Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ состояния вопроса и обоснование направлений (литературный обзор) 19
Экспериментальная часть 71
Глава 2 Объекты и методы исследования 71
2.1. Объекты исследования 71
2.2. Методы исследования 72
Глава 3 Применение температур, близких к криоскопическим, для удлинения сроков хранения рыбы 80
3.1. Исследование биофизических характеристик мышечной ткани рыбы 81
3.1.1. Возбудимость и биоэлектрические потенциалы 81
3.1.2. Сорбционная способность 88
3.1.3. Электрические параметры 91
3.2. Научное обоснование применения температур, близких к криоскопическим, для удлинения сроков хранения рыбы 97
3.3. Технология производства рыбы глубокого охлаждения 108
Глава 4 Рыбный фарш и продукты с заданными свойствами на его основе 119
4.1. Структурно-механические характеристики рыбного фарша 119
4.1.1. Исследования структурно-механических характеристик фарша в зависимости от вида рыбы 119
4.1.2. Исследование структурно-механических характеристик в зависимости от посмертного состояния рыбы 133
4.1.3. Температурные изменения структурно-механических характеристик рыбы и рыбного фарша 142
4.1.4. Исследование влияния степени измельчения на структурно-механические свойства рыбного фарша 149
4.1.5. Исследование влияния пищевых добавок и ингредиентов на структурно-механические характеристики рыбного фарша 156
4.1.6. Обобщенная вязкостно-скоростная характеристика рыбных фаршей 166
4.2. Научное обоснование технологий производства продукции с заданными свойствами на основе рыбного фарша 170
4.3. Технологии продуктов на основе рыбного фарша 172
4.3.1. Варено-мороженый рыбный фарш 172
4.3.2. Полукопченые рыбные колбасы 185
4.3.3. Быстрозамороженные вторые обеденные рыбные блюда 189
4.3.4. Консервы для детей раннего возраста 194
4.3.5. Изделия из соленого рыбного теста 199
4.3.6. Кулинарные изделия 209
Глава 5 Использование электрохимически активированных растворов в технологиях переработки гидробионтов 214
5.1. Сущность и физико-химические аспекты электрохимической активации 214
5.2. Исследование параметров и свойств активированной воды и водных растворов 221
5.2.1. Особенности электрохимической активации пресной и морской воды 221
5.2.2. Изменение параметров активации в зависимости от агрегатного состояния активированных сред 233
5.3. Научное обоснование использования электрохимической активации в технологиях переработки гидробионтов 236
5.4. Разработка электрохимических технологий сохранения и переработки гидробионтов 241
5.4.1. Белковые гидролизаты и изоляты 241
5.4.2. Хитин 246
5.4.3. Технология комплексной переработки белок- и хитинсодер-жащих гидробионтов 261
5.4.4. Технология получения рыбного жира 269
5.4.5. Рафинация рыбных жиров 272
5.4.6. Коптильные препараты 288
5.4.7. Икра лососевых видов рыб 293
Выводы 301
Список использованной литературы 306
- Анализ состояния вопроса и обоснование направлений (литературный обзор)
- Исследования структурно-механических характеристик фарша в зависимости от вида рыбы
- Кулинарные изделия
- Икра лососевых видов рыб
Анализ состояния вопроса и обоснование направлений (литературный обзор)
Значимость рыбо- и морепродуктов в обеспечении здорового питания населения России достаточно велика.
Рыбная промышленность является поставщиком таких жизненно важных нутриентов как животный белок, липиды, витамины А, Д, Е, группы В, РР, минеральные вещества.
Белки гидробионтов содержат все незаменимые аминокислоты, обладают биологической ценностью не ниже белков мяса теплокровных животных, но благодаря свойственным им физико-химическим особенностям лучше перевариваются и усваиваются организмом.
Жиры объектов водного промысла являются единственными природными источниками эссенциальных жирных кислот - эйкозапентиеновой и докозагексаеновой, недостаток которых в рационе питания человека способствует образованию холестерина, развитию ряда сердечно-сосудистых и других заболеваний.
Витамины А, Е и каратиноиды относятся к природным актиоксидан-там, выполняющим роль ингибитора свободно радикальных реакций.
