 10 Х3 + 13 Х4+ 10 Х5+ 55 Х6+ 8 Х7 + Х8+ ОД Х9 + (4.6) + Хю+ Хп 5,0. и т.д по каждому столбцу; 30 X! 65; 20 Х2 30; 35 Х3 45 и т.д.; см. выше Xj 0,j = 1,2,..., 11 Математическая модель является общей для решения поставленной задачи, когда в ней присутствуют все возможные для составления рецептуры компоненты. В работе по аналогии с выше изложенным были составлены математические модели для различных сочетаний компонентов из таблицы. При этом обязательными компонентами смеси были фарш путассу, лук. Полученные варианты расчета сравнивались между собой по следующим критериям.
