Формирование биохимических показателей качества нового ассортимента фаршей из пищевой рыбной продукции с растительными добавками для функционального питания Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Труды ВНИРО 2019 Г. Том 176

Технология переработки водных биоресурсов

УДК 664.952/.957

Формирование биохимических показателей качества нового

ассортимента фаршей из пищевой рыбной продукции с растительными добавками для функционального питания

О.И. Кутина1, И.Н. Игонина1, А. О. Дряхлое2

1 Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ФГБНУ «ВНИРО»), г. Москва

2 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, г. Москва Е-тяй: [email protected]

Приведены результаты исследований, внедрение которых позволило расширить ассортимент рыбной продукции, отвечающей принципам здорового питания, основанным на советах Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ). Функциональность новой рыбной продукции приобретается за счёт включения растительных добавок в состав фаршей. Решение оптимизационных задач моделирования рецептур фаршей задаваемого биохимического состава осуществляли, используя метод сопряжённых градиентов. Из полученного массива выбирали данные, характеризующиеся наиболее высокими показателями функции желательности, отражающие нужный показатель, например, степень сбалансированности аминокислот в белках продуктов. Критериальную оценку сбалансированности аминокислотного состава проводили используя аминокислотный состав белка эталона по шкале ФАО/ВОЗ. С целью моделирования наиболее сбалансированной рецептуры разделён процесс её оптимизации на два этапа. Первый — моделирование рецептуры как определение всех возможных вариантов количественного соотношения входящих в неё ингредиентов. Второй — качественная оценка и выбор нескольких наиболее оптимальных её вариантов. Технологии и рецептуры нового ассортимента рыбной продукции защищены патентами, техническими нормативами, прошли апробацию в производственных условиях. Показатели изученного биохимического состава новой продукции позволяют отнести её к продуктам пищевым функциональным согласно требованиям ГОСТ Р 55577—2013. Продукты пищевые функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности.

Ключевые слова: фарши из пищевой рыбной продукции, растительные добавки, моделирование рецептур, биохимические показатели качества, научно обоснованные нормы питания, функциональность продукции.

Введение В целях расширения ассортимента рыбной продукции для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возраст-

ными группами здорового населения с учётом рационального использования рыбного сырья и научно обоснованных норм питания разработан ассортимент фаршей из пищевой рыбной

продукции промышленного производства на основе тресковых, лососёвых и пресноводных рыб с различными растительными добавками с заданными потребительскими свойствами.

Разработка продуктов с заданными свойствами («продуктов для здорового питания») является одной из важнейших задач [Распоряжение Правительства, 2017; Указ президента, 2017].

Именно мясо рыб занимает существенное место в обеспечении населения эссенциальны-ми биологически активными веществами, имеющими уникальную химическую природу.

Однако употребление населением России рыбы сильно отстаёт от рекомендуемых ФАО/ВОЗ нормативов из-за дороговизны рыбного сырья, снижения доверия потребителей к отечественной продукции за счёт низкой её конкурентоспособности.

Обогащение рыбного сырья растительными компонентами высокой пищевой ценности было использовано нами при выработке нового ассортимента продукции, способной конкурировать на рыбном рынке благодаря приобретаемым функциональным характеристикам и облагороженным вкусовым достоинствам.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Отбор и подготовку проб для лабораторных исследований рыбной продукции проводили в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 7636-1985. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа (с учетом Изменения № 1 (приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25.06.2014 г. № 667-ст «О введении в действие изменения к межгосударственному стандарту»). Принят Евразийским советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30.05.2014 № 67—11). Государство-разработчик — Россия. Введен в действие на территории Российской Федерации с 01.01.2015.

Показатели энергетической ценности разработанной продукции определяли расчётным методом.

Микробиологические исследования проводили в соответствии с СанПиН 2.3.2.10782001 «Гигиенические требования безопасно-

сти и пищевой ценности пищевых продуктов». Для обнаружения микроорганизмов в продуктах применялись следующие среды и методы: выявления и определения количества бактерий вида Escherichia coli по ГОСТ 30726-2001. Для определения Escherichia coli использовали среду Эндо. Посев исследуемых продуктов проводили на чашках Петри из стандартных разведений 1:10. Выращивание осуществляли при температуре 36±3 °С в течение 24 часов.

Выявление патогенных бактерий, в том числе бактерий рода Salmonella -ГОСТ 528142007. Продукты пищевые. Для обнаружения бактерий рода Salmonella проводили посев проб на специальную среду «висмут-сульфат агар» (Вильсон-Блера). Метод выявления БГКП (колиформы) проводили по ГОСТ 52816-2007.

Выявление и определение бактерий Listeria monocutogenes — по ГОСТ Р 51921-2002. Бактерии L. monocutogenes определяли посевом на среду Гиса с маннитом. Инкубирование производили в термостате при температуре

36±1 °С 24ч.

Выявление сульфитредуцирующих бактерий рода Clostridium — ГОСТ 29185-2014.

Для обнаружения Staphylococc us aureus использовали среду Гиса с мальтозой. Выявление и определение количества бактерий —

ГОСТ 10444.2-1994.