Благодаря уникальным свойствам гидробионты широко используются в качестве пищевых продуктов, являются основой для детского и геродиети-ческого питания, многих лечебно-профилактических препаратов и биологически активных добавок (БАД) к пище.
Современное состояние и направления развития технологий производства рыбной продукции неразрывно связаны с состоянием сырьевой базы рыбной отрасли, которая, как никакая другая, претерпевает в своем развитии беспрецедентные изменения видового состава и объемов вылова сырья.
Так, 30-50-е годы прошлого столетия характеризуются значительным промыслом рыбы во внутренних водоемах, в 70-80-х годах наблюдается бурное развитие океанического рыболовства, освоение отдаленных районов открытой части Мирового океана и увеличение вылова новых, в том числе маломерных с пониженной пищевой и товарной ценностью объектов промысла; в 90-х годах происходит резкое снижение (почти в 2 раза) уловов и вследствие этого уменьшение потребления рыбной продукции с 20,3 до 9 кг/год на душу населения, перебазирование промысла в прибрежные экономические зоны России.
Изменение количества и видового состава уловов требовало оперативной разработки рациональных технологий, обеспечивающих качественное сохранение сырья и максимальное использование его на пищевые цели.
Проблема качества рыбных продуктов имела первостепенное значение всегда. Но особенно она проявилась в настоящее время в условиях рыночных отношений и жесткой конкуренции предприятий, когда улучшение качества продукции имеет не только отраслевое, но и общегосударственное значение.
Рыба и морепродукты относятся к биологическим объектам, имеющим сложный физико-химический состав и строение тканей, чрезвычайно чувствительных к изменениям различных внешних воздействий. Поэтому обеспечение качества готовой продукции, гарантирующее поставку свежего сырья, соблюдение условий хранения, транспортирования, производства рыбной продукции возможно лишь при всестороннем изучении свойств гид-робионтов, начиная с момента вылова и на протяжении всей дальнейшей их переработки, выявлении динамики закономерностей и взаимосвязи этих изменений в различных технологических процессах. Детальное изучение и глубокое познание свойств обрабатываемого сырья и готовых продуктов позволили обоснованно подойти к выбору режимов и параметров обработки, найти рациональные пути сохранения и максимального использования сырья, получить продукты более высокого качества регулируемыми свойствами.
В результате технического прогресса, развития биологических наук, современного приборостроения, автоматизации и компьютеризации появилась возможность создания экономически эффективных процессов при минимальных затратах, разработки и внедрения безотходных, экологически безопасных технологий.
Известно, что наибольшим спросом у населения пользуется живая и охлажденная рыба. Однако, учитывая трудности доставки живой и ограниченные сроки хранения охлажденной рыбы, постоянно ведутся поиски способов, которые позволили бы значительно увеличить продолжительность сохранения свежей продукции. С этой целью наряду с пониженными температурами использовались антисептики, антибиотики, различные виды упаковки, инертные газы и т.п. Во всех случаях стремились к максимальному понижению температуры объекта, не допускающему, однако, кристаллообразования в его тканях. Как показала практика, такое охлаждение не задерживает в достаточной степени развития ферментативных и микробиологических процессов и не обеспечивает сохранения качества продуктов в течение продолжительного времени.
Одним из путей длительного сохранения продуктов животного происхождения, в том числе и рыбы, является понижение температуры несколько ниже точки замерзания их тканевого сока. Суть данного способа холодильной обработки заключается в частичном подмораживании продуктов и последующем хранении при субкриоскопических температурах. Принципиальным отличием этого способа от других методов охлаждения является наличие кристаллов льда в мышечной ткани.
Область температур, близких к криоскопической точке замерзания тканевых соков, давно привлекает внимание специалистов многих отраслей науки. Биологи, физиологи, медики стремились понизить температуру биологических объектов в целях снижения интенсивности обменных процессов, уделяя при этом большое внимание изучению действия отрицательных температур и кристаллов льда на жизнеспособность клеток, тканей, отдельных органов и целевых организмов. Было установлено, что многие живые организмы, изолированные органы и ткани переносят значительное охлаждение и некоторое понижение температуры ниже криоскопической точки, не подвергаясь при этом значительным изменениям и сохраняя свойственные им жизненные функции [93, 106, 165-167, 175, 176, 337, 339, 350, 382, 383].
