CC BY
44
Известия ТИНРО
2011 Том 165
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ГИДРОБИОНТОВ
УДК 664.951:639.232
Т.П. Калиниченко, Г.Н. Тимчишина, А.П. Ярочкин*
Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр, 690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ НА ОСНОВЕ ПЛАВНИКОВ ЩИТОНОСНЫХ СКАТОВ
Показано, что плавники щитоносных скатов являются прекрасным сырьем для производства функциональной пищевой продукции. Установлено, что с увеличением продолжительности жизни рыбы выход плавников незначительно уменьшается, в среднем составляет 28%. В общем химическом составе с увеличением размеров и массы рыбы достоверных различий не наблюдается. Установлено, что с возрастом в хрящевой ткани происходит накопление биологически активных компонентов — гексозаминов, обладающих устойчивостью к действию высоких температур, что позволило рекомендовать плавники щитоносных скатов в качестве сырья для производства функциональной пищевой продукции длительного срока хранения — консервов и пресервов. Разработаны рецептуры продукции на основе фаршей из плавников щитоносных скатов с добавлением фарша из дальневосточных лососей и овощей, в которых в качестве стабилизаторов использованы агар или каррагинан, а в качестве консерванта в пресервах — бензойнокислый натрий. Разработанные рецептуры могут гарантировать содержание в консервах и пресервах не менее 20 % суточной потребности человека в гексозаминах, а разработанная продукция — являться функциональной пищевой продукцией по содержанию этих микронутриентов при условии использования для ее производства плавников щитоносных скатов не менее 5-летнего возраста.
Ключевые слова: щитоносный скат, гексозамины, биологически активные вещества, функциональный пищевой продукт.
Kalinichenko T.P., Timchishina G.N., Yarochkin A.P. Functional food from the fins of alaska skate // Izv. TINRO. — 2011. — Vol. 165. — P. 297-304.
Skates are cartilage fish that sets conditions for using this raw as a source of biologically active components — hexosamines for manufacturing a functional food production. The output of fins from alaska skate is estimated as 28 % on average, and the body weight depends on fish age as a power function. Chemical composition of the fins tissue doesn't depend on size and weight, but the content of hexosamines increases with age. Hydrothermal processing of the fins causes some dehydration of tissue (in 1.2-4.0 %), content of low-molecular nitrogen-containing substances and carbamide decreases, and content of nitrogen-containing protein substances increas-
* Калиниченко Татьяна Петровна, кандидат технических наук, доцент, e-mail: kalinich@tinro.ru; Тимчишина Галина Николаевна, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, e-mail: timchishgalnikol@rambler.ru; Ярочкин Альберт Павлович, доктор технических наук, заведующий лабораторией, e-mail: yarochkin@tinro.ru.
es. Hexosamines from alaska skate are stable enough and their level does not change practically after thermal processing (> 80 % of them are not destroying, by dry weight). The high content of hexosamines allows to use the alaska skate as a raw material for functional food that provides a human organism by micronutrients necessary for restoration of connecting tissues, articular liquid, tendons, cartilage tissue.
Recipes of canned fish and preserves from the alaska skate fins with addition of forcemeat from salmons and vegetables are proposed. Agar is used as stabilizer for the tinned production, and for the preserves — both agar and carrageenan could be used as a binding agent and sodium benzoat as a conserving agent. The developed products from alaska skate fins can provide about 20 % of daily requirements of a human in hexosamines. The products manufactured from 5-year-old and elder skates with weight > 1.5 kg have the highest content of micronutrients and could be considered as a functional food.
Key words: alaska skate, hexosamine, biologically active substance, functional food.