Обнаружение аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов проводили по ГОСТ 10444.15-1994. Метод основан на высеве продукта или разведении навески продукта в питательной среде, инкубировании посевов при температуре 30±0,5 °С и подсчёте всех выросших видимых колоний при увеличении в 5—10 раз. Из каждой пробы делали не менее пяти посевов, различных по объёму, взятых с таким расчётом, чтобы на чашках Петри выросло от 30 до 300 колоний.

Определение содержания токсичных элементов проводили методом атомно-абсорб-ционной ионизационной спектрофотоме-трии с пламенной атомизацией на приборе «Квант-2» (Россия).

Определение остаточных количеств пестицидов и полихлорированных бифенилов — методом газожидкостной хроматографии на приборе «Кристаллюкс-4000М» (Россия).

Определение содержания радионуклидов методом гамма-спектрометрии на гамма-бета спектрометре «МКС-АТ1315» (Россия).

Экспериментальные исследования проводились в трёх-пятикратных повторностях.

Результаты и обсуждение

Проанализированы данные химического, аминокислотного, жирнокислотного, минерального и витаминного составов наиболее популярных промысловых океанических и пресноводных рыб, идущих на производ-

ство пищевой рыбной продукции, находящиеся в открытом доступе. Изучены также биохимические, структурно-механические и органолептические свойства некоторых растительных компонентов, широко применяемых в производстве пищевой рыбной продукции, например, моркови, лука репчатого, муки пшеничной, отрубей пшеничных или овсяных, топинамбура сушёного, ламинарии сушёной и новых, оригинальных, которыми являются грибы shiitake сушёные (табл.1).

Таблица 1. Пищевая ценность растительных компонентов

Показатель Грибы shiitake сушёные Мука пшеничная высшего сорта Отруби пшеничные диетические Топинамбур Ламинария сушёная Морковь Лук репчатый

Общий химический состав (г / 100 г)

Вода 9,5 14 15 79 0 88 86

Белок 9,6 10,8 16 2,1 79,0 1 1,5

м/ Жир 1 1,3 3,8 0,1 21,0 0,25 0,2

Углеводы 64 70 16,5 12,8 0 7 8,2

Пищевые волокна 11,5 4,4 42,8 22,5 0 3 3

Зола 4,56 0,5 5 1,4 0 1 1

Аминокислотный состав (мг / 1 г белка)

Валин 51 47 46 - - 40 21

Изолейцин 43 49 31 - - 30 29

Лейцин 71 75 58 - - 40 36

Лизин 35 25 38 - - 30 43

Треонин 52 30 31 - - 30 29

Триптофан 13 11 18 - - 10 14

Фенилаланин+тирозин 85 81 64 - - 40 50

Метионин+ цистеин 40 37 38 - - 10 14

Сумма незаменимых аминокислот 380 329 323 - - 230 236

Сумма заменимых аминокислот 632 610 547 - - 391 401

Минеральный состав (мг / 100 г)

К 1534 178 1182 200 970 320 175

Са 11 24 73 20 40 33 31

Mg 132 44 611 12 170 12 14

р 294 115 1013 78 55 35 58

А1 - - - 815 - - -

Fe - - - 0,4 16 - -

I, мкг - - - - 300 - -

№ - - - 3 520 - -

Окончание табл. 1

Показатель Грибы shiitake сушёные Мука пшеничная высшего сорта Отруби пшеничные диетические Топинамбур Ламинария сушёная Морковь Лук репчатый

Mn - - - - 0,6 - -

Витаминный состав (мг ■ / 100 г)

В1 (тиамин) 0,3 0,38 0,58 0,07 0,04 0,07 0,05

В2(рибофлавин) 1,27 0,08 0,58 0,06 0,06 0,06 0,02

В 201,7 75 74,4 - - 8,6 -

В5 21,88 0,5 2,18 - - 0,27 0,1

Вб 0,97 0,22 1,3 - 0,02 0,14 0,12

В9, мкг 163 35,5 79 2,3 0,19 9

РР (ниацин) 14,1 1,13 13,58 1,6 0,4 0,98 0,2

А (ретинол), мкг - - - 2,0 25,0 - -

С - - - 6 2 - -

В-каротин - - - 0,012 0,15 - -

Вит. Е - - - 0,2

Как видно из табл. 1, наибольшей пищевой и биологической ценностью отличаются грибы shiitake сушёные и отруби пшеничные. Содержание белка, пищевых волокон, минеральных веществ и витаминов в них наибольшее. Грибы shiitake — низкокалорийный продукт, в 100 г которого содержится всего 34 ккал. В состав плодовых тел входит большое количество цинка, сложных углеводов и белковых структур. Причём по содержанию аминокислот гриб значительно превосходит фасоль, соевые бобы и кукурузу. В грибах сушёных shiitake наиболее высокое, по сравнению с остальными растительными компонентами, содержание треонина, метионина + цистеина, калия, рибофлавина, холина, пантотеновой кислоты, фолацина и ниацина. В отрубях пшеничных наиболее высокое, по сравнению с остальными растительными компонентами, содержание белка, пищевых волокон, триптофана, кальция, фосфора и тиамина [Платова, 2008].

