Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 15
1.1 Вторичные рыбные ресурсы - перспективное сырье для производства функциональной рыбной продукции 15
1.2 Биопотенциал топинамбура (Helianthus tuberosus) и его использование в технологиях пищевых продуктов 27
1.3 Снеки: технология изготовления и основные направления повышения качества 34
1.4 Производство сушено-вяленой рыбной продукции и перспективы его совершенствования 38
1.5 Заключение по обзору литературы 46
2 Организация эксперимента и методы исследований 47
2.1 Организация работы и общая методологическая схема исследований 47
2.2 Объекты исследования 48
2.3 Методы исследований 50
2.3.1 Химические и физико-химические методы 50
2.3.2 Физические методы 52
2.3.3 Органолептические методы 53
2.3.4 Микробиологические методы 57
2.4 Планирование эксперимента по оптимизации факторов технологии 57
2.5 Оценка пищевой ценности готового продукта 62
2.6 Производственная апробация технологии 66
2.7 Оценка биологической эффективности 67
2.8 Оценка экономической эффективности 67
2.9 Статистическая обработка результатов исследований 68
3 Результаты исследований и их обсуждение 69
3.1 Исследование биопотенциала позвоночных хребтов рыб в технологии функциональной снековой продукции 69
3.2 Исследование биопотенциала клубней топинамбура 83
3.3 Обоснование режимов тепловой обработки позвоночных хребтов сардинеллы для получения композиции с заданными свойствами 88
3.4 Обоснование рецептуры снеков 94
3.5 Оценка нутриентной сбалансированности снековой продукции 108
3.6 Обоснование параметров обезвоживания рыборастительной массы 114
3.7 Технологическая схема изготовления рыборастительных снеков 117
3.8 Оценка качества готовой продукции. Определение сроков хранения и годности 120
3.9 Производственная апробация разработанной технологии 136
3.10 Оценка биологической эффективности 137
3.11 Оценка экономической эффективности технологии 137
ЗАключение 140
Список сокращений и условных обозначений 144
Список использованных источников 145
- Снеки: технология изготовления и основные направления повышения качества
- Производство сушено-вяленой рыбной продукции и перспективы его совершенствования
- Оценка пищевой ценности готового продукта
- Обоснование параметров обезвоживания рыборастительной массы
Введение к работе
Актуальность работы. Согласно данным статистики (Калининградская область
в цифрах, 2015) на рыбоперерабатывающих предприятиях Калининградской области
ежегодно накапливаются от 17 до 20 тыс. т вторичного рыбного сырья (позвоночные
хребты, чешуя, головы и др.), которое направляется на выработку кормовой
продукции либо утилизируются. Однако данное сырье представляет собой комплекс натуральных биологически активных веществ (БАВ) животного происхождения (белки, липиды, минеральные вещества), востребованных в функциональном питании. Решение проблемы пищевого использования биопотенциала рыбных отходов возможно на принципах его комплексной переработки методами биотехнологии, позволяющими извлекать полезные компоненты без изменения их химической природы и использовать в составе функциональной пищевой продукции. Развитие рынка функциональных изделий является важным направлением государственной политики в области пищевой биотехнологии на период до 2020 года, которое призвано решить важные социальные задачи (Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года, 2012).
Высокой пищевой ценностью характеризуются позвоночные хребты рыб, накапливающиеся при производстве пищевой продукции из филе (консервы, пресервы, фаршевые изделия). Так, на крупнейшем в стране рыбоконсервном комплексе ООО «РосКон» (Калининградская область, г. Пионерский) ежесуточно собирается до 0,5 т хребтовых костей сардины, сардинеллы, сельди и др. видов рыб, содержащих до 30-40 % ценной мышечной ткани. Видятся два пути рационального пищевого использования данного сырья: 1 – дозачистка мышечной ткани и изготовление из нее пищевой структурированной продукции (у крупных видов рыб, например, лососевых); 2 – использование всей костно-мышечной массы в качестве источника природных БАВ остеотропной направленности морского происхождения.
По данным ВОЗ около 80 % всего населения земли в различной степени страдает заболеваниями опорно-двигательного аппарата, при этом большая часть этой категории приходится на работоспособных людей в возрасте от 30 до 50 лет (Исмагилов, 2005). Создание функциональной пищевой продукции, обогащенной кальцием, фосфором, коллагеновым белком, особенно актуально для данной группы населения. Такая продукция будет также полезна пожилым людям и всем, кто ведет активный образ жизни (спортсменам, школьникам, студентам), кто страдает костными патологиями (остеопорозом, туберкулезом костей, их повышенной ломкостью) или испытывает в профессии экстремальные физические нагрузки (землекопы, грузчики).