Введение
Щитоносные скаты широко распространены в дальневосточных морях (Дол-ганов, 1999) и являются обычными объектами прилова во многих промыслах. Так, при ярусном лове трески в Западно-Беринговоморской зоне количество скатов может составлять в различные периоды от 0,7 до 9,2 % массы трески (Ермаков и др., 2006), а в Приморье скатов ловится значительно больше трески (Дол-ганов, 1999). В среднем по всем видам орудий лова доля прилова скатов в весовом выражении составляет 6,4 % (Смирнов, Семенов, 2008). В настоящее время прилов чаще всего просто выбрасывают за борт. Объемы непромысловой добычи гидробионтов в мире оценивают в 17,9-39,5 млн т в год (Hall et al., 2000), что является одной из причин, обусловливающих необходимость перехода от системы одновидовых промыслов к многовидовым. Приловы следует рассматривать как полноценное сырье (Бочаров, 2004), поэтому важной задачей технологов в настоящее время является изучение малоценных и неиспользуемых видов рыб, входящих в состав прилова, и создание технологий получения из них пищевой или другой ценной продукции.
На пищевые цели скатов в России не используют, кроме колючего ската, обитающего в Баренцевом море (Корчунов, 2004). Разработка технологий переработки скатов дальневосточных морей для производства пищевой продукции обеспечит возможность обработки неиспользуемых объектов многовидовых уловов и сокращение выбросов или организацию промысла скатов, который вполне возможен и рентабелен (Смирнов, Семенов, 2008).
Проведенные нами ранее исследования щитоносных скатов позволили установить, что они являются безопасным сырьем для производства пищевой продукции, причем без предварительного отмачивания мяса, как это рекомендовано для колючего ската (Корчунов, 2004; Калиниченко и др., 2010).
Целью данной работы являлось установление наличия биологически активных компонентов в щитоносных скатах и возможности производства на их основе функциональных пищевых продуктов.
Функциональные пищевые продукты — новое направление в производстве продуктов питания. В соответствии с принятым в настоящее время определением (ГОСТ Р 52349-2005) функциональный пищевой продукт — это пищевой продукт, предназначенный для систематического потребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов. Различные категории функциональных пищевых продуктов или естественно содержат функциональный ингредиент в требуемых количествах, или могут быть дополнительно обогащены каким-либо функциональным ингредиентом (Roberfroid, 2002).
Скаты относятся к хрящевым рыбам, высокое содержание в них хрящевой ткани предопределило поиск в их составе биологически активных компонентов — гексозаминов, являющихся обычным компонентом хрящей (Пат. РФ № 2250047), — и создание функциональной пищевой продукции на их основе.
Наибольшее значение среди гексозаминов — производных гексоз, содержащих аминогруппу вместо одной из гидроксильных групп, имеет глюкозамин. Он является активным ингредиентом хондропротекторных препаратов, которые стимулируют хондроциты к выработке протеогликанов, ответственных за механическую функцию хряща (Бадокин, 2003). Таким образом, глюкозамины участвуют в построении хрящевой ткани, но при этом они обладают широким спектром действия и, помимо хряща, участвуют в образовании сухожилий, суставной жидкости, соединительной ткани кожи, костей и т.д. По мнению многих ведущих нутрицеологов мира — это лучшее средство для лечения остеоартроза.
Материалы и методы
Объектами исследований являлись щитоносные скаты — Bathyraja parmifera (Rajidae), выловленные в Охотском море, хранившиеся при температуре минус 18 оС в течение 2 мес.
Для исследований химического состава готовили среднюю пробу плавников скатов, в которую входили все ткани, составляющие плавники, а именно: покровная, мышечная, хрящевая.
Общий азот и азот небелковый определяли на автоматическом анализаторе азота Kjeltec Auto Analyzer (Швеция), подготовку проб проводили в соответствии с требованиями метода Кьельдаля (Лазаревский, 1976). Содержание воды определяли методом высушивания, азота летучих оснований — титриметричес-ким методом (ГОСТ 7636-85). Определение содержания гексозаминов проводили в соответствии с требованиями фармакопейной статьи (ФС 42-1286-99).
Определение мочевины (карбамида) осуществляли уреазным фенол-гипохло-ритным методом (Chaney et al., 1962). Экстрагирование карбамида из измельченной средней пробы плавников проводили дистиллированной водой при постоянном встряхивании. Белки осаждали через 0,5 ч после начала встряхивания, используя трихлоруксусную кислоту в конечной концентрации 4 %. Общее время экстрагирования составляло 3 ч, после чего объем доводили до метки и отфильтровывали. Раствором гидроокиси натрия устанавливали значение рН 7,0 — оптимальное для действия уреазы. Затем дистиллированной водой доводили разведение начального экстракта до 10-кратного, что обеспечивало концентрацию мочевины в растворе, при которой значения оптической плотности не выше 0,9 — условие сохранения линейной зависимости оптической плотности от концентрации мочевины в растворе. рН измеряли на приборе Microprocessor pH Meter (Hanna instrument).