Топинамбур содержит достаточно большое количество сухих веществ (до 20%), среди которых до 80% составляет полимерный гомолог фруктозы — инулин. Инулин является полисахаридом, гидролиз которого приводит к получению безвредного для диабетиков сахара — фруктозы. Топинамбур содержит клетчатку

и богатый набор минеральных элементов, в том числе (мг% на сухое вещество): железа — 10,1; марганца — 44,0; кальция — 78,8; магния — 31,7; калия — 1382,5; натрия — 17,2. Топинамбур активно аккумулирует кремний из почвы, и в клубнях содержание этого элемента составляет до 8% в расчёте на сухое вещество. По содержанию железа, кремния и цинка он превосходит картофель, морковь и свёклу. В состав клубней топинамбура входят также белки, пектин, аминокислоты, органические и жирные кислоты. Пектиновых веществ в топинамбуре содержится до 11% от массы сухого вещества. По содержанию витаминов В^ В2, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свёклы более чем в 3 раза. Существенное отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в его клубнях белка (до 3,2% на сухое вещество), представленного 8 аминокислотами, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека: аргинин, ва-лин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, ме-тионин, триптофан, фенилаланин [Скурихин,

1987].

Морская капуста сушёная богата витаминами и минералами, так 100 г сушёной капусты содержат: витамин А — 25,0 мкг, калий —

970,0 мг, кальций — 46 мг, магний — 170 мг, натрий — 520 мг, железо — 16 мг, йод — 300 мкг марганец — 170 мг [Скурихин, 1987].

В целом все представленные растительные компоненты имеют достаточно высокую пищевую ценность и были использованы нами при выработке фаршей из пищевой рыбной продукции для функционального питания [Доронин, 2002].

Оптимизацию проводили путём моделирования составов.

Ниже представлена целевая функция и система ограничений для метода сопряжённых градиентов.

Целевая функция (ЦФ^ — стоимость рецептуры

ЦФХ = ЕШт1) шт,

(1)

1=1

с • Г Л

тт /_J кд

ЦФ2 = 1--_»=>-

Е А,

к=1

^ тт,

(2)

ЕЦт

ЦФз =

1=1

^ тт.

Е А,

1 _ 1=1_

(3)

Е А,

к=1

Критериальную оценку сбалансированности аминокислотного состава проводили используя аминокислотный состав белка эталона по шкале ФАО/ВОЗ.

Система ограничений состоит из следующих групп:

— материальный баланс по общей массе и составным частям смеси, массовые доли которых в готовом продукте регламентированы соответствующей нормативной технической документацией. Это ограничения типа «равенство»:

а) материальный баланс по общей массе смеси:

^ mD

Е т. = ——, ^ 1 1000

(4)

где Ц, т1 — цена (стоимость) единицы (руб/кг) и масса г-го компонента (кг), входящего в смесь; п — количество компонентов смеси.

При оптимизации аминокислотного состава рецептур в качестве целевой функции использован показатель утилитарности.

Целевая функция (ЦФ2) — баланс аминокислотного состава рецептуры

где п — количество компонентов смеси; тг — масса г-го компонента смеси, г; тс — масса продукта, г; О — нормативный расход смеси на 1 кг продукта, г.

б) материальный баланс по составным частям:

" тО

Е т.х.. =^—Х., (5)

^ 1 " 1000 "

где х- — массовая доля "-й составной части

в г-ом компоненте смеси

,%; Х; —

массовая

где Ст!п, — минимальный скор незаменимой аминокислоты рецептуры (смеси); А, — массовая доля к-й незаменимой аминокислоты в рецептуре, мг / 1 г белка; А,у — массовая доля ,-й незаменимой аминокислоты в белке-эталоне, мг / 1 г белка.

Целевая функция (ЦФ3) — минимальная стоимость при максимальной сбалансированности аминокислотного состава рецептуры

доля "-й составной части в смеси в готовом продукте,%; Р — нормативный расход смеси на 1 кг продукта, кг.

Индивидуальные двусторонние ограни -чения по каждой переменной.

Каждое из этих ограничений записывается в виде двойного неравенства:

т. е

тт тах

т. , т.

1 ' 1

(6)

где т1 — масса г-го компонента смеси, доли; т™п — минимальный объем использования г-го компонента, доли; тг тах — максимальный объем использования г-го компонента, доли.

Совокупность (4) — (6) образует математическую запись задачи расчёта рецептуры продукта. Решение задачи сводилось к нахождению такого набора неотрицательных значений масс компонентов смеси т!, чтобы выполнялись условия (4) — (6).

При решении оптимизационной задачи использовали данные аминокислотного состава рецептурных ингредиентов. Из полученного

Тп^у У^ШО. Уо1. 176. Р. 95-108

99

массива выбирали данные, характеризующиеся наиболее высокими показателями функции желательности, отражающей степень сбалансированности аминокислот в белках продуктов.

Для получения расчётной информации о содержании нутриентов в составе моделируемой рецептуры использовано уравнение материального баланса:

C =

Е

j=i

a..x.

ч j

Е

М

(7)

В качестве обобщённого критерия оценки качества моделируемой рецептуры использована функция желательности Харрингтона, которая обеспечивает независимость свойств частных показателей, обладающих различной размерностью и диапазоном варьируемых значений, и при этом позволяет свести в одну формулу относительные комплексные и простые единичные критерии качества:

у =k П p.