Участившимися заболеваниями современного общества являются болезни желу-дочно-кишечного тракта, диабет и ожирение, что обусловлено несбалансированным питанием, а также психоневрологическими перегрузками (Беляева, 2013). Для профилактики и лечения данных заболеваний рекомендуется вводить в рацион продукты, обогащенные инулином - уникальным функциональным пищевым волокном, полиф-руктозаном по химической природе. Последний не только способствуют нормализации функции желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), но и влияет на снижение литоген-ного индекса и холатохолестеринового коэффициента (Byung-Sung, 2011).
В настоящее время недоиспользуемым в Калининградской области сырьем, содержащим инулин, является произрастающий в регионе топинамбур (Helianthus Tu-berosus). Его клубни содержат также незаменимые аминокислоты, витамины, ценные микроэлементы. Употребление продуктов на его основе рекомендуется при заболеваниях, связанных с нарушением обмена веществ (Сазонова, 2001).
Рациональным направлением в технологии функциональных продуктов является разработка поликомпонентных рыборастительных изделий. Для сохранения ценных БАВ в их составе целесообразно консервирование проводить с применением принципа ксеробиоза путем высушивания материала. Сушеные продукты являются концентратом натуральных БАВ и могут быть отнесены к разряду снековых изделий.
Снеки сегодня особенно популярны в питании, они быстро обеспечивают чувство насыщения, оставляя приятные вкусовые ощущения, что важно при активном образе жизни. Снековые изделия разнообразны по виду и составу, технологиям изготовления, их достоинством является непосредственная готовность к употреблению. Особой популярностью пользуются солено-сушеные изделия из рыбы и морепродуктов. Однако значительное содержание поваренной соли в их составе повышает риск заболеваний сердечно-сосудистой и мочеполовой систем. Для увеличения биологической ценности продукции рационально вместо хлористого натрия использовать профилактическую соль с пониженным содержанием натрия, обогащенную калием, магнием, йодом (Гапонова, 2014).
В производстве снековой продукции перспективно использовать малоценное и вторичное рыбное сырье, что подтверждается исследованиями Л.В. Антиповой, В.И. Воробьева, О.П. Дворяниновой, Т.К. Каленик, С.Н. Максимовой, М.В. Палагиной, М.Е. Цибизовой, А.П. Черногорцева, В.Е. Шлярского, З.А. Яковлевой и др. С учетом того, что рынок функциональных рыбных изделий в РФ ограничен и на нем отсутствуют рыборастительные снеки остео- и кардиопротекторной направленности, актуальным является обоснованию технологии функциональной снековой продукции с использованием биопотенциала хребтов рыб и топинамбура.
Степень разработанности темы исследования. Совершенствованием технологии рыбных структурированных изделий занимались такие ученые, как Л.С. Абрамова, М.П. Андреев, В.А. Гроховский, Л.С. Байдалинова, Ф.И. Верхотурова, В.М. Богданов, С.А. Бредихин, Е.Е. Иванова, В.А. Исаев, Г.И. Касьянов, Г.Н. Ким, И.Н. Ким, В.В. Лисовая, С.Н. Максимова, О.Я. Мезенова, Б.Л. Нехамкин, Н.И. Рехина, Т.М. Сафронова, В.П. Терещенко, Ю.А. Фатыхов, Р.И. Шаззо, Н.И. Шаповал, М.Е. Циби-зова, А.В. Югай, N. Kawano, N. Weinberg-Sehayek, A. Weinberg, G. Taguchi, F. Bjorneset, R. Neraal, D. Ch. Hwang, B. Johnson, C. Lecouteux, L. Roussel, M. Saylock, Z. Shi и др. Однако вопросы технологии сушеной рыборастительной продукции на основе вторичного рыбного сырья, функциональный уровень качества и эффективность процесса которой обусловлены обогащением рыбной массы компонентами топинамбура, профессиональным сообществом не решались.
Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы заключалась в обосновании технологии сушеных структурированных рыборастительных продуктов функционального назначения на основе позвоночных хребтов рыб и клубней топинамбура.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Исследование биопотенциала позвоночных хребтов атлантических лососевых (Salmo salar) и сардинеллы атлантической (Sardinell aurita) и обоснование его использования в технологии структурированных поликомпонентных снеков;
-
Оценка биопотенциала клубней топинамбура и пищевой добавки на его основе.
-
Обоснование режимов предварительной термической обработки позвоночных хребтов сардинеллы.
-
Разработка рецептур поликомпонентных структурированных рыбораститель-ных снеков с заданными свойствами.
-
Оценка нутриентной сбалансированности снековой продукции.
-
Исследование процесса обезвоживания рыборастительной массы.
-
Разработка технологии структурированных рыборастительных снеков функционального назначения.
-
Оценка качества, пищевой ценности, хранимоспособности продукции.
-
Анализ биологической и экономической эффективности разработанной технологии, обоснование рекомендаций по употреблению
10) Подготовка технической документации, апробация ее в производстве.
Научная новизна работы. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования позвоночных хребтов рыб в технологии сушеной закусочной рыборастительной продукции путем обогащения рыбной массы компонентами клубней топинамбура, что позволяет получить продукцию с высокими органолептическими свойствами, сбалансированную по белковой, минеральной и углеводной фракциям, функциональную по содержанию инулина, кальция, фосфора, магния, йода.
