CC BY
59
УДК 664.951.3
ОБОГАЩЕННЫЕ ЖИДКИЕ КОПТИЛЬНЫЕ СРЕДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ
О.Я. Мезенова, В.А. Потапова
Калининградский государственный технический университет,
236022, Россия, г. Калининград, Советский проспект, 1, mezenova@klgtu.ru; fighter.doggy@gmail.com
Актуальность темы обусловлена необходимостью расширения ассортимента, повышения качества и безопасности рыбных продуктов с ароматами копчености. Обосновано дифференцирование и использование обогащенных натуральными фитокомпонентами жидких коптильных сред в технологии сушеного ароматизированного филе леща, формованных рыборастительных закусочных продуктов из вторичного рыбного сырья и топинамбура. Установлен консервирующий и ан-тиоксидантный эффекты обогащенных коптильных сред. Показан высокий уровень качества и безопасности ароматизированной рыбной продукции по органолептическим показателям, жирно-кислотному составу липидов, содержанию биогенных аминов и полициклических ароматических углеводородов в готовой продукции. Ил. 2. Табл. 5. Библогр. 7 назв.
Ключевые слова: жидкие коптильные среды; фитокомпоненты; рыбные продукты.
UPGRADED LIQUID SMOKEHOUSE ENVIRONMENT AND THEIR APPLICATION IN BIOTECHNOLOGY FOOD FISH PRODUCTS
0.J. Mezenova, V.A. Potapova
Kaliningrad State Technical University
1, Soviet Ave., Kaliningrad, 236022, Russia, mezenova@klgtu.ru; fighter.doggy@gmail.com
The relevance of the topic is due to the need to expand the range and improving the quality and safety of fish products with flavors of smoked meat. Differentiation and the use of enriched by natural phytochemicals smoking liquid media in technology of flavored dried fillet of bream, molded for fish snack products from secondary raw fish and Jerusalem artichoke is justified. A preservative and antioxidant effect of enriched smoking environments is established. High level of quality and safety of flavored fishery products by organoleptic, fatty acid composition of lipids, the content of biogenic amines and polycyclic aromatic hydrocarbons is shown.
2 figures. 5 tables. 7 sources.
Key words: liquid smoke protection; phytochemicals; fish products.
ВВЕДЕНИЕ
Обогащенные жидкие коптильные среды (ОЖКС) относятся к новому поколению вкусо-ароматических пищевых добавок, придающих пищевым изделиям свойства копчености. Им присущи специфические красящие, вкусо-ароматизирующие, антиокислительные и антисептические свойства, специфичность проявления которых зависит от состава [3]. Области практического применения ОЖКС самые разнообразные, к традиционным сферам относятся рыбная и мясная, производство сыров. Преимуществом применения ОЖКС является упрощенное получение готовой продукции с признаками копчености, без канцерогенных и мутагенных веществ, обогащенные новыми вкусо-ароматическими оттенками.
Актуальной проблемой рационального использования ОЖКС является широкая вариа-бильность их свойств, сложность многофакторного процесса формирования качества заданного уровня при обработке определенной продукции.
В пищевой биотехнологии рыбных продуктов рационально использовать обогащенные ОЖКС, в состав которых дополнительно введены функциональные ингредиенты [1]. Такими ингредиентами могут быть натуральные растительные компоненты, биологически активные вещества (БАВы) или их композиции (витамины, продукты пчеловодства, органические кислоты и др.). Основой ОЖКС является водный раствор натуральных компонентов дыма. Эффективность применения ОЖКС зависит от комплексного учета основных составляющих процесса формирования качества готовой продукции (коптильной среды, сырья, факторов технологии).
Цель работы заключается в обосновании рациональности применения ОЖКС в биотехнологии пищевых рыбных продуктов, обладающих повышенной биологической ценностью, на примере ароматизированной сушено-вяленой рыбы и рыборастительных структурированных закусочных продуктов.