Многочисленными исследователями, изучавшими действие отрицательных температур на живые организмы и ткани, установлено, что позвоночные животные и большинство беспозвоночных не переносят замерзания внутренних органов, но остаются живыми в случае "мягкого" замораживания при понижении температуры тела на несколько градусов ниже нуля.
Так, О. Смит сообщала, что хомяки переносят остановку дыхания и кровообращения при понижении температуры ниже криоскопической . У некоторых из них температура тела доходила до минус 5 С без образования льда в тканях, и они выживали. Другие особи замерзали, становились твердыми, но после отепления полностью возвращались к жизни. При этом кожа и наружные органы содержали большое количество кристаллов льда; определено, что в некоторых случаях вымерзало до 50% воды, содержащейся в теле особи. Было выявлено также, что сердце хомяка in vitro, замороженное до минус 2 С, полностью восстанавливало свою деятельность, при замораживании до минус 3 ч- минус 5 С после оттаивания сохранялись функции только предсердия, а при температуре ниже минус 5 С сокращения изолированного сердца не наблюдалось [351].
Беспозвоночные животные, приспособленные в естественных условиях к низкой температуре, могут переносить более значительное замерзание воды (до 60-70%), чем позвоночные, в том числе и во внутренних органах [337].
Установлено также, что изолированные ткани выдерживают более низкую температуру, чем целые органы, сохраняя при этом функции, которые свойственны живым неповрежденным тканям: способность приживления, возбудимость, реакции гранулообразования и др.
Исследования структурно-механических характеристик фарша в зависимости от вида рыбы
Химический состав различных рыб существенно отличается друг от друга и даже у одних и тех же видов изменяется в зависимости от возраста, пола, сезона, места лова и других факторов. Различия в химическом составе значительно отражаются на физико-химических, биохимических, реологических показателях рыбы и должны рассматриваться во взаимосвязи при изготовлении рыбной продукции. Как показали аналитические исследования, особый интерес при производстве рыбного фарша и продукции на его основе представляет исследование структурно-механических характеристик от тех-нохимического состава рыбы.
Проведены исследования реологических свойств более 50 видов океанических, морских и пресноводных промысловых рыб, имеющих разнообразный химический состав и строение мышечной ткани: треска, морской окунь, сельдь, ставрида, скумбрия, камбала, палтус, нототения, карп, лещ, судак, щука, зубатка, гладкоголов и многие др. Содержание отдельных компонентов в исследуемых объектах колебалось в широких пределах: вода от 62,0 до 92,0, жир от 0,3 до 19,0, белок от 6,2 до 23,0, минеральные вещества от 1,0 до 2,0%.
В табл. 5 представлен химический состав, значения коэффициентов обводнения (Ко), жирности (Кж), белково-водного (Кб/в), данные по эффективной вязкости различных видов рыб, а на рис. 20 в двойных логарифмических координатах приведены результаты вискозиметрических исследований измельченной мышечной ткани (фарша) в виде графической зависимости между эффективной вязкостью (г/) и градиентом скорости сдвига (у) .
Установлено, что рыбные фарши обладают определенной структурой, которая при приложении напряжения начинает разрушаться, а вязкость уменьшаться с возрастанием величины градиента скорости.
Такая картина наблюдалась для всех исследованных видов рыб. Причем рыбы со сходным химическим составом и строением тканей имели близкие значения эффективной вязкости [198, 202, 216].
Отмечена тенденция снижения эффективной вязкости с увеличением содержания воды и жира в мышечной ткани. На структурно-механические свойства рыбы и рыбного фарша оказывает влияние также соотношение отдельных белковых фракций и, в первую очередь, отношение количества миофибриллярных солерастворимых белков к саркоплазматическим водорастворимым, состав липидов и соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, содержание триглицеридов, преобладающих у жирных и фосфолипидов у тощих видов рыб [314, 323].
На основании исследования химического состава рыб, расчета коэффициентов, отражающих соотношение отдельных компонентов в мышечной ткани, определения структурно-механических характеристик разработана классификация промысловых рыб, в соответствии с которой даны практические рекомендации по использованию сырья для производства различной рыбной продукции.