Влияние термообработки на изменения химического состава изучали после выдерживания плавников в кипящей воде в течение 20 мин.
Для математической обработки экспериментальных данных использовали компьютерную программу Microsoft Excel.
Результаты и их обсуждение
Строение тела щитоносных скатов, как и всех других представителей сем. Rajidae, таково, что более 60 % мяса ската находится в плавниках (крыльях), а оставшееся — крайне трудно отделить от тушки (Корчунов, 2004). Поэтому естественно и целесообразно для изготовления пищевой продукции использовать именно плавники.
Проведенные нами исследования выхода плавников в зависимости от размерно-массовых характеристик щитоносных скатов свидетельствуют, что у мелких рыб (до 1,4 кг) выход плавников в среднем составляет 30,5 %, у средних (1,44-3,48 кг) — 28,7 %, у крупных (больше 4,0 кг) — 28,0 % (табл. 1).
Таблица 1
Выход плавников в зависимости от продолжительности жизни щитоносных скатов, %
Table 1
Relative weight of the alaska skate fins (%) in dependence on its age
Возраст, год Длина, см Масса рыбы, г Масса плавников, г Выход плавников
2 32,0-39,0 34,9 200-440 320 60-120 95 27,3-33,3 30,0
3 43-49 46 600-880 725 160-340 228 25,7-38,6 30,9
4 50,0-59,5 54,0 860-1400 1127 220-480 344 25,0-37,3 30,4
5 60,0-68,5 62,2 1440-2160 1748 360-720 519 21,7-34,6 28,6
6 72,0-79,0 74,3 3220-3480 3350 880-1000 965 27,3-9,9 28,8
> 6 - 4600-15400 7500 1320-4210 2100 27,3-28,8 28,0
Примечание. Над чертой — пределы значений; под чертой — среднее значение.
Зависимость увеличения массы тела с возрастом у щитоносных скатов наиболее близко описывается степенной функцией (см. рисунок), имеющей следующую формулу:
У = 0,0634 X2,0269,
где У — масса щитоносного ската, кг; X — возраст щитоносного ската, год.
♦
♦
♦ ♦
♦
I t
т
Коэффициент достоверности аппроксимации R2 = 0,9832.
Зависимость массы щитоносных скатов от продолжительности жизни
Dependence of alaska skate weight on its age
0 2 4 6 8 10 12
Возраст, год
В общем химическом составе плавников с увеличением размеров и массы рыбы достоверных различий не наблюдается, отмечены некоторые колебания содержания воды, общего, небелкового азота, мочевины, азота летучих оснований без определенных зависимостей (табл. 2). Однако установлено, что с возрастом в хрящевой ткани щитоносных скатов происходит накопление гексозами-нов: 2 года — 0,040 % сырой массы, 3 года — 0,132, 4 года — 0,238, 5 лет — 0,301 % сырой массы. В средней пробе плавников щитоносных скатов также обнаружено закономерное возрастание количества биологически активных компонентов с увеличением продолжительности жизни скатов (табл. 3).
Термообработка является обязательным процессом во многих производствах пищевой продукции из гидробионтов, в том числе при производстве продукции длительного срока хранения — консервов или пресервов. Поэтому нами исследовано влияние термической обработки на биологически активные компоненты плавников щитоносных скатов.