Научной основой достижения цели является концепция использования дифференцированных коптильных сред в бездымном копче-
нии, базирующаяся на их классификации и механизме формирования качества копченых рыбных продуктов [3].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Объектами исследования являлись различные коптильные среды «Жидкий дым» (контроль) и ОЖКС «Фито» (ТУ 2455-033-00038155). Коптильная среда «Фито» разработана в КГТУ и ВНИРО и представляет собой фитокоптильную композицию, обогащенную компонентами плодов можжевельника, цветов ромашки лечебной, липы, розы, зверобоя, тысячелистника, листьев мяты перечной. Исследования проводились на леще Балтийского моря, из которого методом предварительной солевой ароматизации изготавливали обесшкуренное филе холодного копчения. ОЖКС «Фито» применяли также при изготовлении поликомпонентных рыборастительных сушеных снеков, структурированных из предварительно термообработанных и измельченных хребтов океанических видов рыб (сельдь, сардинелла), с добавлением измельченного топинамбура и пищевой добавки «Бинд-Пауэр-1» (альгинат натрия).
Параметрами качества считали органолеп-тические и химико-физические характеристики, которые устанавливали по стандартным и общепринятым методикам. Исследования по содержанию полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) проводили методами высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и гелевой хроматографии на силикаге-ле с высокоразрешающими капиллярами GC/ PID при флуоресцентном детектировании после экстракции из проб циклогексаном или системой ацетон / ацетонитрил / гексан (стандартные методы ФРГ L. 07.00.40). Исследования качественного состава липидов проводили с помощью газо-жидкостной капиллярной хроматографии (ГЖХ) с экстракцией петролейным эфиром (стандартный метод ФРГ L. 06.00.12). Анализ биогенных аминов и свободных аминокислот проводили методом ВЭЖХ с флуоресцентным детектированием при дериватизации их с о-фтальдиальдегидом / 3-меркаптанпропионо-вой кислотой.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
С учетом обоснованного ранжирования свойств коптильных сред [3], характеристик сырья и режимных параметров технологии первоначально определили группу используемых ОЖКС, пользуясь данными табл. 1.
Согласно предложенной классификации с учетом известного химического состава используемые коптильные среды можно отнести к группам «коптильные препараты» («Жидкий дым») и «вкусо-ароматизирующая добавка» (ОЖКС «Фито»).
При выборе вида растения, компоненты которого обогащают состав ОЖКС (плоды можжевельника, цветы липы, календулы, тысячелистника и др.), руководствовались принципом совместимости свойств в итоговых композициях и конечном продукте. Фитокомпоненты позволяют значительно разнообразить качественные признаки коптильных сред и готовой продукции [1,3]. В зависимости от вида растения ОЖКС отличаются внешним видом (растворы от прозрачных светло-желтых до мутных с цветом крепкой чайной заварки), ароматом (специфические запахи копчености, сбалансированные с оттенками хвойного леса, цветочными, сухофруктов, липового цвета, мяты, травянисто-фруктовыми и т.д.) и характером выражения. Фитокомпоненты обладают доказанной биологической активностью и консервирующим эффектом за счет широкого спектра эфирных масел, флавоноидов, органических кислот и дру-
гих функциональных веществ.
При обосновании рациональности применения ОЖКС «Фито» использовали критериальные показатели направления сырья в обработку применительно к холодному способу обезвоживания рыборастительного сырья при его обработке коптильными препаратами и вк у-со-ароматизирующей добавкой (табл. 2) [3,4].
При введении коптильных сред в состав структурированных рыборастительных продуктов важной является априорная информация о механизме формирования качества, которую получали с учетом зависимостей на базовых этапах технологии.
На этапе получения ОЖКС учитывали наличие базовой композиции из следующих групп веществ, приведенных в порядке убывания степени влияния: крезолы - ванилин+циклотен - гваякол + его производные - двухатомные фенолы (пирокатехин) - производные сиринго-ла. При этом рациональным является соотношение: гваякол, метилгваякол, пирокатехин и сирингол, как 1,8 : 1 : 1,7 : 2,6 [7].