Исследован аминокислотный состав и определены показатели биологической ценности белков костно-мышечной ткани хребтов сардинеллы и мышечной ткани лосося. Изучен химический состав клубней топинамбура Калининградского региона.
Обоснованы режимы предварительной термообработки хребтов сардинеллы, позволяющие получать тонкодисперсную однородную массу без органолептических ощущений костных частиц, подлежащую обогащению и формованию. С использованием метода математического моделирования оптимизирована рецептура структурированных закусочных продуктов на основе термообработанных позвоночных хребтов сардинеллы и порошка топинамбура. Получена математическая модель, адекватно связывающая органолептическую оценку готовой продукции с количеством термооб-работанных клубней топинамбура, вносимых в мышечную ткань с хребтов лососевых, и продолжительностью сушки композиции.
Установлены особенности органолептических свойств, общий химический состав и биологическая ценность рыборастительных снеков по аминокислотному составу белков, минеральному и углеводному составам соответствующих фракций. Рассчитаны уровни удовлетворения функциональных ингредиентов в продукте физиологическим нормам питания. Подтверждена безопасность продукции по регламентированным показателям. Исследованы особенности изменения микробиологических показателей и накопления перекисей в липидах продукции при хранении.
Новизна технологического решения подтверждена Патентом РФ № 2594533 «Способ получения функционального рыборастительного продукта».
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработана технология структурированных функциональных закусочных продуктов на основе позвоночных хребтов рыб и топинамбура. Установлены сроки хранения и годности новой продукции. Обоснованы рекомендации по употреблению функциональных изделий. Доказана эффективность их употребления больными туберкулезом костей и мочеполовых систем в испытаниях на базе ФГУ «Клинический санаторий «Советск». На продукцию разработана и утверждена техническая документация: ТУ 9266-013-48752993-2015 «Снеки рыборастительные сушеные функциональные «Фиш Биострайпс» и соответствующая технологическая инструкция (ТИ).
Разработанная технология положительно апробирована в производственных условиях рыбоконсервного комплекса ООО «РосКон» (г. Пионерский) и ООО «БалтРыбТех» (г. Гвардейск). Показана экономическая эффективность внедрения
разработки в производство. Результаты исследования внедрены в образовательный процесс ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет» при подготовке бакалавров и магистров направлений 19.03.01 и 19.04.01 «Биотехнология» по профилю «Пищевая биотехнология».
Методология и методы диссертационного исследования основаны на системном подходе, использовании современных методов исследования (стандартных, общепринятых, модифицированных), математического моделирования и оптимизации.
Положения, выносимые на защиту:
результаты оценки биопотенциала хребтовых костей сардинеллы (Sardinella au-rita), атлантических лососевых (Salmo salar), клубней топинамбура (Helianthus tu-berosus) сорта «Ленинградский»;
режим предварительной термообработки позвоночных хребтов сардинеллы, позволяющий получать однородную рыбную массу;
технология сушеных функциональных закусочных продуктов на основе позвоночных хребтов рыб и клубней топинамбура;
результаты исследований биологической ценности, хранимоспособности и безопасности разработанной снековой продукции.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследования подтверждена их воспроизводимостью в промышленных условиях, обработкой методами статистического анализа с использованием Microsoft Office Excel 2010, Matlab R2015a (8.5.0.197613), MathCad 15.0.0.436, Generic 2.0.
Основные результаты и материалы представлялись на XI, XII МНК «Инновации в науке, образовании и бизнесе» (Калининград, 2013-2014); IX МНК «Students on their way to science» (Елгава, Латвия, 2014); I НПК «Инновации в технологии продуктов здорового питания» (Калининград, 2014); III МНК «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана» (Владивосток, 2014); VII МНТК «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург 2015); X МНПК «Производство рыбной продукции: проблемы новые технологии, качество» (Светлогорск, 2015); МНПК «Современные эколого-биологические и химические исследования, техника и технология производств» (Мурманск, 2015); III-IV МНТК «Балтийский морской форум» (Калининград, 2015-2016). Материалы и доклады представлялись в соавторстве и лично.
Исследования проводились в рамках госбюджетных НИР кафедры пищевой биотехнологии ФГБОУ ВО «КГТУ»: «Биотехнология поликомпонентных пищевых композиций из вторичного рыбного сырья Калининградской области» (2013-2016 гг.).
Личное участие автора в 2013-2016 гг. состояло в формулировании цели и задач научной работы, разработке схемы исследований, участии в аналитических испытаниях, анализе полученных данных и изложении результатов.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 20 печатных работах, в т.ч. 4-х статьях в журналах из перечня ВАК Минобрнауки России, 1 патенте РФ, 1 монографии (в соавторстве).