Таблица 2
Общий химический состав плавников щитоносных скатов различных возрастных групп
Table 2
General chemical composition of the alaska skate fins tissue for different age groups
Возраст, год Вода, % N б , %щ мг/100 г Карбамид, мг/100 г N , , л.о. мг/100 г РН
3 85,3 ± 0,3 2,155 ± 0,005 1380± 10 1370±93 34,4 7,36
4 86,5 ± 0,2 2,317 ± 0,035 1444± 21 1423 ± 67 34,4 7,40
5 86,9 ± 0,3 2,417 ± 0,059 1241± 23 1231 ± 31 34,4 7,44
6 86,1 ± 0,2 2,453 ± 0,047 1690 ± 18 1652±59 35,7 7,29
7 87,0 ± 0 2,320 ± 0,028 1460 ± 9 1459 ± 105 34,4 7,45
8 82,9 ± 0,1 2,880 ± 0,010 1398 ± 8 1317 ± 57 32,9 6,92
Таблица 3
Количество гексозаминов в плавниках различных возрастных групп щитоносных скатов, % сухой массы
Table 3
Percentage of hexosamines in fins of different age groups of alaska skates (dry weight)
Возраст, год Длина, см Масса, г Содержание гексозаминов
4 57,0 1260 1,93
5 61,0-62,5 1440-2040 2,30
6 72,0-79,0 3220-3480 2,83
8 - - 2,91
В процессе гидротермической обработки происходит некоторое обезвоживание тканей, количество воды снижается на 1,2-4,0 %, за счет чего происходит концентрирование азотсодержащих белковых веществ, и уменьшается содержание небелковых азотсодержащих — за счет экстрагирования (табл. 4). Мочевина прекрасно растворяется в воде (Справочник ..., 1991) и при гидротермической обработке плавников экстрагируется в раствор и гидролизуется в количестве от 10 до 40 % (см. табл. 2 и 4).
Таблица 4
Химический состав плавников щитоносных скатов после гидротермической обработки
Table 4
Chemical composition of the alaska skate fins after hydrothermal processing
Возраст, год Вода, % N б , %общ мг/100 г Карбамид, мг/100 г N^, мг/100 г рН
4 85,30 ± 0,30 2,470 ± 0,014 875 ± 6 871 ± 89 35,7 7,55
5 83,70 ± 0,07 2,510 ± 0,010 1130± 14 1123 ± 15 35,7 7,45
6 83,30 ± 0,10 2,613 ± 0,048 1130± 18 1056 ± 47 35,7 7,43
7 83,50 ± 0,20 2,585 ± 0,021 1150 ± 5 1124±41 45,4 7,63
8 78,90 ± 0,10 3,575 ± 0,021 1250 ± 0 1218 ± 31 41,3 7,03
Гексозамины щитоносных скатов достаточно устойчивы. После термической обработки плавников содержание гексозаминов в них остается практически на том же уровне (табл. 5). Пересчет на сухую массу свидетельствует, что более 80 % гексозаминов остаются неразрушенными.
Высокое содержание гексозаминов предопределило возможность использования щитоносных скатов в качестве сырья для создания функциональных пищевых продуктов, обеспечивающих потребности организма в микронутриентах, необходимых для восстановления соединительной ткани, суставной жидкости, сухожилий, хрящевой ткани.
Биологически активные компоненты щитоносных скатов — гексозамины — достаточно устойчивы, и проведенные исследования позволили рекомендовать этот вид сырья для производства функциональных пищевых продуктов в техно-
логиях, включающих водную высокотемпературную обработку, при которой происходит разложение и/ или экстрагирование карбамида, а количество биологически активных компонентов остается на достаточно высоком уровне.
Предварительные исследования показали, что в натуральных консервах из плавников щитоносных скатов образуется большое количество бульона темного цвета. Жидкая часть таких консервов составляет 43 % из-за высокой обводненности мяса скатов. Окрашивание бульона в темный цвет происходит за счет пигментов кожи, которая у скатов серо-коричневая, а может быть с еще более темными пятнами (Фадеев, 2005). Кроме того, на коже имеются плотные минеральные образования, которые в консервах воспринимаются как струвиты и создают неприятные ощущения при разжевывании. Поэтому в дальнейших исследованиях по созданию продукции из щитоносных скатов использовали обесшкуренные плавники, а для связывания большого количества воды вносили загустители — желирующие агенты, такие как агар или каррагинан.