В качестве классификационного фактора выбран показатель эффективной вязкости, являющийся доминантной характеристикой оценки качественного состояния рыбного фарша, чувствительным показателем структурных и биохимических изменений, оперативной ответной реакцией на воздействие различных технологических факторов.
Согласно данной классификации рыбы, имеющие наибольшее промысловое значение, условно разделены на четыре группы.
К первой группе отнесены тощие белковые рыбы с содержанием жира менее 1% (морские - треска, пикша, сайда, минтай, ледяная рыба, мерланг; пресноводные - щука, судак и др.), белковые (аргентина, мерлуза, серебри 129 стый хек и т.п.) и высокобелковые (отдельные виды макрелей, скумбрии, ставриды) рыбы с содержанием жира до 2%.
Рыбы, относящиеся к этой группе, имеют наиболее высокие значения эффективной вязкости и могут быть рекомендованы как для использования в качестве столовой рыбы, для производства консервов, рыбы горячего копчения, кулинарии, так и для производства фарша. Однако фарш из таких рыб как путассу, морской налим, сайда, мерланг имеет суховатую, рассыпчатую консистенцию (количество водорастворимых белков превышает содержание солерастворимых) и поэтому для улучшения его формуемости, повышения водоудерживающей способности необходимо внесение стабилизирующих добавок.
Такие рыбы как серебристый хек, аргентина, мерлуза, судак, щука содержат примерно одинаковое количество водорастворимых и солерастворимых белков KG 1,0, имеют хорошую водоудерживающую способность и могут быть рекомендованы для производства фарша без каких-либо добавок.
В нежирных видах макрелей, скумбрии, ставриды содержание солерастворимых белков превалирует над содержанием водорастворимых, фарши из этих видов рыб отличаются хорошей формуемостыо, высокой водоудерживающей способностью и могут использоваться в качестве добавок в фарши из рыб с низкими технологическими свойствами.
Значения эффективной вязкости для рыб, отнесенных к первой группе, высоки и при у = 1 с"1 находятся в пределах 2500-1500 Пас. Эта группа рыб имеет высокий белково-водный коэффициент К б/в = 21-23 и низкий коэффициент жирности Кж = 0,01-0,1.
Ко второй группе отнесены среднебелковые (некоторые виды камбаловых, нототения и др.), белковые и высокобелковые (ставрида японская, сардинелла, салака балтийская, горбуша и лосось атлантический преднерестовые, карп, линь и др.) с содержанием жира до 8%. Рыбы этой группы имеют нежную консистенцию, значения эффективной вязкости находятся в пределах 1300 - 600 Па с, Кб/в=19-28, Кж=0,2-0,35. Такие виды рыб рационально направлять на производство консервов, пресервов, копченой продукции, они могут использоваться также для производства фарша без какой-либо дополнительной обработки или внесения добавок. В этой группе на структурно-механические свойства фарша (вязкость, пластичность, липкость) начинает оказывать существенное влияние повышенное содержание жира.
В третью группу выделены среднебелковые жирные (камбаловые, палтусы, зубатковые) с содержанием белка 12 - 13%, жира 9 - 13,5% и белковые высокожирные (сельди атлантические, тихоокеанские, североморские, скумбрия атлантическая и др.) с содержанием белка 17 - 18%, жира - 15 -20%. Для этой группы характерен невысокий К б/в = 15 - 17, а Кж 1,0. Наличие большого количества жира в мышечной ткани является определяющим в формировании структурно-механических свойств - значения эффективной вязкости невелики и находятся в пределах 550 - 400 Пас. Эти виды рыб целесообразно использовать в качестве сырья для копченой, вяленой продукции, консервов и пресервов и не рекомендуется направлять на производство фарша.
К четвертой группе отнесены низкобелковые, тощие, сильно обводненные рыбы, с содержанием воды около или более 90%, белка 5-9 %, жира 1 - 1,3 %. Они имеют большую долю водорастворимых белков, низкие К б/в = 6,8- 10,0 и Кж = 0,1 - 0,15, наименьшие значения эффективной вязкости в пределах 200-100 Пас. Эти виды рыб не могут быть использованы для производства традиционной продукции без дополнительной обработки или обезвоживания.