Структура и объём работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, методическую часть, результаты и их обсуждение, заключение, список литературы и приложения. Диссертация изложена на 207 страницах, содержит 50 таблиц, 22 рисунка и 10 приложений. Список литературы включает 212 использованных источников, в том числе 90 иностранных авторов.
Снеки: технология изготовления и основные направления повышения качества
Внутренности рыб могут используются для производства ферментных препаратов. Пепсины, полученные из желудка холодноводных рыб, имеют высокую реакционную способность при относительно низких температурах и могут быть использованы при производстве сыров, икры, удалении кожи. Трипсин, полученный из внутренностей трески и прошедший предварительную очистку от остальных протеаз, нашел применение при экстракции каро-тиноидов из отходов, полученных при переработке креветки [155].
Переработка вторичного рыбного сырья может значительно удешевить получение препарата полиненасыщенных жирных кислот. Известно, что употребление эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот ведет к снижению риска возникновения заболеваний сердечно-сосудистой системы. Традиционным сырьем для производства данных препаратов являются отходы при переработке жирных видов рыб, таких как лососевые, сиговые, сельдевые [210]. Khoddami A. и сотрудники разработали технологию получения рыбного жира из голов, кишечника и печени Sardinella lemuru. Соотношение -3 к -6 жирным кислотам в полученном препарате составило 1,85 при переработке голов, 1,20 - для кишечника и 2,27 - для печени [159].
В настоящее время кожа рыб все чаще рассматривается как сырье для производства коллагеновых добавок и желатина. Это обусловлено рядом причин. Во-первых, традиционная технология производства желатина предусматривает переработку кожи и костей крупного рогатого скота и свиней, которые, в свою очередь, являются переносчиками губчатой энцефалопатии (коровьего бешенства) и ящура, что накладывает ограничения на использование данного сырья. Во-вторых, употребление желатина, полученного из свиных шкур, неприемлемо для лиц, исповедующих ислам и иудаизм, а использование желатина из крупного рогатого скота, возможно лишь при соот 19 ветствующей обработке, не противоречащей религиозным канонам. В-третьих, кожа, плавники и кости рыб относятся к наиболее распространённому вторичному сырью, накапливающемуся на современных рыбоперерабатывающих предприятиях [203]. В среднем выход коллагена из кожи, плавников и костей составляет от 36 до 54 % массы для разных видов рыб [88]. Коллаген, полученный из рыбного сырья, потенциально может использоваться для улучшения консистенции формованных рыбных продуктов, т.к. способствует существенному увеличению водоудерживающей и жироудерживаю-щей способности мышечной ткани [177]. Желатин, полученный из рыбного сырья, имеет меньшую температуру плавления по сравнению с животным желатином, что обусловлено особенностями его аминокислотного состава [115]. Решение проблемы переработки коллагенсодержащего вторичного рыбного сырья способами биотехнологии поможет расширить его полезное применение в пищевой промышленности.
Известен способ получения из костного и коллагенсодержащего сырья рыб пищевой добавки хондропротекторного и остеотропного действия с применением ферментативного извлечения функциональных ингредиентов в консервированной фитокомпонентами среде. В данном случае используют «хрящевую», «костную» и «коллагеновую» ткань рыб в соотношении как 1:(19±7):(30±10), которую в последствии измельчают, обезжиривают, обрабатывают ферментом коллагеназой из гепатопанкреаса камчатского краба в водном экстракте плодов шиповника или цветов ромашки аптечной, или листьев шалфея с массовой долей сухих веществ 2-5 %, далее инактивируют ферменты, отделяют продукты ферментации с последующей их сушкой и получением белково-полисахаридной и белково-минеральной композиций. Сушка полученных фракций при обоснованных условиях позволяет сохранить химическую природу и функциональность основных ингредиентов [56].
Федоровых О.В. и др. разработали технологию хондроитин белкового комплекса из вязиги стербела, которая включает трехкратное измельчение сырья на мясорубке, сушку при температуре 60 С и последующий гидролиз. Полученный препарат содержит 4-10 % хондроитинсульфатов, 16-30 % коллагена, 10-20 % свободных аминокислот. [112]
Костная ткань рыб представляет собой ценный поликомпонентный материал, не нашедший до сих пор широкого применения в пищевой биотехнологии. Кости на 60-70 % состоит из неорганических веществ, которые в основном представлены фосфатом кальция и гидроксиапатитом, остальные 30-40 % в основном приходятся на белки коллаген и оссеин [177]. Биопотенциал костной ткани рыб заключается, прежде всего, в высоком содержании кальция в усвояемой организмом форме. Известно, что кальций играет важную роль в организме человека: участвует в процессах построения костной ткани, свертывания крови, сокращения мышц, регуляции секреции ряда гормонов, ферментов и белков организма. Данный макроэлемент способствует предотвращению таких заболеваний, как остеопороз, остеопения, остеомаляция, рахит [41]. Введение в рацион продуктов с добавкой из костной ткани рыб ведет к понижению уровня радиоактивных изотопов в организме человека, снижению воздействия облучения на костный мозг [20].
