CC BY
3С.Н. Максимова, д-р техн. наук, проф., e-mail: maxsvet61@mail.ru С.Ю. Пономаренко, аспирант, e-mail: svetulie555@mail.ru
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет
(Дальрыбвтуз), г. Владивосток
УДК637.522
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХИТОЗАНА В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ МОРОЖЕНОЙ САРДИНЫ ТИХООКЕАНСКОЙ (ИВАСИ)
Консервирование рыбы холодом - один из самых распространенных способов консервирования, позволяющий максимально сохранить нативные свойства сырья. Особенно важно это для отдельных видов рыб, характеризующихся высоким содержанием жира и активностью ферментов. К таким рыбам относится сардина тихоокеанская (иваси). С целью совершенствования технологии замораживания сардины предложено предварительное охлаждение рыбы в растворе водорастворимого хи-тозана. Экспериментально установлена рациональная концентрация хитозана в растворе - 3%. Научно обосновано соотношение рыбы и охлаждающей среды, составляющее 1:3. Сардина тихоокеанская, замороженная по усовершенствованной технологии, имеет пролонгированный срок хранения -18 мес.
Ключевые слова: сардина тихоокеанская, замораживание, предварительное охлаждение, хито-
зан.
S.N. Maksimova, Dc. Sc. Engineering, Prof.
S.Yu. Ponomarenko, P.G.
USE OF CHITOSAN IN IMPROVING THE TECHNOLOGY OF FROZEN PACIFIC SARDINE (IVASI)
Fish cold preservation is one of the most common preservation methods that allow you to preserve the native properties of raw materials as much as possible. This is especially important for certain fish species that are characterized by high fat content and enzyme activity such as Pacific sardine (Ivasi). In order to improve the technology of sardine freezing, it is proposed to pre-cool the fish in an aqueous solution of chi-tosan. The rational concentration of chitosan solution - 3% was experimentally established. The ratio of fish to the cooling medium is scientifically justified, which is 1: 3. Frozen Pacific sardine with the use of advanced technology, has a prolonged shelf life of 18 months.
Key words: Pacific sardine, freezing, pre-cooling, chitosan.
Введение
Обеспечение населения рыбной продукцией, отличающейся высоким качеством, привлекательным внешним видом и отвечающей требованиям безопасности, является важной задачей, стоящей перед рыбной отраслью.
Предохранить водные биологические ресурсы (ВБР) и готовую продукцию из них от порчи можно путем применения различных способов консервирования. Одним из наиболее распространенных является консервирование ВБР с использованием холодильных технологий. Несмотря на постепенно увеличивающийся выпуск охлажденных ВБР, доля замороженных продуктов составляет более 60 % от всего объема выпускаемой рыбной продукции. Данный факт в первую очередь связан с удаленностью районов промысла и слабой логистической базой рыбной отрасли. Несомненным преимуществом мороженой продукции из ВБР по сравнению с охлажденной является длительный срок хранения - до 1 года (при соблюдении условий, достигнутых при замораживании). Следует отметить, что в течение длительного хранения в мороженой рыбной продукции происходит ряд биохимических изменений, влияющих на ее качественные свойства: денатурация белков, разрушение пигментов и витаминов, окисление
липидов. С целью сохранения качества охлажденной и мороженой рыбной продукции применяются различные технологические приемы. Например, в последнее время хорошо себя зарекомендовали для охлаждения рыбы льдосолевые системы (бинарный лед), позволяющие сохранить ее нежную консистенцию [1]. Использование снегообразного диоксида углерода при холодильной обработке неразделанной рыбы обеспечивает значительное сокращение продолжительности охлаждения [2].
Объектом исследований в данной работе являлась сардина тихоокеанская (иваси). Данный ресурс в настоящее время перспективен с точки зрения добычи, а высокое содержание жира в сардине -одна из причин снижения ее качества в ходе холодильного хранения. С целью минимизации потери качества охлажденной или мороженой рыбы при хранении целесообразно использовать приемы барьерной технологии. Барьером может выступать природный биополимер хитозан, обладающий рядом структурно-механических, химических и биологических свойств, позволяющих применять его в пищевой технологии в качестве адгезива, консерванта, антиоксиданта и биологически активного вещества.
Цель настоящей работы - совершенствование технологии мороженой сардины тихоокеанской (иваси) путем использования хитозана в составе охлаждающей среды при предварительном охлаждении рыбы.
Материалы и методы
В научных исследованиях в качестве основного материала использовали сардину тихоокеанскую (иваси) Sardinops melanostictus, размером от 18 до 20 см, выловленную в летний период 2018 г. в Южно-Курильском промысловом районе, соответствующую ТУ 9242-37100472012-2015 «Сардина иваси сырец».