(8)

где С; — массовая доля конкретного макро-или микропитательного вещества в рецептуре; а^ — величина массовой доли г-го нутриента в ]-ом ингредиенте (компоненте); ^ — массовая доля ]-го компонента в рецептуре.

С целью моделирования наиболее сбалансированной рецептуры разделён процесс её оптимизации на два этапа. Первый — моделирование рецептуры как определение всех возможных вариантов количественного соотношения входящих в неё ингредиентов. Второй — качественная оценка и выбор нескольких наиболее оптимальных её вариантов.

где У — комплексный критерий качества; Р г — частные критерии (функции) качества.

При оптимизации рецептур пищевых продуктов питания целесообразным является применение функции желательности, использую-

щеи двухстороннее ограничение:

!

У; =

p. = exp

2C -(L

У:

+ L..

L - L .

: max : mm

(9)

(10)

Таблица 2. Результаты компьютерного моделирования фаршей с растительными добавками на основе трески

Пищевые ингредиенты Соотношение ингредиентов в фарше, % Значение функции желательности

Треска: хлеб пшеничный, замоченный 60:40 0,7594

в воде(контроль) 80:20 0,8134

Треска: грибы shiitake сушёные 60:40 0,8524

80:20 0,9801

Треска: мука пшеничная высшего сорта 60:40 0,8321

80:20 0,8615

Треска: отруби пшеничные 60:40 0,8488

80:20 0,8576

Треска: картофель 60:40 0,8552

80:20 0,9789

Треска: тыква 60:40 0,8164

80:20 0,8254

Треска: морковь 60:40 0,7675

80:20 0,8115

Треска: лук репчатый 60:40 0,7698

80:20 0,8201

где С — массовая доля i-го нутриента (пищевого вещества) в исследуемой рецептуре; L i min, Li max — границы значений эталона i-го пищевого вещества.

В табл. 2 приведены результаты компьютерного моделирования фаршей с растительными добавками на основе трески.

Результаты компьютерного моделирования указывают, что замена хлеба пшеничного на растительный наполнитель приводит к улучшению сбалансированности аминокислот в белках фаршей. Особенно это выражено для композиций: рыба: грибы, рыба: отруби пшеничные и рыба: картофель. Учитывая общее содержание незаменимых аминокислот в 100 г продукта наиболее целесообразно использование следующих растительных добавок для производства фаршей: грибы сушёные shiitake, отруби пшеничные и мука пшеничная высшего сорта. Целесообразность использования грибов сушёных shiitake, отрубей пшеничных и муки пшеничной высшего сорта подтверждается так же наличием в их составе значительного количества витаминов, макро- и микроэлементов.

Постановка общей задачи

проектирования фарша с растительными добавками на основе трески

В качестве искомых переменных использовались:

х — количество трески атлантической; х2 — количество грибов shiitake сушёных; хз — количество муки пшеничной высшего сорта;

х4 — количество отрубей пшеничных. Нами были приняты определённые ограничения по материалам, по весу в долях; по аминокислотам, мг / 1 г белка; по содержанию ва-лина, изолейцина, лейцина, лизина, треонина, триптофана, фенилаланина+тирозина, метио-нина + цистеина, белка, жира, углеводов.

В результате проведённых расчётов получены 10 вариантов рецептур, удовлетворяющих заданным условиям. Соотношение ингредиентов в полученных вариантах представлено в табл. 3.

Был проведён расчёт степени расхождения содержания незаменимых аминокислот в белке разрабатываемых рецептур и белке-эталоне. Для анализа экспериментальных данных использовались следующие показатели вариации: дисперсия (о2), среднеквадратическое отклонение (о), среднее линейное отклонение (d), коэффициент вариации (о/s), размер вариации (R) и коэффициент осцилляции (Vr). Расчётные значения показателей вариации представлены в табл. 4.

Как видно из табл. 4, с уменьшением содержания растительных компонентов в рецептуре происходит увеличение среднеквадратического отклонения, которое является мерой рассеива-

Таблица 3. Результаты решения оптимизационной задачи для фарша с растительными добавками

на основе трески

Соотношение ингредиентов, доли единицы

№ варианта Треска атлантическая грибы shiitake сушёные мука пшеничная высшего сорта отруби пшеничные

1 0,75 0,1 0,1 0,05

2 0,8 0,1 0,05 0,05

3 0,85 0,05 0,05 0,05

4 0,867 0,07 0,029 0,034

5 0,87 0,06 0,04 0,04

6 0,898 0,036 0,03 0,036

7 0,9 0,03 0,03 0,04

8 0,9 0,07 0,02 0,01

9 0,9 0,04 0,03 0,03

10 0,931 0 0,031 0,038

Таблица 4. Расчётные значения показателей вариации по разнице в содержании незаменимых аминокислот

в эталоне и разрабатываемых рецептурах

№ варианта

Е2

Значение

показателя

Е/>,%

Уг

средн.