В настоящее время перспективным направлением в развитии функциональных пищевых продуктов из гидробионтов, в том числе фаршевых, считают создание комбинированных продуктов и введение в их состав овощей, которые позволяют улучшить вкусовые качества получаемой продукции (Антипова и др., 2003; Студенцова, 2003).
Нами предложены консервы и пресервы на основе фаршей из плавников щитоносных скатов с добавлением фарша из дальневосточных лососей (кета или горбуша) и овощей (лук, морковь, красный болгарский перец). В консервированной продукции стабилизатором является агар, в пресервах могут быть применены в качестве водосвязующих агентов как агар, так и каррагинан, а в качестве консерванта используется бензойнокислый натрий.
Регламентируемое, т.е. гарантируемое производителем, содержание микро-нутриентов в обогащенном продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения за счет данного продукта 20-50 % средней суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления функционального продукта (Сокол и др., 2007). Адекватный уровень потребления глюкозамина (глю-козамина сульфата) — 0,5 г/сут (Рекомендуемые уровни ..., 2004).
Разработанные рецептуры продуктов на основе плавников щитоносных скатов могут гарантировать содержание в консервах и в пресервах не менее 20 % суточной потребности человека в гексозаминах, а продукция может являться функциональной пищевой по содержанию этих микронутриентов при условии использования для ее производства скатов не менее 5-летнего возраста. Скаты такого возраста обычно имеют массу более 1,5 кг (см. рисунок), а их плавники содержат в своем составе необходимое количество гексозаминов.
Консервированную функциональную пищевую продукцию на основе плавников щитоносных скатов целесообразно фасовать в банку № 1 вместимостью 100 г. Употребление в пищу потребителем содержимого одной банки гарантирует в этом случае поступление в организм не менее 20 % суточной потребности в гексозаминах. Для фасования пресервов выбрали стеклянную банку такой же вместимости типа "твистофф", которая пользуется вниманием в связи с ее гигиеничностью, декоративностью, удобством потребления продукта. Закатывание
Таблица 5 Влияние гидротермической обработки на содержание гексозаминов в плавниках щитоносных скатов, % общей массы
Table 5
Loss of hexosamines in the alaska skate fins after hydrothermal processing, % of wet weight
Возраст, Плавники
год мороженые термообработанные
4 0,26 0,24
5 0,30 -
6 0,36 0,35
7 0,30 0,33
8 0,50 0,57
банки по типу "твистофф" позволяет провести герметичную укупорку непосредственно после фасования, в горячем виде (Анфилов, Мангутова, 2003).
Цвет продукции, как консервов, так и пресервов, приятный розовый, с вкраплениями овощей. Цвет пресервов несколько ярче по сравнению с консервами, что связано с отсутствием при изготовлении пресервов процесса стерилизации, во время которой происходит незначительное обесцвечивание. Консистенция — нежная, вкус — свойственный, рыбный, гармонирующий со вкусом овощей, облагороженный пикантностью болгарского перца.
Заключение
В результате проведенных исследований показано наличие в щитоносных скатах биологически активных веществ — гексозаминов, количество которых увеличивается в зависимости от продолжительности жизни рыбы. Установлено, что гексозамины щитоносных скатов достаточно устойчивы и в результате гидротермической обработки остаются не разрушенными не менее 80 % этих веществ от уровня первоначального содержания.
Установлена возможность производства функциональной пищевой продукции продолжительного срока хранения из щитоносных скатов. Определены два варианта такой продукции. Одним вариантом являются консервы, другим — пресервы. Предложенная функциональная пищевая продукция изготавливается на основе обесшкуренных плавников, в своем составе содержит смесь мышечной и хрящевой тканей щитоносных скатов, мяса лососевых рыб и овощей, производится путем измельчения компонентов.
Продукция обогащена биологически активными компонентами, входящими в состав хрящевой ткани скатов, и по содержанию глюкозаминов является функциональной пищевой продукцией, обеспечивающей физиологические потребности организма в этих микронутриетах, участвующих в восстановлении суставной жидкости, соединительной ткани, сухожилий, хрящей. Для обеспечения в составе продукта заданных количеств биологически активных компонентов необходимо для производства продукции использовать скатов не менее 5-летнего возраста.
