CC BY
7
DOI https://doi.org/10.46845/2541-8254-2022-5(37)-7-7 УДК 664.951 (075.8)
БИОГЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВОДОРОСЛЕЙ FURCELLARIA LUMBRICALIS И БЕЗДЫМНОЙ КОПТИЛЬНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО КОПЧЕНИЯ
РЫБЫ
Н.В. Самбурская, студентка 4-го курса ИАПС, e-mail: nadyasamburskaya@outlook.com
ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»
О.Я. Мезенова, д-р. техн. наук, профессор, e-mail: mezenova@klgtu.ru
ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»
Проведен анализ специальной литературы в области биопотенциала и использования красной водоросли Furcellaria lumbricalis. Изучен физико-химический состав водоросли и бездымной коптильной среды «Жидкий дым Костровок». Проведены модельные эксперименты по получению рыбы горячего копчения путем ее обработки водорослево-коптильным биогелем. Исследована органолептическая оценка и содержание фенольных веществ, аминокислот, каротиноидов, лютеина, витаминов в копченой рыбе. Доказана безопасность биогеля и копченой рыбы по содержанию полициклических ароматических углеводородов и тяжелых металлов.
Ключевые слова: бездымное копчение, красные водоросли Furcellaria lumbricalis, ПА У, Балтийское море, биопотенциал, коптильная среда, экологичность
ВВЕДЕНИЕ
Морские водоросли - древнейшие представители растительного мира, биопотенциал которых активно используется многими странами для пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Наибольшую биологическую ценность представляет полисахарид водоросли - каррагинан (добавка Е-407), который в пищевой промышленности находит применение в качестве натурального стабилизатора и загустителя [1]. Растет спрос и на функциональные продукты питания на основе водорослей, позволяющие населению заниматься профилактикой болезней и поддерживать здоровье. Остается актуальным основной вопрос безопасности пищевой продукции, что обусловливает приоритетность технологий бездымного копчения перед дымовым. Представляет научный интерес исследование совместного применения функциональных потенциалов экстракта красных водорослей и экологически безопасной бездымной коптильной среды в технологии копчения рыбы. При этом в качестве ожидаемого эффекта возможно повышение адгезионных свойств новой бездымной коптильной среды, улучшение ее красящего эффекта при уменьшении расхода, а также повышение консервирующих свойств, биологической ценности и безопасности копченой рыбной продукции.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Высушенные красные водоросли Балтийского моря Furcellaria lumbricalis, собранные у мыса Таран (пос. Донское, Калининградская область^, бездымная коптильная среда «Жидкий дым Костровок», водорослево-коптильный биогель, треска бездымного горячего копчения.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью исследования являлось получение биогеля на основе экстракта красных морских водорослей и бездымной коптильной среды и изучение получения с его применением рыбного продукта горячего копчения.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Изучить химический состав красных водорослей Балтийского моря.
2. Получить новую бездымную коптильную среду в форме биогеля на основе водорослевого экстракта и коптильного препарата, исследовать ее свойства.