Технология изготовления ароматизированного сушено-вяленого филе леща включает предварительный посол сырья в ОБЖКС «Фи-то» в течение 48 ч при содержании поваренной соли в растворе 10-12% с последующим обезвоживанием рыбы до заданного уровня [5,6]. Технологическая схема производства су шеного структурированного рыборастительного снека
Таблица 1
Классификация жидких коптильных сред_
Основные признаки классификации Группы коптильных сред
Коптильные препараты Коптильные красители Вкусо-ароматизирующие добавки Антиоксиданты Антисептики
Эффекты проявления в продуктах
Цвет поверхности От светло-золотистого до темно-коричневого Цвет копчености выражен слабо или отсутствует
Аромат и вкус копчености Отчетливо выраженный, без посторонних запахов Различной степени выраженности Выраженный, без посторонних запахов Отсутствует или слабо выражен, порочащих привкусов и запахов нет
Показатели коптильной среды
Плотность, г/см3 1,01-1,3 1,005-1,3 1,005-1,3 1,005-1,3 1,005-1,3
Массовая доля:
Фенольных веществ, % Карбонильных веществ,% Кислот, % 0,2-1,0 0,5-3,0 1,0-6,0 0,2-5,0 0,5-6,0 0,01-1,0 0,008-3,0 0,05-6,0 1,0-6,0 1,0-8,0 0,05-1,0 0,05-0,5 0,5-3,0 0,05-0,5 1,0-10,0
Показатели рациональности направления сырья в обработку _дифференцированными ЖКС_
Вид ЖКС Показатели рациональности
Водно-белково-жировой коэффициент мяса, ед. ВБЖК = В/(Б + + Ж) Активность тканевых ферментов, АТФ, мкмоль/гч ПНС целой ткани, Па Небелковый азот (НБА), % от общего азота (ОА) Коэффициент обезвоживания Коб = ДВ/(Ж + + Б), ед. Жиро-белковый показатель ЖБ = Ж + Б, %
Холодное обезвоживание (температура менее 40 °С)
Коптильный препарат Вкусо-ароматическая добавка 3,5-1,3 4,0-1,3 0,3-1,0 0,2-1,2 1000-400 1200-300 20-26 18-30 0,25-0,8 18-50
заключается в изготовлении «теста» на основе измельченных термообработанных хребтов сельди или сардинеллы, остающихся после филетирования, топинамбура, структурообра-зователя на основе альгината натрия и вкусовых добавок (рис. 1) [6].
На этапе составления фаршевой композиции вносится измельченный, термически обработан ый топинамбур в соотношении к рыбной ткани 1 : 10, а также «Морская соль», которая богата ценными минеральными веществами (йод, кальций, калий, натрий). Одновременно добавляются коптильная среда «Жидкий дым»
(контроль) и ОЖКС «Фито» (эксперимент) в количестве 2% к массе, а также добавка «Бинд-Пауэр 1», как функциональная смесь морских полисахаридов, стабилизирующая структуру. Роль топинамбура в пищевой системе сводится к обогащению белково-липидного рыбного сырья углеводами, которые отсутствуют в рыбе (фруктоза, целлюлоза, пектин, инулин и др.), а также ценными минеральными веществами [6].
Полученную рыборастительную композицию, обладающую высокими функционально-технологическими свойствами, формовали в виде тонкого слоя, который далее помещали
МОИКА ТОПИНАМБУРА
1
ВАРКА
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ
ВНЕСЕНИЕ ТОПИНАМБУРА
ПРИЕМКА СЫРЬЯ 4
ТЕРМООБРАБОТКА ХРЕБТОВ СЕЛЬДИ
I
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ХРЕБТОВ СЕЛЬДИ
СОСТАВЛЕНИЕ ФАРШЕВОЙ КОМПОЗИЦИИ
ФОРМОВАНИЕ В ПЛЕНКИ
ВНЕСЕНИЕ КОГТТИПЬНЫХ СРЕД В КУСОАРОМАТИЧЕ СКИХ И ТЕХНОЛОГИ Ч Е СКИХ ДОБАВ ОК
ХОЛОДНАЯ СУШКА В ПЛЕНКЕ
I
ПОРЦИОН И РОВ АН И Е ВЫСУШЕННОЙ МАССЫ НА ПОЛОСКИ
УПАКОВЫВАНИЕ, ХРАНЕНИЕ. РЕАЛИЗАЦИЯ Рис. 1. Технологическая схема производства сушеных ароматизированных снеков из хребтов сельди и топинамбура
между проницаемыми полимерными пле нками и обезвоживали при температуре 20-30 °С в течение 12 ч до содержания воды 35% [6]. Высушенный продукт порционировали на полоски 4-5 мм и анализировали по показателям качества.