В качестве барьерного средства в работе применяли водорастворимый хитозан с молекулярной массой (ММ) 40 кДа (ТУ 9289-067-00472124-03), произведенный ООО «Биопрогресс» (г. Москва).
Органолептическую оценку исследуемых объектов выполняли по ГОСТ 7631 -2008 и по результатам дегустационных совещаний.
Измерение температуры осуществляли с помощью электрического термометра Checktemp 1 HI 98509 (погрешность ±0,3° С).
Приготовление раствора хитозана осуществляли путем внесения расчетного количества биополимера в воду и тщательного перемешивания до полного растворения.
Реологические показатели (вязкость) раствора хитозана определяли на реолографе (Reolograph Sol-535, Toyoseki Ltd.).
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) оценивали по ГОСТ 10444.15-94
Результаты и их обсуждение
С учетом биохимических особенностей сырья при совершенствовании технологии замораживания сардины тихоокеанской (иваси) предложено введение операции предварительного охлаждения с применением охлаждающей среды, в состав которой включен хитозан, обладающий барьерными и адгезивными свойствами [3]. Используемая водорастворимая форма хи-тозана отличается повышенной вязкостью, что является благоприятным фактором для применения его в качестве охлаждающей среды. Хитозан способен осаждаться на поверхности рыбы при ее погружении в раствор биополимера, проявляя при этом антиокислительные, антимикробные свойства и обеспечивая пролонгированное хранение готовой продукции.
На первом этапе исследований определяли рациональную концентрацию растворов хи-тозана в диапазоне температур, оптимальном для достижения заданной температуры рыбы (от минус 1 до 0 °С). Концентрацию хитозана определяли как с учетом его барьерных свойств, так и пригодности охлаждающей среды (ее консистенции) для технологических манипуляций. При подготовке охлаждающей среды раствор хитозана перемешивали для получения однородной массы.
Функцией отклика являлась консистенция охлаждающей среды, полученной с применением хитозана (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика консистенции охлаждающей среды из растворов хитозана
Концентрация хитозана в растворе, % Температура охлаждающей среды, °С
минус 1 °С минус 0,5 °С 0 °С
1 твердая (лёд) жидкая, с крупными кристаллами льда жидкая, с мелкими редкими кристаллами льда
2 твердая (лёд) жидкая, с множественными мелкими кристаллами льда жидкая, с мелкими кристаллами льда
3 твердая (лёд) густая, однородная, с множественными мелкими кристаллами льда густая, однородная, с мелкими кристаллами льда
4 твердая (лёд) твердая (лёд) густая, неоднородная, с крупными кристаллами льда
Как видно из данных таблицы 1, консистенция растворов с концентрациями хитозана 1 и 4 % при средней заданной температуре (минус 0,5 °С) не соответствовала заданным свойствам охлаждающей среды [4]. При такой же температуре растворы хитозана, содержащие 2 и 3 % биополимера, характеризовались как более технологичные (приемлемые по консистенции) при использовании в технологии охлаждения рыбы. Поэтому для дальнейших исследований использовали раствор хитозана с концентрацией биополимера 3 %. Поскольку в работе впервые использовали водорастворимый хитозан ММ 40 кДа, который представляет собой биополимер, обладающий, в отличие от других водорастворимых форм хитозана, адгезионными свойствами, определяли вязкость его раствора. Экспериментально установленная величина вязкости 3%-ного раствора хитозана ММ 40 кДа составила 94,2 Па-с (для сравнения: вязкость растворов других водорастворимых форм хитозана - 0 Па-с). Данную характеристику хитозана следует учитывать при определении выхода готовой рыбной продукции.
Для определения рационального соотношения рыбы и охлаждающей среды, а также продолжительности процесса предварительного охлаждения измеряли температуру в толще рыбы после ее погружения в охлажденный раствор хитозана (табл. 2). Начальная температура в толще рыбы составляла 15 °С, окружающая среда в условиях эксперимента имела температуру 3 ± 2 °С.