3. Изучить способность гелевой коптильной среды формировать заданные свойства в технологии горячего копчения рыбы;
4. Исследовать показатели качества и безопасности готовой копченой рыбы.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Основные эксперименты проводились в исследовательско-консультационной лаборатории UBF GmbH, г. Альтландсберг (Германия) в период с июля по сентябрь 2022 года. Методы, использованные в работе, приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Перечень определяемых показателей качества в коптильном геле и копченой рыбе
Номер п/п Название показателя Номер нормативного документа ЕС (SOP) Краткое описание сущности методики Образец для исследования
1 Металлы (в т.ч. тяжелые) 3.IV.42_0 Добавление HNO3 65 %, разложение образца, ААС и масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой Красная водоросль, рыбный продукт бездымного копчения
2 Аминокислоты IV.42 Добавление 32%-го р-ра HCl, разложение образца в микроволновой печи, нейтрализация KOH(aq), ВЭЖХ и МС Рыбный продукт бездымного копчения
3 Фенолы 3.IV.18 Добавление фолинового реагента, 0,5 моль/л NaOH и Н2О (дист), фотометр Жидкий дым «Костровок», рыбный продукт бездымного копчения
Номер Название Номер нор- Краткое описание Образец для
п/п показателя мативного документа ЕС (SOP) сущности методики исследования
4 Каротиноиды 3.IV.16 Встряхивание в делительной воронке с петролейным эфиром, встряхивание эфирной фазы с Н2О (дист) до нейтральной среды, фотометр Красная водоросль, готовый рыбный продукт бездымного копчения
5 Водорастворимые 3.IV.07 ВЭЖХ с мобильной фазой - Готовый
витамины вода/ацетонитрил/уксусная кислота (255/45/3 мл) рыбный продукт бездымного копчения
6 Жирорастворимые 3.IV.02 Встряхивание в делитель- Готовый
витамины ной воронке с петролейным эфиром, встряхивание эфирной фазы с Н2О (дист) до нейтральной среды, ВЭЖХ с мобильной фазой изооктан/этилацетат рыбный продукт бездымного копчения
7 Полициклические 3.IV.33_2 Гидролиз жиров в диме- Жидкий дым
ароматические уг- тилформамидной воде «Костровок»,
леводороды DHF/H2O (9:1), экстракция с циклогексаном, очищение через силикатный гель, ВЭЖХ водорослевый экстракт с жидким дымом, рыбный продукт бездымного копчения
8 Сырая клетчатка 3.III.08 Вакуумный насос Красная водо-
Липиды 3.III.10.1 Аппарат Сокслета росль, рыбный
Моно- и дисахара 3.III.04 Методика Luff/Schoorl продукт
Сухая масса 3.III.03_1 Анализатор белка Gerhardt бездымного
Вода 3.III.01 Высушивание в муфельной печи копчения
Технологическая схема получения копченого бездымным способом рыбного продукта заключалась в последовательном проведении следующих операций:
1. Промывка и замачивание красных водорослей в воде при Т=20-25°С, 2 ч.;
2. Измельчение набухших водорослей в электрическом гомогенизаторе или механическим способом до однородности;
3. Смешивание измельченных водорослей и воды в соотношении 1:13;
4. Экстрагирование на ультразвуковой ванне Т=85°С, 2-4 ч.;
5. Фильтрование экстракта и охлаждение до Т=30-60°С;
6. Добавление к готовому экстракту коптильного препарата «Костровок» в соотношении 2:1;
7. Окунание кусочков филе атлантической трески в полученную коптильную композицию на 1 -2 с и подвешивание рыбы в вертикальном положении для подсушки;
8. Обработка горячим воздухом 30-40 мин при Т= 110-130°С при постоянной циркуляции [4].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Большую часть массы измельченных и высушенных красных водорослей Furcellaria lumbricalis составляет сухая органическая масса (81,95% от общего объема).
Содержание запасного вещества красных водорослей - багрянкового крахмала, который образуется лишь у представителей класса Е1опёеорЬусеаеа, составляет 1,84 г/100г. Также в составе водорослей фотометрически были найдены каротиноидные пигменты, среди которых можно выделить лютеин (1,7 мг/100 г) и каротиноиды (1,8153 мг/100 г). Результаты по определению энергетической ценности водоросли Furcellaria lumbricalis представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Показатели химического состава и энергетическая ценность водоросли Балтийского моря Furcellaria lumbricalis
Наименование Массовая доля
показателя
Белки 23,32
Жиры 0,34
Углеводы, в т.ч. 58,58
Моно- и дисахара 0,43
клетчатка 7,52
Вода 18,05
Энергетическая 16
ценность 100 г, ккал
Общее содержание минеральных веществ в водоросли составляет 2,62 г/100 г. Наиболее подробно качественный состав минералов представлен в таблице 3.
Таблица 3 - Минеральные вещества красной водоросли Балтийского моря Furcellaria lumbricalis
Наименование минерального вещества Содержание, мг/100 г
Са 1104,6
2п 6,0
Мп 23,5
№ 215,4
К 518,8
Окончание таблицы 3
Наименование минерального вещества Содержание, мг/100 г
Мв 688,9
Сг 0,1
Си 1,7
I 58,1
Тяжелые металлы
РЬ 0,1
Сё 0,017
лб 0,362
Нв 0,001
Из данных таблицы 3 следует, что водоросль богата минеральными веществами, прежде всего магнием, калием, натрием, марганцем и йодом, что позволяет рекомендовать ее использование для получения обогащенной продукции по данным веществам [3].