Для производства функциональной продукции и БАД на основе костной ткани гидробионтов необходимо первоначально размягчить ее структуру. Для размягчения костной структуры используют тепловые, химические и энзимологические способы, например, варка, кислотный или ферментный гидролиз [157]. Shimosaka C. в своей работе отмечает, что в процессе термического воздействия содержание неорганических веществ, входящих в состав рыбной кости (кальций, фосфор, магний), остается практически на уровнях, характерных для необработанных костей [197], тогда как при воздействии кислотами и ферментами происходят потери минерального состава.
Костная ткань является ценным источником для получения белковых материалов. Например, из хребтов макруронуса (Johnius belengeri) были получены пептиды PHFP (фосфорилированный белок) и HFP (нефосфорилиро-ванный белок), введение которых в рацион крыс привело к значительному увеличению абсорбции кальция у животных и росту плотности костной ткани [128].
Интересны результаты исследований по усвояемости кальция, полученного различными способами. Так, Hansen и др. сравнивали усвояемость кальция из рыбы (sp. Amblypharyngodon mola) и обезжиренного молока, выступающего в качестве контроля. Для получения опытных образцов рыбу потрошили, тушку подвергали сублимационной сушке, далее измельчали и полученный порошок соединяли с водой до пастообразного состояния, который непосредственно перед подачей нагревали в микроволновой печи и подавали с хлебом в виде сэндвича. Было установлено, что уровень абсорбции кальция из рыбного источника (23,8 ± 5,6 %) сопоставим с данным показателем у молока (21,8 ± 6,l %) [148]. Однако данных по биодоступности кальция из костной ткани рыб в научной литературе пока недостаточно.
Известен способ получения добавки из костной ткани рыб путем варки рыбных костей при барботировании в воду насыщенного пара для удаления прирезей мышечной ткани и дальнейшей сушки и измельчения [55].
В Китае из костей пикши, обработанных гидроксидом натрия и выдержанных в этаноле, получают пудру, которая впоследствии используется для производства таблетированного кальция. Исследования, проведенные на крысах, показали, что при приеме данного препарата наблюдалось значительное увеличение кальция и фосфора в организме животных по сравнению с препаратом, содержащим кальция карбонат [157].
Представляет интерес процесс изготовления жевательных таблеток, состоящих из переработанных костей карпа, сывороточного протеина, лимонной кислоты, сахара и инулина в соотношении 48 35 60 2.35 10. Содержание кальция в одной таблетке составляет 83,35 мг, при этом обогащение его ценными протеинами, фруктозаном и другими БАВ позволяет повысить его усвояемость организмом [139].
Производство сушено-вяленой рыбной продукции и перспективы его совершенствования
Холодная сушка рыбы и рыбопродуктов осуществляется при температуре воздуха не выше 40 С (22-27 С). При этом степень сохранности биологически активных веществ ткани рыбы намного выше.
По температурному режиму выделяют полугорячую сушку рыбных продуктов, осуществляемую при температуре 60-70 С, которая считается щадящей по отношению к биологически активным веществам рыбы [146].
Принцип сублимационной сушки основан на возгонке замороженной влаги непосредственно в пар, минуя жидкую фазу. Продукт подвергают обезвоживанию в замороженном виде (температура не менее минус 5 С) и при глубоком вакууме (остаточное давление менее 0,595 Па). Преимуществом этого метода являются небольшая продолжительность сушки по сравнению с холодной атмосферной, натуральные органолептические показатели продукта, сохранение витаминов и экстрактивных веществ. К основным недостаткам можно отнести энергоемкость процесса, сложность оборудования и высокую гигроскопичность высушенного материала [97].
Популярность сушеных морепродуктов в Китае и странах юго-восточной Азии обусловлена исторически сложившимися традициями и климатическими условиями: сушка на солнце более дешевый способ консервирования продукта, нежели холодильная обработка, которая требует дополнительных затрат. В традиционной восточной кухне в качестве сырья для сушки используют рыбу (целиком, потрошенную, филе, плавательные пузыри, кожу, кости), медуз, гребешков, устриц, креветок, морских огурцов, трепангов, морских звезд и другие морепродукты [170].
В Японии рынок сушеных морепродуктов можно разделить на три категории: соузай (продукты, употребляемые в качестве гарнира), чинми (сне-ки, употребляемые с алкоголем), другие изделия (приправы и топпинги из сушеной рыбы). Среди способов производства выделяют субошинин (рыбу потрошат, промывают, сушат), нибошинин (рыбу варят в соленой воде, а затем сушат), тоуканшин (используется в холодные месяцы года, когда ночью рыба охлаждается, а днем тает и сушится), энканшин (рыбу солят, а затем сушат), чоуминканшейхин (рыбу перед сушкой выдерживают в ликере) [125].
Продукция ширасубоши (сваренная с солевом растворе и высушенная рыбная мелочь) популярна в Японии. Установлено, что употребление ее с апельсиновым соком увеличивает растворимость и усвояемость кальция, содержащегося в рыбных костях [163].