Механизм формирования качества представлен на схеме (рис. 2) [3,4].
Оценка пищевых достоинств полученных
закусочных продуктов проводили по органолеп-тическим свойствам, пищевой ценности и безопасности.
Органолептические показатели ароматизированной закусочной продукции отличались приятными вкусо-ароматическими свойствами, сбалансированным выражением оттенков вкуса рыбного, копчености и характерных растительных; консистенция - плотная, порочащих
Рис. 2. Схема формирования качества рыборастительных снеков, приготовленных
с добавлением ОЖКС
Содержание биогенных аминов в филе ароматизированного сушеного _леща, мг/кг сухого вещества_
Экспериментальные образцы леща, Контрольные образцы,
Аминокислота (АК)/ изготовленные п эи использовании изготовленные
биогенный амин (БА) пкм^г // съ ы т п \\ Коптильной среды без коптильных сред
обжс «фи 1 о» «Жидкий дым» (сушеное филе леща)
Кадаверин 34,3 52,3 243,8
Лизин/Кадаверин 41,1 23,0 5,7
Путресцин 11,9 16,6 51,4
Орнитин/Путресцин 21,0 13,4 3,0
Тирамин 32,1 78,3 98,1
Тирозин/Тирамин 11,8 3,7 1,5
Спермидин 18,5 61,8 46,2
Метионин/Спермидин 19,7 6,1 5,5
Спермин 44,2 67,0 47,6
Метионин/Спермин 8,2 3,5 5,3
Гистамин 0 0 0
Сумма биогенных аминов 140,9 324,0 487,0
Сумма отношений 101,7 49,7 20,9
или неприятных признаков не обнаружено.
Как показали исследования по содержанию биогенных аминов в рыбе и коптильных средах обработка ими рыбы, особенно при использовании ОЖКС, ингибируют декарбоксилирование аминокислот, обусловливающее их превращение в биогенные амины (табл. 3). Этот эффект, следствием которого является повышение уровня безопасности копченой продукции, объясняется присутствием в рыбе фенолов, а также дубильных веществ, флавоноидов, кароти-ноидов и других, перешедших в рыбу из ОЖКС. Сказанное доказывается расчетом суммы отношения «аминокислота/биогенный амин» (АК/ БА), свидетельствующей об уровне превращения аминокислот, которая была максимальна в экспериментальных образцах - 101,7-69,1, превышая значение данного показ ателя в контрольных пробах - ароматизированных (49,7) и без ЖКС (20,9). При полном отсутствии во всех вариантах наиболее токсичного гистамина содержание остальных биогенных аминов не превышало 81,9 мг/100 г, что для веществ данной группы соответствует их первичному уровню метаболизма [4,7].
Незаменимая роль липидов в питании человека и их высокая окисляемость в период технологических процессов, связанных с обезвоживанием, обусловливают актуальность проведения сравнительных исследований качественного и количественного состава жирных кислот в сушено-вяленом филе леща (табл. 4).
Анализ данных табл. 4, полученных на ли-пидах леща, показал, что при использовании коптильных сред, особенно ОЖКС, наблюдается тенденция к повышенному сохранению по-
линенасыщенных жирных кислот (ЖК). Так, отношение содержания ПНЖК к НЖК в экспериментальных образцах составляет 0,76-0,96 (в контрольных - 0,64-0,65), а содержания биологически активн ых ЖК семейства та3 (20:5 и 20:6) к та6 - соответственно 1,86 (в среднем), тогда как в пробах с ЖКС - 1,71, а без коптильных компонентов - 1,65. Таким образом, антиокислительный эффект, обусловленный действием фенольных веществ коптильных сред, усиливается в присутствии фитокомпонентов.