1 128,1 11,31 9,1 41,6 33,63 1,54 8,61 21,8 42,2

2 167,7 12,94 10,64 44,7 40,33 1,69 8,16 23,8 48,5

3 198,9 14,1 11,15 43,9 45,51 1,79 8,28 25,4 53,8

4 217,0 14,73 11,63 44,5 47,45 1,81 8,47 26,0 55,9

5 213,2 14,6 11,4 42 47,16 1,74 9,54 27,0 56,7

6 239,7 15,48 12,04 44,5 50,7 1,87 8,5 27,0 59,2

7 242,0 15,6 12,15 44,8 51,04 1,88 8,39 27,1 59,4

8 244,1 15,62 12,5 45,9 50,37 1,85 9,14 27,2 59,5

9 240,3 15,5 11,99 44,2 50,7 1,86 8,69 27,1 59,4

10 268,0 16,37 12,76 45,4 54,15 1,92 8,54 28,0 62,7

Е

d

К

ния значений случайной величины относительно её математического ожидания (в данном случае, содержание незаменимых аминокислот в эталонном белке). Размах вариации, представляющий собой разность между максимальным и минимальным значениями признака, так же увеличивается.

Наилучший баланс аминокислотного состава наблюдается в вариантах рецептур, содержащих большее количество растительных компонентов. Для всех представленных вариантов рецептур скор незаменимых аминокислот превышает значение 100%, что свидетельствует об их высокой биологической ценности.

Были изучены основные физико-химические показатели контрольных [ГОСТ Р 55505—2013] и разрабатываемых фаршей. Результаты по составу фаршей на основе трески представлены в табл. 5.

Изученный аминокислотный состав белков данных океанических промысловых рыб пока-

зал, что они содержат все незаменимые аминокислоты: валин, изолейцин, лейцин, лизин, треонин, триптофан, фенилаланин+тирозин, метионин+ цистеин. Данные о содержании аминокислот, рекомендуемом суточном потреблении (РСП), а также показатель скора в треске и горбуше представлены в табл. 6.

Исследован аминокислотный состав новых рецептур фаршей. Данные о содержании аминокислот и удовлетворении суточной потребности в незаменимых аминокислотах фаршами на основе трески представлены в табл. 7 и 8.

На основе данных табл. 8 можно сделать следующие выводы:

1) В фаршах по разработанным рецептурам содержание незаменимых аминокислот по сравнению с фаршами, выработанными по действующим документам [ГОСТ Р 55505 — 2013], выше. При сравнении контрольного и образца № 1 разница составляет по: вали-ну 17,6%; изолейцину 1,5%; лейцину 34,1%;

Таблица 5. Химический состав фаршей с растительными добавками на основе трески

Показатель Содержание , %

контроль образец № 1 образец № 2 образец № 3

Содержание белка 12,7±0,6 15,8±0,6 15,6±0,4 15,8±0,6

Содержание жира 8,0±1,2 0,74±0,1 0,75±0,1 0,75±0,1

Содержание углеводов 1,7±0,3 2,8±0,4 5,0±0,5 7,0±0,6

Содержание золы 1,0±0,2 1,3±0,2 1,4±0,2 1,5±0,2

Таблица 6. Аминокислотный состав белка мышечной ткани трески и горбуши (мг / 100 г фарша)

. Треска Аминокислоты . Атлантическая РСП, % Скор, % Горбуша атлантическая РСП, % Скор, %

Аргинин 1000±70 1290±90

Валин* 900±20 47±1,2 160±4,4 1100±65 58±2,0 167±10

Гистидин 450±70 540±69

Изолейцин* 700±80 47±2,8 184±20 950±78 63±2,7 186±16

Лейцин* 1300±115 39,4±3,8 147±14 1560±115 47±3,9 138±12

Лизин* 1500±140 48±4,1 180±17 1760±133 57±3,9 168±13

Метионин 500±70 580±52

Треонин* 900±80 56±3,5 162±12 1070±60 67±3,3 192±11

Триптофан* 210±10 52±2,0 159±12 220±22 55±3,2 154±3,9

Фенилаланин 800±90 850±71

Фенилаланин+тирозин* 1300±120 49±4,7 154±2,6 1590±132 57±3,9 164±14

Аланин 900±80 1310±100

Аспарагиновая кислота 1600±120 2580±160

Глицин 650±60 1260±94

Глутаминовая кислота 2400±180 2900±200

Пролин 500±30 870±35

Серин 800±30 910±45

Тирозин 600±90 740±74

Цистеин 308±65 160±18

Метионин+ цистеин* 720±135 46±4,0 161±28 740±70 49±3,7 143±13

* Незаменимые аминокислоты.