В слоевищах морских водорослей зачастую идет накопление тяжелых металлов, предельные нормы содержания которых в пищевых продуктах прописаны в техническом регламенте (ТР ЕАЭС 040/2016). Как показывают полученные данные, превышения допустимой нормы в исследуемой водоросли не наблюдалось.
Анализируя полученные значения, можно сделать вывод, что красные водоросли Балтийского моря являются безопасным сырьем по содержанию тяжелых металлов и ценным сырьем по содержанию биологически активных веществ (минеральных компонентов, каро-тиноидов и астаксантиновых веществ с антиоксидантными свойствами). Это позволяет рекомендовать к пищевому использованию водорослевые водные экстракты.
Безопасность образцов также предусматривала проведение анализа на обнаружение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), образующихся при копчении, особенно дымовым способом. В ТР ЕАЭС 040/2016 нормируется содержание бен(а)пирена в копченых продуктах - не более 0,005 мг/кг [5]. В водорослевом экстракте и готовом рыбном продукте горячего копчения основные ПАУ (бенз(а)пирен, бенз(Ь)флуорантен, бенз(а)антрацен, хризен) отсутствовали, что свидетельствует о безопасности данной продукции по данному показателю.
Определение содержания каротиноидов показало, что в готовом продукте они содержатся в количестве 0,25 мг/100 г., при этом уровень лютеина (ксантофилловый пигмент) составлял 1,4 мг/100 г. Оба данных вещества являются не только антиоксидантами, но и пищевыми красителями. В составе коптильной среды они сообщают готовому продукту консервирующий эффект и, проникая в толщу мышечной ткани рыбы, усиливают насыщенность коричневато-оранжевыми оттенками. В свою очередь, приятные и характерные для копченостей вкус и аромат сообщает продукту фенольная фракция [6]. Общее количество фенолов в чистом жидком препарате «Костровок» составляло 1,61 г/100 г, а в копченом рыбном продукте - 2,7 мг/100 г. Данные значения согласуются с литературными и позволяют констатировать обеспечение бактерицидных и антиокислительных свойств у копченой рыбы, а также ее повышенную потенциальную хранимоспособность [7].
В результате анализов установлено повышенное содержание водорастворимых витаминов В1 1,8 мг/100 г (по МР 2.3.1.0253-21 суточная потребность составляет 1,5 мг/сут.) и В2 0,6 мг/100 г (соответственно 1,8 мг/сут.). Примечательно то, что после нанесения коптильно-
го биогеля на поверхность филе трески и тепловой обработки, в результате которой были потери тканевой жидкости, содержание витамина В1 увеличилось в два раза по сравнению с исходным сырьем (0,9 мг/100 г). Из макроэлементов можно подчеркнуть повышенное содержание № в готовом продукте (82 мг/100 г), Я (398,7 мг/100 г), М^ (35,4 мг/100 г) и Са (84,5 мг/100 г), при этом тяжелые металлы (Сё, РЬ, лб, И§) не обнаружены.
Результаты оценки основных физико-химических показателей трески горячего бездымного копчения представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Показатели качества и энергетической ценности копченого рыбного продукта
Наименование показателя Массовая доля ТР ЕАЭС 040/2016
Белки 22,70 Не менее 13 г
Жиры 0,89 Не более 8 г
Углеводы, в т.ч. моно- и дисахара 1,32 0,12 Не более 5 г
Вода 75,99 Не более 83%
Энергетическая ценность 100 г, ккал 104 Не более 90-130 ккал
Аминокислотный состав экспериментального образца рыбы горячего копчения представлен 16 аминокислотами с преобладанием незаменимых аминокислот - валина (2,17 г/100 г), лейцина (3,62 г/100 г), лизина (2,57 г/100 г), метионина (1,99 г/100 г), фенил-аланина (2,25 г/100 г) и таурина (2,86 г/100 г).