О безопасности ароматизированной копчением продукции судили по результатам анализа содержания полициклических ароматических углеводородов ПАУ [7]. Таковые, приведенные для различных коптильных сред и приготовленных с их применением экспериментальных образцов рыбных продуктов, приведенные в табл. 5, свидетельствуют о практическом отсутствии в них и соответствующих копченостях опасных канцерогенных веществ.
Из данных табл. 5 видно, что в коптильных средах, а также обработанной с их применением рыбе обнаружены в основном неканцерогенные ПАУ (фенантрен, пирен и флуорен) [2], в то время как присутствие индикатора канце-рогенности бензо(а)пирена вообще не установлено. Следует отметить, что в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078-01 допустимый уровень бенз(а)пирена для копченой и вяленой рыбы составляет не более 0,001 мг/кг (1 мкг/кг). Таким образом, по показателю канцеро-генности экспериментальные образцы ароматизированной рыбной продукции можно считать экологически чистыми. Данный эффект можно объяснить как практической нерастворимостью
Содержание ПАУ в ОЖКС и ароматизированном филе леща, мкг/кг*
Сте-пень Содержание в коптильной среде «Жидкий дым» и ОЖКС с фитодобавками
Соединение (вид ПАУ) канцер. «Жид- Можже- Ромаш- Календула Мята Липа Роза Зверо- Тысяче-
актив- кий вельник ка бой листник
ности* дым»
Фенантрен 0,001 0,046 0,01/1,9 0,014 0,005 0,001/1,4 0 0,008 0,012
Пирен 4,75 2,19 3,69/0,7 3,34 4,27/0,5 0,03 0,67 0,86 2,08
Хризен + 0 0 0/1,2 0 0 0 0 0 0
Флуорантен 0 0 0/0,7 0 0/0,8 0/0,4 0 0 0
Бенз(а)антрацен + 0,003 0 0/2,1 0 0 0 0 0 0
Бенз(Ь)флуорантен ++ 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Бенз(к)флуорантен 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Перилен 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Бензо(а)пирен +++ 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Бенз(е)пирен + 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Бенз(д,1"и)перилен 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Дибенз(а,с)антрацен + 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Дибенз(а,11)антрацен +++ 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Дибенз(а,1)пирен +++ 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Дибенз(Т,е)пирен 0 0 0 0 0 0 0 0,007 0
Дибенз(а,11)пирен 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Коронен 0 0 0 0,01 0 0 0 0 0
Флуорен 0,006 0,014 0,020 0 0,001 0,020 0,003 0,015
Антрацен 0 0 0/3,4 0 0 0,010 0 0
Индено (1,2,3-с,с1)пирен 0 0 0 0 0 0 0
Сумма 4,76 2,35 3,72/6,6 3,37 4,28/1,3 0,03/1,8 0,67 0,88 2,11
§
DO
гп
0
1
D0
S
0
D0
1
So
S
X tn X
0
1
I
l\j
0
-л
01 §
3
"О £
I >
Í0
Ol s о
X
Ol s
0 ч m X
1
о ^
о
+++; ++; + - соответственно высокая, средняя и низкая канцерогенная активность (ТоМ, 1983); * значение в знаменателе относится к мышечной ткани филе леща с соответствующей ОЖКС
Ol CJ
ПАУ в воде в период получения водных коптильных сред при растворении натуральных компонентов дыма, так и сорбционным поглощением высокомолекулярных ПАУ измельченным растительным сырьем, вводимым в полученную коптильную среду при ее обогащении фитокомпонентами с последующим удалением [2-4].
Полученные данные свидетельствуют о высоких пищевых достоинствах рыбных продуктов, изготовленных на основе жидких коптильных сред, обогащенных фитокомпонента-ми.