Таблица 7. Аминокислотный состав фаршей с растительными добавками на основе трески (мг / 100 г фарша)

Аминокислоты Контроль Образец № 1 Образец № 2 Образец № 3

Аргинин 800± =58 1206±83 1193± 78 1180±65

Валин* 707±74 858±64 829± 58 802±50

Гистидин 351± 59 821±93 793±76 766±80

Изолейцин* 548± 72 557±64 537± 47 518±59

Лейцин* 1018± 48 1545±30 1509± 59 1476±41

Лизин* 1175± 70 1436±28 1398: 30 1360±29

Метионин 391± 24 245±25 240± 18 434±20

Треонин* 704±63 917±75 904±80 890±82

Триптофан* 166± 12 241±40 233± 56 226±34

Фенилаланин 631± 54 701±65 692±43 679±51

Фенилаланин+тирозин* 1026 ±50 1393±78 1376: 65 1351±58

Аланин 710± 38 896±42 886±36 880±24

Аспарагиновая кислота 1254±54 1220±88 1199± 78 1189±83

Глицин 513± 36 989±36 977± 25 961±40

Глутаминовая кислота 1920: ±111 2774±223 2786± 189 2816:144

Пролин 401± 41 473±30 470± 39 463±20

Тп^у У^ШО. Уо1. 176. Р. 95-108

103

Окончание табл 7

Аминокислоты Контроль Образец № 1 Образец № 2 Образец № 3

Серин 629±62 793±81 784±58 777±35

Тирозин 472±38 690±21 679±13 671±25

Цистеин 243±18 189±22 187±28 297±30

Метионин+ цистеин* 621±36 727±46 715±43 732±40

Сумма незаменимых аминокислот 5967±425 7675±361 7504±438 7310±343

Сумма заменимых аминокислот 7028±515 9176±697 9091±620 9036±516

* Незаменимые аминокислоты.

Таблица 8. Данные об удовлетворении суточной потребности в незаменимых аминокислотах*

Аминокислоты % от суточной потребности

Контроль Образец № 1 Образец № 2 Образец № 3

Валин 36,9±4 44,8±3,8 43,3±3,6 41,9±3,2

Изолейцин 36,8±3,5 37,4±3,8 36±6,6 34,8±2,7

Лейцин 30,9±2,8 46,9±0,7 45,8±1,8 44,8±1,2

Лизин 38±3,8 46,4±0,8 45,2±1,2 44±1,2

Треонин 44,2±3,2 57,6±0,1 56,8±3,6 56±3,9

Триптофан 41,7±3,2 60,3±4,5 58,5±3,7 56,7±3,7

Фенилаланин+тирозин 36,3±2,1 49,3±3,3 48,7±2,0 47,8±2,2

Метионин+цистеин 41,4±3,5 48,5±3,2 47,7±3,1 47±1,0

*Рекомендуемая суточная потребность взрослого человека приведена на примере женщины, работника преимущественно умственного труда, с энергозатратами 2000 ккал/сутки, в соответствии с принятыми нормами физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации.

лизину 18,2%; треонину 23,2%; триптофану 30,9%; фенилаланину+тирозину 26,3%; метионину+цистеину 14,5%. Сумма незаменимых аминокислот выше на 22,3% по сравнению с контрольным образцом.

2) Разница в содержании незаменимых аминокислот при сравнении контрольного и образца № 2 составляет по: валину 14,7%; изолейцину 2,1%; лейцину 32,6%; лизину 16%; треонину 22,1%; триптофану 28,7%; фенилаланину+тирозину 25,4%; метионину+цистеину 13%. Сумма незаменимых аминокислот выше на 20,5% по сравнению с контрольным образцом.

3) Разница в содержании незаменимых аминокислот при сравнении контрольного и образца № 3 по: валину 11,9%; изолейцину 54,1%; лейцину 5,8%; лизину 31%; треонину 20,9%; триптофану 26,5%; фенилаланину+тирозину 24%; метионину+цистеину 11,8%. Сумма не-

заменимых аминокислот выше на 17,3% по сравнению с контрольным образцом.

4) Сравнение показателей контрольного и опытных образцов показало, что все экспериментальные образцы характеризуются повышенной биологической ценностью в результате увеличения содержания минеральных веществ, которое составляет по: I — 27,5%; Са — 3,8%; К — 31,8%; Мg — 56,3% минерального состава.

Опытные образцы отличаются более высоким содержанием витаминов В2, В4, В9, РР по сравнению с контрольным образцом. Разница в содержании витаминов составляет по:

В2—94,2%; В4—86,8%; В9-77,4%; РР — 93,9%.

Сравнены показатели биохимического состава выработанных фаршей с суточной потребностью взрослого человека в пищевых веществах согласно формуле сбалансированного

питания по А. А. Покровскому [1976] и с требованиями ГОСТ Р 55577-2013.

Данные по фаршу на основе трески (обр. № 1) приведены в табл. 9.

Новые качественные характеристики фаршей, полученные благодаря включению в рецептуру небольшого количества грибов shiitake (от 3 до 10%), муки пшеничной (от 3 до 10%) и отрубей пшеничных (от 4 до 5%) позволяют отнести их к продуктам пищевым функциональным согласно требований ГОСТ Р 55577-2013. Информация об отличительных признаках и эффективности по следующим показателям:

— ограниченно калорийные;

— с высоким содержанием белка (более 20% энергетической ценности пищевого продукта обеспечивается белком);

— с низким содержанием жира (продукт содержит менее 3 г жира на 100 г продукта);

— с низким содержанием насыщенного жира (сумма насыщенных жирных кислот в продукте не превышает 1,5 г на 100 г. Не обеспечивает более 10% калорийности);

— источник омега-3 жирных кислот (не менее 0,2 г на 100 г продукта);