Список литературы
Антипова Л.В., Толпыгина И.Н., Батищев В.В. Функциональные продукты на основе рыбного фарша и овощей // Изв. вузов. Сер. Пищ. технология. — 2003. — № 1. — С. 32-34.
Анфилов О.В., Мангутова Л.И. Будущее за упаковкой "ЕВРОТВИСТ" // Масла и жиры. — 2003. — № 6. — С. 13.
Бадокин В.В. Медикаментозная терапия первичного (идеопатического остеоарт-роза) // Рус. мед. журн. — 2003. — Т. 11, № 5. — С. 243.
Бочаров Л.Н. Перспективный подход к обеспечению населения продуктами рыболовства // Изв. ТИНРО. — 2004. — Т. 138. — С. 3-18.
ГОСТ 7636-85 Рыба, морские млекопитающие, морские позвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. — М. : Госстандарт, 1985. — 142 с.
ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые функциональные. Термины и определения. — М. : Стандартинформ, 2005. — 8 с.
Долганов В.Н. Запасы скатов дальневосточных морей России и перспективы их промыслового использования // Изв. ТИНРО. — 1999. — Т. 126. — С. 650-652.
Ермаков Ю.К., Калиниченко Т.П., Тимчишина Г.Н. и др. Видовой, размерно-массовый и химический состав прилова при ярусном промысле трески // Рыбовод. и рыб. хоз-во. — 2006. — № 10. — С. 2-14.
Калиниченко Т.П., Тимчишина Г.Н., Ярочкин А.П. Технохимическая характеристика щитоносного ската и возможность его использования как нового вида сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2010. — № 10. — С. 64-66.
Корчунов В.В. Разработка технологии колючего ската для пищевых целей : авто-реф. дис. ... канд. техн. наук. — Мурманск, 2004. — 24 с.
Лазаревский A.A. Технохимический контроль в рыбообрабатывающей промышленности : монография. — М. : Пищепромиздат, 1976. — 518 с.
Пат. РФ № 2250047 С1 A 23L 1/30, 1/325 Пищевой общеукрепляющий профилактический продукт из хрящевой ткани гидробионтов и способ его получения / Пивненко Т.Н., Клычкова Г.Ю., Ковалев H.H. и др. — Заявл. 18.11.2003. — Опубл. 20.04.2005. — CD 2005.
Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04. — Оренбург : РИК ГОУ ОГУ, 2004. — 36 с.
Смирнов A.A., Семенов Ю.К. Новые данные о промысловых скоплениях щитоносного ската Bathyraja parmifera в северной части Охотского моря // Рыб. хоз-во. — 2008. — № 6. — C. 53-55.
Сокол Н.В., Храмова Н.С., Гайдукова Н.Г. Как сделать простой продукт функциональным : Науч. журн. КубГАУ. — 2007. — № 31(7). — 12 с.
Справочник биохимика : пер. с англ. / Досон Р., Элиот Д., Элиот У., Джонс К. — М. : Мир, 1991. — 544 с.
Студенцова H.A. Перспективы развития функциональных продуктов питания из рыбного сырья // Рыб. хоз-во. — 2003. — № 4. — C. 57-59.
Фадеев Н.С. Справочник по биологии и промыслу рыб северной части Тихого океана. — Владивосток : ТИНРО-центр, 2005. — 366 с.
ФС 42-1286—99 Определение гексоз и сульфат ионов : Государственная фармакопея. — 1999. — IX издание, вып. 2.
Chaney A.L., Marbach E.P. Modified Reagents for Determination of Urea and Ammonia // Clin. Chem. — 1962. — Vol. 8. — P. 130-132.
Hall M.A., Alverson D.L., Metuzals K.I. By-catch: Problems and solutions // Mar. Pollut. Bull. — 2000. — № 1-6. — P. 204-219.
Roberfroid M.B. Function foods: concepts and application to inulin and oligofructose // British Journ. of Nutrition. — 2002. — May, Suppl. 2. — P. 139-143.
Поступила в редакцию 28.01.11 г.