ВЫВОДЫ
Использование обогащенных коптильных сред позволяе т получать экологически безопасную рыбную продукцию повышенной биологической ценности с ароматом копчености и фитодобавок. Формирование заданных характеристик готовой продукции достигается на стадиях получения фитокоптильной композиции и ее взаимодействия с рыбным сырьем с учетом его свойств. Облагораживание коптильных сред фитокомпонентами из натурального растительного сырья обусловливает появление в коптильных средах специфических качествен-
ных признаков.
Обогащенн ые коптильные среды соответствуют по критериальным признакам группам «коптильные препараты» и «вкусо-аромати-зирующие добавки», которые рационально применять в технологии ароматизированных сушеных натуральных и структурированных рыборастительных продуктов.
Механизм созревания рыбных и рыбора-стительных продуктов, обработанных ОЖКС, обусловливается совокупностью физико-химических превращений, связанных с сорбцией коптильных веществ и фитокомпонентов и образованием новых химических веществ в результате реакций между составляющими изделия.
Обоснованы высокие пищевые достоинства рыбных продуктов, изготовленных на основе ОЖКС. Внесение фитокомпонентов в коптильные среды позволяет расширить спектр их технологических свойств, а также способствует ингибированию окисления липидов и образования биогенных аминов в готовой продукции. В ОЖКС и приготовленных на их основе продуктах практически отсутствуют канцерогенные ПАУ, что подтверждает безопасность и перспективность их использования в пищевой биотехнологии рыбных продуктов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Барьерная технология гидробионтов: учебное пособие / под ред. Т.М. Сафроновой / Г.Н. Ким, Т.М. Сафронова, О.Я. Мезенова [и др.]. СПб.: Проспект науки, 2011. 336 с.
2. Канцерогенные вещества коптильного дыма и копченых продуктов: монография / Г.Н. Ким, И.Н. Ким, О.Я. Мезенова. Кали нинград: КГТУ, 2005. - 253 с.
3. Мезенова О.Я. Технология и методы копчения пищевых продуктов: учебное пособие. СПб.: «Проспект науки», 2007. 288 с.
4. Мезенова О.Я., Ким И.Н. Технология, экология и оценка качества копченых продуктов учебное пособие. СПб.: ГИОРД, 2009 . 488 с.
REFERENCES
5. Cieslik E., G^busia A., Florkiewicz A., The content of protein and of amino acids in jerusalem artichoke tubers (Helianthus Tuberosus L.) of red variety rote Zonenkugel/E. Cieslik // ACTA Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria. 2011. № 10. P. 433-441.
6. Potapova V., Mezenova O. Biotechnology of dried snacks of a high nutritional value // Students on their way to science: collection of abstracts from 9th international scientific conference. Jelgava, 2014. P.132.
7. Toth L. Chemie der Raeucherung. 1982. 331 p.
1. Kim G.N., Safronova T.M., Mezenova O.Ya. [et al.] Barrier technology of aquatic organisms: a tutorial. St. Petersburg, Prospekt Nauki Publ., 2011, 336 p. (In Russ.)
2. Kim G.N., Kim I.N., Mezenova O.Ya Carcinogens smoke fume and smoked products: monograph. Kaliningrad, KSTU P ubl., 2005,253 p. (In Russ.)
3. Mezenova O.Ya. Technology and methods of smoked food: a tutorial. St. Petersburg, Prospekt Nauki Publ., 2007, 288 p. (In Russ.)
4. Mezenova O.Ya., Kim I.N. Technology, environment and quality assessment smoked products. St. Petersburg, GIORD Publ., 2009, 488 p.
(In Russ.)
5. Cieslik E., G^busia A., Florkiewicz A. The content of protein and of amino acids in jerusalem artichoke tubers (Helianthus Tuberosus L.) of red variety rote Zonenkugel. ACTA Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 2011, no. 10, p. 433-441.
6. Potapova V., Mezenova O.Ya. Biotechnology of dried snacks of a high nutritional value. In: Students on their way to science: collection of abstracts from 9th international scientific conference, Jelgava, 20 14, p. 132.
7. Toth L. Chemie der Raeucherung, 1982, 331 p.
Поступила в редакцию 23 января 2015 г.