Кулинарные изделия
Разработаны рецептурный состав и технология производства колбасной массы для производства кулинарной продукции, обжаренной во фритюре.
Технологическая схема приготовления колбасной массы выглядит следующим образом:
Согласно технологической схеме потрошеную обезглавленную рыбу или рыбное филе сначала подвергали измельчению на машине "Фарш-4-500", затем в полученный рыбный фарш вносят ингредиенты, специи, пищевые добавки, тщательно перемешивали до равномерного распределения компонентов и тонко измельчали на куттере (степень и продолжительность измельчения устанавливают согласно ранее выполненным исследованиям).
Рецептурный состав колбасной массы представлен в табл.7.
Колбасную фаршевую смесь расфасовывали массой не более 6 кг в емкости из полимерных материалов, допущенных органами Госсанэпиднадзора для контакта с пищевыми продуктами, и хранили при температуре от минус 2 до +2 С в течение 12 ч с момента завершения технологического процесса (табл. 8).
Созданы ТИ и ТУ 15-32-16-90 "Масса колбасная для производства рыбных колбасок и пончиков" (приложения 15, 16).
Колбасная масса может быть использована для производства готовой к употреблению в горячем виде продукции на предприятиях и пунктах общественного питания или служить полуфабрикатом для изготовления кулинарных изделий на рыбоперерабатывающих предприятиях, реализуемых в охлажденном виде через торговую сеть.
Технологическая схема производства рыбных колбасок и пончиков включает следующие операции
Формование колбасной массы производится в аппарате Н26-ИЖМ, созданном по разработанным исходным требованиям (ас. 1576153). Обжарка изделий производилась во фритюрнице с автоматической выгрузкой готовой продукции. Температура растительного масла поддерживалась в пределах от 130 до 150"С, продолжительность тепловой обработки составляла 5-7 мин.
Колбаски и пончики, предназначенные для реализации через торговую сеть, непосредственно после тепловой обработки охлаждали до температуры не выше 6 С; срок хранения готовых изделий составляет 36 ч (табл. 9).
Разработаны ТИ и ТУ 15-32-17-90 "Колбаски и пончики рыбные обжаренные" (приложения 17, 18). Технология и оборудование внедрены на предприятиях объединения "Ленрыба".
Икра лососевых видов рыб
Икра лососевых рыб благодаря содержанию в ней до 30% белка, 10 -15% жира, большого количества витаминов и других биологически активных веществ является одним из наиболее ценных продуктов питания.
Сохранение деликатесных и питательных свойств икры не допускает использование при ее производстве высоких температур, больших количеств поваренной соли, других консервирующих факторов.
Однако без применения каких-либо дополнительных консервирующих средств сроки хранения икры весьма ограничены и не превышают 2 -3 мес.
Поэтому до настоящего времени с целью увеличения сроков хранения лососевой икры широко используются химические консерванты: уротропин (гек-саметилентетраамин), сорбиновая кислота и ее соли, антибиотик низин и др.
Перечисленные вещества являются продуктами органического синтеза и имеют склонность накапливаться в высоких концентрациях в организме человека, в результате чего опасны для его жизнедеятельности. В связи с этим их применение строго регламентируется и ограничивается.
Вместо традиционных химических веществ предложен способ консервирования икры при помощи электрохимически активированных растворов, которые характеризуются низкой концентрацией растворенных в них веществ, так как в качестве электролита применены слабые - 0,5 - 1,0%-ные растворы хлористого натрия, что делает их безопасными для человека и окружающей среды. В то же время активированные растворы обладают ярко выраженными бактерицидными свойствами. Анолиты допущены к применению в медицине в качестве антисептических растворов, а также имеются сведения по их использованию в пищевой промышленности при непосредственном контакте с пищевыми продуктами [23, 150]. Бактерицидные свойства анолитов прежде всего зависят от рН среды, величины окислительно-восстановительного потенциала, содержания активного хлора. Рядом авторов установлено, что отчетливый бактерицидный эффект наблюдается при величинах ОВП + 1000 мВ и содержании активного хлора не менее 150 мг/л; отмечалось также, что эти показатели находятся во взаимосвязи с рН электрохимически активированных анолитов.