Сушеные акульи плавники используются для приготовления супа, известного со времен династии Мин. Однако из-за неблагоприятной экологической обстановки промысел акул и сушка акульих плавников запрещены или ограничены во многих странах [150]. Для получения сушеного продукта акулье мясо из-за высокого содержания мочевины предварительно обрабатывается следующим образом. Мясо замачивается в 4 %-м растворе уксусной кислоты в течение 30 мин, затем помещается в 20 % солевой раствор на 4 ч, после чего сушится. Благоприятные органолептические показатели продукта наблюдались при сушке полуфабрикатов при температуре 45 С в течение 18-30 ч [146].
В странах Азиатско-Тихоокеанского региона сушеные плавательные пузыри, также как и акульи плавники, широко используются в технологии супов. Для производства сушеных плавательных пузырей используют многие виды рыб. На первом этапе пузырь прокалывают, промывают и сушат на солнце. Непосредственно перед употреблением в пищу пузырь промывают, осветляют и обжаривают [141]. Рыбные снеки преимущественно являются продуктами обезвоживания исходного сырья. При их производстве сушке подвергается, как правило, измельченная мышечная ткань, формованная с пищевыми добавками, в соленом или несоленом виде [34]. Наиболее приемлемые для потребителя консистенция и вкусовые свойства рыбных снеков достигаются при массовой доле влаги 18-24 %. В исследованиях Нехамкина Б. Л. рекомендуется в рыбных снеках снизить массовую долю соли до 3-5 % и классифицировать их как «высокобелковая рыбная продукция» [47].
В настоящее время производство сушено-вяленой рыбной продукции совершенствуется как в ассортименте, так и в технологии. Однако доказано, что повышенное употребление поваренной соли ведет к увеличению нагрузки на почки и сердечно-сосудистую систему, при этом чрезмерно соленые закуски возбуждают аппетит [43].
Разработан способ производства вяленой рыбы с пониженным содержанием хлорида натрия (не более 2 %). Рыбу дефростируют на воздухе, разделывают, замораживают при температуре от минус 10 до минус 18 oС в течение 24-48 ч, затем сушат в течение 8-15 ч при температуре от 0 до 10 С. Далее рыбу подвергают посолу сухой посольной смесью и снова сушат при температуре не выше 27 oС не более 12 ч. Данные воздействия способствуют размягчению консистенции продукта за счет структурных изменений в белках мышечной ткани, а процесс замораживания предохраняет продукт от микробиологической порчи, при этом он в конце процесса имеет низкое содержание поваренной соли [53].
Предложен способ получения вяленого рыбного филе, при котором обесшкуренное рыбное филе подвергают предварительной механической обработке. Для этого его покрывают с внутренней стороны изолирующим материалом и производят неоднократную обработку давлением до выравнивания филе по толщине, в результате чего достигается сокращение времени обезвоживания в 1,4-1,5 раз [57].
Оценка пищевой ценности готового продукта
Анализ пищевой ценности рыборастительных снеков осуществляли расчетно-экспериментальным способом, принимая во внимание полученные лабораторным путем характеристики и справочные данные. Оценку калорийности продукции вели по ее энергетической ценности. Биологическую ценность снеков определяли с учетом содержания и уровня сбалансированности в них основных биологически активных веществ.
Энергетическую ценность готовой продукции определяли с учетом коэффициентов, приведенных в ТР ТС 022/2011 (приложение 4).