— источником витаминов (рибофлавина, фолиевой кислоты, никотиновой кислоты (ни-ацина) и минералов (кальция, фосфора, магния и йода), т. к. содержание их в продукте состав-

Таблица 9. Общий химический, витаминный и минеральный состав 100 г фарша с растительными добавками

на основе трески

Фарш на основе трески (образец № 1) Фактическое содержание

Показатели Требования ГОСТ Р 55577-2-013 в фарше по сравнению с требуемыми показателями ГОСТ Р 55577-2-013 Суточная норма потребления

Содержание белка 15,8± 0,6 Высокое содержание (20% энергетической ценности) Белок составляет 76% энергетической ценности 60-100 г

Содержание жира 0, 74±0,1 Менее 3 г Менее 3 г 60-100 г

Содержание омега-3 жирных кислот 0,17±0,01 Более 0,2 г 18,9% от нормы потребления в 100 г Норма от 0,9 до 3,7 г

Пищевые волокна 2, 8±0,01 3 г на 100 г продукта 0,93% 25 г

Содержание рибофлавина (витамин В2) 9,0±0,05 мг/100г 15% от суточной нормы потребления 375% 1,3-2,4 мг

Содержание холина (витамина В4) 21,0±0,08 мг / 100 г 0.04% 500-1000 мг

Содержание фолиевой кислоты (витамина В9) 22,0±0,06 15% от суточной нормы потребления 110% 0,2 мг

Содержание никотиновой кислоты, ниаци-на (витамина РР) 23,0±0,08 15% от суточной нормы потребления 100% 15-25 мг

Содержание кальция 139,5±0,1 мг / 100г 15% от суточной нормы потребления 17% 800-1000 мг

Содержание фосфора 247,5±0,1 15% от суточной нормы потребления 20% 1200-1500 мг

Содержание магния 56,3±0,06 мг / 100 г 15% от суточной нормы потребления 20% 40-450 мг

Содержание калия 240,4±0,1 15% от суточной нормы потребления 10% 2500-5000 мг

Содержание йода 27,5±0,1 Источник йода Более 100% 0,1-0,2 мг

ляет более 15% от суточной нормы потребления;

— натуральные.

Аналогичные исследования биохимических составов и их сравнения с суточной потребностью взрослого человека в пищевых веществах согласно формуле сбалансированного питания по А. А. Покровскому [1976] и с требованиями ГОСТ Р 55577—2013 проведены нами со всем выработанным ассортиментом фаршей с растительными добавками: на основе трески или горбуши, функционального продукта на основе рыбного фарша из разных видов рыб, включая пресноводные [Кутина, 2015] с различными добавками: грибы shiitake сушёные, топинамбур сушёный, ламинария сушёная и др. Все продукты соответствуют требованиями ГОСТ Р 55577—2013 по следующим показателям: ограниченно калорийные; с высоким содержанием белка; с низким содержанием жира; с низким содержанием насыщенного жира; источник омега-3 жирных кислот; источник пищевых волокон; источником витаминов (рибофлавина, фолиевой кислоты, никотиновой кислоты (ниацина) и минералов (кальция, фосфора, магния и йода).

Кроме того, вырабатываемые фарши имеют высокие органолептические показатели и конкурентные цены.

Заключение

Обоснован выбор растительных добавок при производстве фаршей из пищевой рыбной продукции для функционального питания. Данные о химическом составе растительных компонентов говорят о целесообразности использования грибов shiitake сушёных, отрубей пшеничных, муки пшеничной высшего сорта, ламинарии сушеной, топинамбура сушеного для получения продуктов повышенной пищевой ценности.

Для оптимизации рецептур применены методы численной оценки биологической ценности фаршей из пищевой рыбной продукции с учётом аминокислотного состава. Рассчитаны комбинации рецептур с использованием математических моделей, обеспечивающие сбалансированность химического состава и повышение биологической ценности.

Проведена оценка биохимического состава нового ассортимента фаршей. Установлено, что новые качественные характеристики фаршей позволяют отнести их к продуктам пищевым функциональным согласно требований ГОСТ Р 55577—2013. Информация об отличительных признаках и эффективности.

Литература

ГОСТ Р 55505 —2013. Фарш рыбный пищевой мороженый. Технические условия. М.: Стандарт. 14 с. ГОСТ Р 55577—2013. Продукты пищевые функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности. М.: Стандарт. 17 с. Доронин А.Ф., Шендеров Б.А. 2002. Функциональное питание. М.: Грант. 296 с. Кутина О.И., Могильный М.П., Шленская Т.В., Мираков И.Р., Славянский А.А., Шарова Т.Н. 2017. Функциональный продукт на основе рыбного фарша. Пат. РФ № 2634117. Бюл. № 30. Платова Л.Г., Кочеткова А.А. 2008. Применение пищевых волокон в различных группах продуктов // Бизнес пищевых ингредиентов. № 6. С. 18—20. Покровский А.А. 1976. Химический состав пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность. 236 с. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 19 апреля 2017 г. № 738-р «Об утверждении плана мероприятий по реализации Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года». Доступно через: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_

LAW_220416. 22.06.2018.