Внешний вид полученного копченого продукта из филе-кусочков трески представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Внешний вид филе-кусочков трески горячего копчения, приготовленной с применением водорослево-коптильного биогеля
В результате органолептический оценки в готовом рыбном продукте установлены приятные аромат и вкус копчености, характерный для трески горячего копчения, без посторонних оттенков, нежный привкус проваренной рыбы. Внешний вид: цельные куски рыбы с коричневато-оранжевой окраской, с ровным без повреждений покрытием с характерным блеском; консистенция мягкая, нежная; при разжевывании содержимое легко образует во
рту пищевой комок. При проглатывании кусочков остается приятное послевкусие копчености и натуральный рыбный привкус.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенное исследование доказало высокий биопотенциал красных морских водорослей за счет содержания полисахаридов, витаминов, минеральных веществ и пигментов с актиоксидантными и красящими свойствами. На основе водного экстракта водорослей получен коптильный биогель с новыми свойствами путем его смешивания с коптильным препаратом. Доказана возможность применения полученного водорослево-коптильного биогеля для получения рыбы горячего копчения. Готовый рыбный продукт обладает высокими орга-нолептическими характеристиками, имеет высокую пищевую ценность по содержанию коптильных и водорослевых функциональных веществ, витаминов и незаменимых аминокислот. Подтверждена безопасность копченой рыбы по содержанию тяжелых металлов и полициклических ароматических углеводородов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Панина, О.В. Особенности использования каррагинана в пищевом производстве / О.В. Панина // Научно-технический прогресс: актуальные и перспективные направления будущего: V Международной научно-практической конференции: сборник материалов. - Западно-Сибирский научный центр, 2017. - С. 119-120.
2. Мезенова, О.Я. Технология и методы копчения пищевых продуктов / О.Я. Мезенова. -Санкт-Петербург, изд-во «Проспект Науки», 2018. - 288 с.
3. Методические рекомендации МР 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации". Вид документа - Методические документы, Номер - № МР 2.3.1.0253-21 Дата принятия - 22.07.2021.
4. Сушина А. Д, Мезенова О. Я. Исследование получения и применения коптильной композиции на основе экстрактов красных водорослей БигсеПапа ЬитЬпсаНБ / А. Д. Сушина, О. Я. Мезенова // Вестник Международной академии холода. - 2022. -№ 1. - С. 53-60.
5. Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности рыбы и рыбной продукции» № ТР ЕАЭС 040/2016. - 2012 [Электронный ресурс] https://docs.cntd.ru/document/420394425 (дата обращения: 09.09.2022).
6. Подкорытова, А.В. Пигменты и каррагинаны из красных водорослей / А.В. Подкоры-това, Т.К. Фан // Рыбпром: технологии и оборудование для переработки водных биоресурсов. - 2010. -№ 3- С.74-78.
7. Мезенова, О.Я. Обогащенные жидкие коптильные среды и их применение в пищевой биотехнологии рыбных продуктов / О.Я. Мезенова, В.А. Потапова // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2015. - № 1 (12). - С. 46-53.
BIOGEL BASED ON FURCELLARIA LUMBRICALIS ALGAE AND SMOKE-FREE SMOKING MEDIUM FOR SAFE SMOKING OF FISH
N.V. Samburskaya, student, e-mail: nadyasamburskaya@outlook.com Kaliningrad State Technical University
O.Y. Mezenova, Doctor of Engineering, Professor e-mail: mezenova@klgtu.ru Kaliningrad State Technical University
The analysis of special literature in the field of biopotential and use of Furcellaria lumbricalis red algae has been carried out. The physicochemical composition of the algae and smokeless smoking medium "Kostrovok liquid smoke" has been studied. Model experiments have been carried out to obtain hot-smoked fish by processing it with the algae-smoking biogel. The organoleptic evaluation and content of phenolic substances, amino acids, carotenoids, lutein, vitamins in the smoked fish have been studied. Safety of the biogel and smoked fish has been proven in terms of the content of polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals.
Keywords: smokeless smoking, Furcellaria lumbricalis red algae, PAH, Baltic Sea, biopotential, smoky environment, environmental friendliness.