При определении биологической ценности белков продукта были рассчитаны аминокислотный скор (Сi) и ряд показателей на его основе в соответствии с рекомендациями шкалы ФАО/ВОЗ, принятой для оценки качества белка (формула 3) [44]: Ci =АК.100%, (3) АК где АКиссл - содержание аминокислоты в 1г исследуемого белка; АКэт - содержание аминокислоты в 1г «идеального белка». Расчет коэффициента различий аминокислотного скора (КРАС) производили по формуле 4: ТАРАС (4) КРАС=± , n где РАС-различие аминокислотного скора конкретной аминокислоты, определяемое по формуле 5: АРАС=С-C (5) где СІ - избыток скора і-й аминокислоты; Cmin - минимальный из скоров незаменимых аминокислот исследуемого белка по отношению к эталону, % ; п - количество незаменимых аминокислот [163]. Расчет биологической ценности (БЦ) продукта вели по формуле (6): БЦ = 100- КРАС,% (6) Коэффициент утилитарности аминокислотного состава был рассчитан по формуле (7): Сшп (7) CJ где Cj - скор j-той незаменимой аминокислоты по отношению к физиологически необходимой норме (эталону), %. Су=(Ау-А#)-Ш (8) где Aj -содержание j-той незаменимой аминокислоты в продукте, г/100 г белка; Аэ–содержание j-той незаменимой аминокислоты, соответствующее необходимой норме (эталону), г/100 г белка [44]. Значение обобщающего коэффициента утилитарности аминокислотного состава было рассчитано по формуле 9: Л (9) Биологическую эффективность липидов снеков оценивали путем расчета коэффициентов жирнокислотной сбалансированности (формула 10), биологической значимости липидов (Кбзл, формула 11), коэффициента эффективности метаболизации эссенциальных жирных кислот (КЭМ) (формула 12): (6 dLi )1/6 (10) i=1 где dLi = Li / Lэi , если LiLэi и dLi = (Li / Lэi)-1, если Li Lэi; RL - коэффициент жирнокислотного соответствия, доли ед.; Li- массовая доля i–ой жирной кислоты в сырье, г/100 г жира; Lэi - массовая доля i–ой жирной кислоты, соответствующая физиологически необходимой норме (эталону), г/100 г жира; i=1 соответствует НЖК; i=2 – сумма мононенасыщенных жирных кислот ( МНЖК); i=3 – сумма полиненасыщенных жирных кислот ( ПНЖК); i=4 – для линолевой кислоты; i=5– для линоленовой кислоты; i=6 – для арахидоновой кислоты. ЭПК + ДГК (П) кбж ж где ЭПК – содержание эйкозапентаеновой кислоты, %; ДГК – содержание докозагексаеновой кислоты, %; Ж – массовая доля жира, %. кэм = &0 12 С 20 + с2 3 0 + с2 5 0 + с2 3 2 + с22 + с22 где С 0- массовая доля арахидоновой кислоты в 100 г жира или 100 г продукта, %; 20 20 22, с2 22 -массовые доли полиненасыщенных жирных кислот с числом углеродных атомов 20 и 22 шт. и числом двойных связей 2, 3 и 5 шт. в 100 г жира или 100 г продукта, %.
Для оценки сбалансированности рецептур рыборастительных снеков использовали метод компьютерного моделирования, с применением которого оценивали уровень сбалансированности по содержанию белков, липидов, инулина и макронутриентов (программа Generic 2.0) [166].
Моделирование рецептур рыборастительных снеков по данной программе сводится к нахождению некоторой области G многофакторного n-мерного пространства Rn, отвечающей ограничениям, поставленным целью проектирования: R = {- n xk n], (13) где xк - к-й критерий проектирования [167]. В случае моделирования рецептур рыборастительных снеков в качестве многомерного пространства выступает линейная форма вида (14): где xк - к-й ингредиент в рецептуре (топинамбур, рыбное сырье, альгинат натрия); СІ - массовая доля i-го компонента (белков, жиров, углеводов, минеральных веществ) xк ингредиенте, %.
Область G определяется неравенством (15), представляющим собой двухсторонние ограничения, накладываемые на содержание bi компонентов рецептур (значения ежесуточного уровня потребления нутриентов, регламентированные для взрослого человека в соответствии с МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации»). ьшп Лтк=1Сгхк Ь, (15) После определенных преобразований задача сводится к отысканию экстремума линейной формы - задаче линейного программирования. В качестве критерия оптимизации функции выбрана квалиметрическая мультипликативная модель вида (16): D = mm di (16) где D - обобщенный критерий моделирования, De [0…1]; di – частные критерии по каждому из i-x факторов [168].
Модель позволяет свести в одну единую формулу относительные комплексные и простые единичные показатели качества различного характера, обеспечивая независимость свойств каждого из них. Частный критерий di -относительный коэффициент, принимающий значения от 0 до 1 в зависимости от значения фактора (массовой доли компонента, входящего в рецептуру). Для нахождения частного критерия используется функция желательности Харрингтона. Фактор моделирования преобразуется в безразмерную величину, которая выступает показателем соответствия его значения эталону. Значения функции группируются в шкалы желательности: очень плохо -de[0…0,2]; плохо - de[0,2…0,37]; удовлетворительно - de[0,37…0,63]; хорошо - de[0,63…0,8]; отлично - de[0,8…1]. Если D=1, то продукт имеет «идеально» сбалансированный химический состав (по заданным показателям).
Производственная апробация результатов исследований проводилась на современном рыбоконсервном комплексе ООО «РосКон» (238590, Калининградская область, г., Пионерский, Калининградское шоссе, 29), а также рыбоперерабатывающем предприятии ООО «БалтРыбТех» (238210, Калининградская область, г. Гвардейск ул. Вокзальная 14).
Обоснование параметров обезвоживания рыборастительной массы
Изучение дисперсного состава мясокостного фарша показало, что размер частиц термообработанных и измельченных позвоночных и реберных костей сардинеллы составил от 0,1 до 2 мм в зависимости от величины продолжительности обработки. Тепловое воздействие на костные ткани в течение 20-60 мин приводит к образованию при измельчении частиц костей размером 1-2 мм, которые оказывают негативное влияние на сенсорные характеристики продукта и усложняют усвоение минеральных частиц. Последующий нагрев (80 и более мин) обеспечивают размягчение костной тканей и ее измельчение до размеров частиц менее 1 мм.