Скурихин И.М., Волгарев М.Н. 1987. Химический состав пищевых продуктов. М.: Агропромиздат.

224 с.

Указ Президента Российской Федерации от 13 мая 2017 г. № 208 «О Стратегии экономической безопасности Российской Федерации на период до 2030 года». Доступно через: http://www.consultant. ru/document/cons_doc_LAW_220416. 22.06.2018.

Поступила в редакцию 19.06.2017 г.

Принята после рецензии 09.07.2018 г.

Trudy VNIRO 2019. Vol. 176

Aquatic bioresources processing technologies

The formation of biochemical quality parameters of a new range of stuffings from the fish production with vegetable additives for functional nutrition

O.I. Kutina1, I.N. Igonina1, A.O. Driakhlov2

1 Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (FSBSI «VNIRO»), Moscow

2 Ministry of science and higher education RF, Moscow

The results of studies, the introduction of which allowed to expand the range of fish products that meet the principles of healthy eating, based on the advice of the world Health Organization (who). The functionality of the new fish products is acquired by the inclusion of vegetable additives in the composition of minced meat. The solution of optimization problems of modeling of minced meat formulations of the given biochemical composition was carried out using the method of conjugate gradients. From the resulting array we chose data characterized by the highest indicators of the desirability function, reflecting the desired indicator, for example, the degree of balance of amino acids in proteins of products. Criteria for the balance of amino acid composition were assessed using the amino acid composition of the protein standard on a scale of FAO / who. In order to simulate the most balanced formulation, the process of its optimization is divided into two stages. The first is the modeling of the formulation as a definition of all possible options for the quantitative ratio of the ingredients included in it. The second is a qualitative assessment and the choice of several of its most optimal options. Technologies and recipes of the new range of fish products are protected by patents, technical standards, have been tested in production conditions. Indicators of the studied biochemical composition of new products can be attributed to its functional food products according to the requirements of GOST R55577—2013. Food functional. Information about the distinctive features and effectiveness.

Keywords: beef of food fish products, herbal supplements, modeling formulations, biochemical indicators of quality, science-based nutritional standards, the functionality of the product.

peferences

GOST R55505—2013. Farsh rybnyy pishchevoy morozhenyy. Tekhnicheski yeusloviya. [Minced fish frozen food. Specifications]. M.: Standart. 14 s.

GOST R 55577-2013. Produkty pishchevyye

funktsionalnyye. Informatsiya ob otlichitelnykh priznakakh i effektivnosti [Food functional. Information about the distinctive characteristics and efficiency]. M.: Standart. 17 s.

Doronin A.F, Shenderov B. A. 2002. Funktsionalnoye pitaniye [Functional foods]. M.: Grant. 296 s.

Kutina O. I., Mogilnyy M. P., Shlenskaya T. V., Mirakov I.R., Slavyanskiy A.A., Sharova T.N. 2017.

Funktsionalnyy product na osnove rybnogo farsha [Functional product based on minced fish]. Pat. RF

№ 2634117. Byul. № 30.

Platova L. G., Kochetkova A. A. 2008. Primeneniye pishchevykh volokon v razlichnykh gruppakh produktov [The use of dietary fiber in various food groups] // Biznes pishchevykh ingrediyentov. № 6. S. 18—20. Pokrovskiy A.A. 1976. Khimicheskiy sostav pishchevykh produktov [The chemical composition of food products]. M.: Pishchevaya promyshlennost. 236 s. Rasporyazheniye pravitelstva RF ot 19 aprelya 2017 g. № 738-r po realizatsii Strategii povysheniya kachestva pishchevoy produktsii v Rossiyskoy Federatsii do 2030

goda [The decree of the RF government dated 19 April 2017 No. 738-R to implement the Strategy of improving the quality of food products in the Russian Federation until 2030]. Accessible via: http://www.consultant.ru/ document /cons_doc_L AW_220416 22.06.2018.

Skurikhin I.M., Volgarev M.N. 1987. Khimicheskiy sostav pishchevykh produktov[The chemical composition of food products]. M.: Agropromizdat. 224 s.

Ukaz Prezidenta RF ot 13 maya 2017 g. № 208 «O

Strategii ehkonomicheskoy bezopasnosti Rossiyskoy Federatsii na period do 2030 goda» [Strategy improve the quality of food products in the Russian Federation until 2030]. Accessible via: http://www.consultant.ru/ document/cons_doc_L AW_220416. 22.06.2018.

Table captions

Table 1. Nutritional value of plant components

Table 2. Results of computer simulation of minced meat with cod-based vegetable additives

Table 3. The results of solving the optimization problem for minced meat with cod-based vegetable additives

Table 4. Calculated values of variation indices by the difference in the content of essential amino acids in the standard

and developed formulations

Table 5. The chemical composition of minced meat with vegetable additives based on cod

Table 6. Amino acid composition of cod and pink salmon muscle protein (mg / 100 g minced meat)

Table 7. Amino acid composition of minced meat with vegetable additives based on cod (mg / 100 g of minced meat)

Table 8. Data on the satisfaction of the daily requirement for essential amino acids*

Table 9. Total chemical, vitamin and mineral composition 100 g of minced meat with vegetable additives based on cod (g)