Проведены специальные исследования по определению рН, ОВП и содержания активного хлора как непосредственно после электрохимической обработки 1%-ного раствора поваренной соли, так и в процессе его хранения.
Установлено, что в течение 10 сут хранения изменения рН, ОВП и содержание активного хлора в электрохимически активированных анолигах А и АН изменяются незначительно и поэтому могут использоваться в качестве бактерицидных и обеззараживающих средств на протяжении всего срока их хранения (табл. 24).
С целью определения времени, необходимого для обработки продукта растворами А и АН, вначале были поставлены опыты на чистых суточных культурах бактерий E.Coli и St.aureus с содержанием в 1 мл физиологического раствора 7-9 104 КОЕ/г. Обработку E.Coli и St.aureus растворами А и АН проводили при следующих объемных соотношениях взвесей культур и аноли-тов: 1 : 2; 1 : 3; 1 : 5. Время экспозиции (контакт культур микроорганизмов с анолитами) составляло 1,3 и 10 мин. Контрольные и опытные (после обработки анолитами) взвеси по 0,1 мл высевали на чашки Эндо и термостатировали при температуре 37 С в течение двадцати часов. Но окончании термосі атирования подсчитывал ось количество микроорганизмов до и после обработки, бактерицидный эффект определялся в процентах. Результаты изменения бактерицидного эффекта А и АН в зависимости от времени экспозиции, соотношения взвеси испытуемых культур микроорганизмом и растворов электролитов представлены в табл. 25.
Анализ данных показывает, что при соотношении взвеси испытуемых культур микроорганизмов и растворов анолитов 1 : 2 100%-ная бактерицид-ность была достигнута для E.Coli через 3 мин, а для St.aureus через 10 мин контакта с растворами электролитов. Для соотношения 1 : 3 100%-ное подавление жизнедеятельности микроорганизмов при обработке А наблюдалось для E.Coli через 1 мин, а для St. aureus через 3 мин контакта. При соотношении 1:5 как для А, так и для АН через одну минуту был достигнут 100%-ный бактерицидный эффект для обеих испытуемых культур микроорганизмов. Для консервирования икры в дальнейшем был использован синтезированный в установке СТЭЛ электрохимически активированный раствор поваренной соли - анолит - нейтральный (АН) с рН 6,5 ч- 6,7 и ОВП +850 ч- 900 мВ при содержании соединений активного хлора 170 - 190 мг/л (пат. 2118885, приложение 74).
За период 1996 - 2002 гг. было изготовлено десять партий икры, в том числе: семь партий икры радужной форели нерестовой стадии зрелости, ото 298 бранной от самок-производителей в Федеральном селекционно-генетическом центре рыбоводства (пос. Ропша, Лен. обл.), одна партия икры кеты и две -горбуши, полученные из ястыков потрошеной рыбы на предприятиях "Ирис-1" и "Тунайча" Сахалинской обл. (приложения 78-83).
Опытные партии икры лососевых рыб приготавливались по следующей технологической схеме: посол в насыщенном растворе поваренной соли — стекание — обработка раствором АН —» стекание - инспекция и фасование в банки. Концентрация раствора хлористого натрия, рН электролита, соотношение икры и консервирующего раствора, время обработки устанавливались в зависимости от исходного состояния икры-сырца, в том числе начальной обсемененности, упругости зерна, задаваемого процентного содержания соли в икре после посола, прогнозируемых сроков хранения готового продукта и т.п. [108, 243].
Контрольные партии икры изготавливались традиционным способом с применением уротропина и сорбиновой кислоты согласно действующей НД.
Содержание соли в контрольных образцах икры составляло 4,9% ч-5,0%, в опытных - 3,5 -=- 4,3%.
Готовую икру расфасовывали в стеклянные или жестяные банки вме стимостью по 120 г и хранили при температуре минус 4 -т- минус 6 С в тече ние 12 -г- 18 мес, ежемесячно отбирая пробы для исследования изменения качественных показателей.
В табл.26 представлены данные по изменению физико-химических и микробиологических показателей в процессе хранения икры форели, обработанной активированным раствором хлористого натрия при соотношении икры и АН 1 : 3 в течение 1 мин.