С учетом того, что размер большинства частиц порошкоробразных лекарственных препаратов составляет величину от 0,1 до 0,5 мм (это обеспечивает усвояемость действующего вещества в желудочно-кишечном тракте) [86], рациональным временным параметром, отвечающим данному требованию, можно считать продолжительность термообработки при заданных условиях 100 и более мин. 1,75
Изменение размера измельченных частиц костной ткани в зависимости от продолжительности термообработки позвоночных хребтов сардинеллы при температуре 115 С и давлении 172,2 кПа [85]
Результаты органолептической оценки качества измельченного реструктурированного полуфабриката из термически обработанных хребтов сардинеллы, оцененные по 15-балльной шкале, представлены в таблице 3.18. Шкала органолептической оценки модельных образцов фаршей представлена в таблице 2.4 (раздел 2).
Анализ данных таблицы 3.18 показал, что наивысшую органолептиче 92 скую оценку качества получили образцы модельных фаршей № 5 и 6. Низкая сенсорная оценка образцов № 1, 2, 3 обусловлена вкраплением в фарш крупных частиц неизмельченной костной ткани. Очевидно, что данной продолжительности термообработки оказалось недостаточно для размягчения и полного измельчения позвоночных и реберных костей используемого сырья.
Следующим этапом в определении рациональных параметров термообработки позвоночных хребтов сардинеллы явилась оценка функционально-технологических свойств образцов модельных фаршей, которую проводили по значению влагоудерживающей способности (ВУС). Динамика изменений ВУС модельных образцов фаршей в зависимости от продолжительности термообработки при температуре 115 С и давлении 172,2 кПа представлена на рисунке 3.3. Продолжительность измельчения хребтовых костей в микроизмельчителе после термообработки составила 3 мин. 40 60 80 100 120 140
Анализ данных рисунка 3.3 показал, что с увеличением продолжительности термообработки позвоночных хребтов происходит снижение ВУС модельных фаршей, полученных из них, в среднем на 35 %, при этом содержание влаги в исходном сырье уменьшается на 14 %. Такие изменения обусловлены деформацией структуры белков мышечной ткани под действием высо 93 ких температур. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 55505-2013 «Фарш рыбный пищевой мороженый» значение ВУС рыбных фаршей, направляемых на выработку пищевых изделий, должно составлять не менее 50 % [164]. При превышении величины данного параметра ниже критического нарушается формующаяся способность фарша, что имеет следствием получение продукта с низкими сенсорными характеристиками. Как видно из рисунка 3.3, при продолжительности обработки 100 мин и более ВУС модельных образов фаршей достигает значений ниже 50 % (соответственно 47,1 и 40,6 % при продолжительности термообработки 120 и 140 мин).
Таким образом, с учетом органолептической оценки образцов модельных фаршей, размера частиц измельченной костной ткани, значений ВУС рациональной продолжительностью термообработки хребтовых костей водно-паровой средой при температуре 115 С и давлении 172,2 кПа можно считать 100 мин (образец № 5). Указанные параметры позволяют получить модельный фарш с усредненным размером частиц костной ткани 0,1 мм и менее, обладающий наивысшей органолептической оценкой (14,5 баллов). Сенсорный анализ данного фарша показывает, что образец имеет благоприятный внешний вид, масса однородная по консистенции, запах свойственный данному виду вареной рыбы, без порочащих оттенков, масса формуется.
Следует отметить, что ВУС образца фарша из хребтов сардинеллы, приготовленного по рациональным параметрам, составлял всего 51,4 %, что не совсем достаточно для фарша, направляемого на формованные продукты [75]. Поэтому для повышения значения данного показателя и улучшения формуемости фарша решено было вносить в него пищевую технологическую добавку со структурообразующими свойствами. В качестве такой добавки, не только повышающей реологические характеристики фарша, но и обладающей функциональными свойствами, в образцах на основе позвоночных хребтов сардинеллы использовали порошок топинамбура [24]. 3.4 Обоснование рецептуры снеков
Для обоснования рецептуры снеков на основе позвоночных хребтов сардинеллы первоначально изучали влияние массовой доли вносимого порошка топинамбура на свойства образующейся системы. Для этого были проведены специальные эксперименты, в которых рыбную массу обогащали различным количеством порошка топинамбура, определяли ВУС и органо-лептические свойства рыборастительной композиции. В дальнейшем на основе данной массы изготавливали экспериментальные образцы снеков, определяли их химический состав и рассчитывали биологическую ценность белков.
Для установления влияния массовой доли порошка топинамбура на изменение функционально-технологических свойств рыборастительной композиции (по значениям ВУС) к полученным образцам модельного рыбного фарша, приготовленного по рациональным параметрам (подраздел 3.3), вносили различные дозировки растительной добавки (в % к массе фарша): 5, 10, 15, 20, 25, 30. Соответствующая динамика изменения ВУС рыборастительной массы представлена на рисунке 3.4.