Таблица 2
Изменение температуры (°С) в толще рыбы при разных соотношениях рыбы и охлаждающей среды (концентрация раствора хитозана 3 %)
Продолжительность Соотношение рыбы и охлаждающей среды
выдерживания
в охлаждающей среде, мин 1 : 2 1 : 3 1 : 4
0 15,0 15,0 15,0
8 12,3 6,3 7,0
13 10,0 3,2 3,0
18 8,2 1,2 1,7
23 5,3 0,8 0,7
28 3,0 0,4 0,6
33 2,4 0,2 0
38 1,6 0 0
Изменение массы рыбы по-
сле выдерживания в охла- 3,1 3,8 5,9
ждающей среде, %
Экспериментально в условиях промысла установлено, что сардина тихоокеанская (иваси) при температуре ниже 5 °С постепенно обездвиживается, а по достижении 1 °С - «засыпает». В связи с этим охлаждение сардины осуществляли до достижения температуры рыбы 1 °С.
Как свидетельствуют полученные результаты, при использовании соотношения охлаждаемого объекта и охлаждающей среды 1:4 наблюдалось увеличение массы рыбы на 5,9 %. Поскольку оставшийся на поверхности рыбы раствор хитозана косвенно можно рассматривать как глазурь, количество которой ограничено нормативными документами до 5 %, посчитали нецелесообразным использовать данные технологические параметры при предварительном охлаждении рыбы.
При соотношении рыбы и охлаждающей среды 1:2 минимальная температура составляла 1,6 °С, что недостаточно для охлаждения сардины тихоокеанской (иваси).
Полученные данные согласуются с результатами научных исследований по обоснованию условий хранения сардины-сырца второго подхода 1972-1995 гг. [5, 6].
Таким образом, наиболее рациональными условиями для получения охлаждающей среды при предварительном охлаждении сардины тихоокеанской (иваси) перед замораживанием являются следующие: концентрация раствора хитозана - 3 %; соотношение «рыба и охлаждающая среда» - 1:3. При данном соотношении наиболее быстро происходило понижение температуры, а количество охлаждающей среды на поверхности рыбы не превышало нормативных значений. Рекомендуемая продолжительность охлаждения в указанных условиях составляла от 25 до 30 мин.
На основании экспериментальных исследований составлена и представлена на рисунке технологическая схема замораживания сардины тихоокеанской (иваси) с ее предварительным охлаждением (рис.).
Рисунок - Технологическая схема замораживания сардины тихоокеанской (иваси)
с ее предварительным охлаждением 22
Предварительно охлажденную рыбу укладывали в ящики с пленкой. Замораживание осуществляли в воздушных морозильных камерах. Воздушное замораживание обеспечивает оптимальную скорость процесса и высокое качество готовой продукции [7]. Температура окружающей среды составляла не выше минус 25 ± 2 °С, продолжительность замораживания - не более 4 ч. При заданных условиях температура в толще блока по окончании процесса замораживания - не выше минус 25 °С.
Для обоснования сроков хранения мороженой рыбы готовили несколько образцов: рыбу, замороженную без предварительного охлаждения; рыбу, замороженную с предварительным охлаждением в охлажденной воде; рыбу, замороженную с предварительным охлаждением в охлажденном растворе хитозана.
Динамика микробиологических показателей в процессе хранения представлена в таблице 3.
Таблица 3
Изменение КМАФАнМ при хранении мороженой рыбы
Сардина тихоокеанская (иваси) мороженая Динамика изменения численности микроорганизмов, мес.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Рыба, замороженная без предварительного охлаждения сч О V сч О V гя о гя о го" гя о гя о 00 ^ о О V, - -
Рыба, замороженная после предварительного охлаждения в охлажденной воде сч О V сч О V сч О гя О Т с-"4 гя о 00 ^ о ^ о V, 00 тг 1Л О V, - -
Рыба, замороженная после предварительного охлаждения в охлажденном растворе хитозана сч О V сч О V сч О V гч О V гч О V гч О V гч О V гч О V, го" гя О о
Поскольку по истечении 12 мес. хранения микробиологические показатели первых двух образцов (контрольных) превысили нормативные значения «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», осуществляли органолептическую оценку как контрольных, так и экспериментального образцов мороженой рыбы.
Органолептические показатели мороженой сардины тихоокеанской (иваси) после 12 мес. хранения представлены в таблице 4.
Таблица 4
Органолептические показатели мороженой сардины тихоокеанской (иваси)
после 12 мес. хранения
Сардина тихоокеанская (иваси) мороженая Характеристика
Рыба, замороженная без предварительного охлаждения Внешний вид: рыба целая, с незначительными повреждениями кожного покрова. Цвет: поверхности - серый, местами желтый; мяса - светло-бежевый; жабр - темно-коричневый. Вкус: свойственный данному виду рыбы (после тепловой обработки), с незначительной горечью. Запах: окисленного жира (незначительный). Консистенция: сухая, рыхлая.
Продолжение таблицы 4
Рыба, замороженная после предварительного охлаждения в охлажденной воде Внешний вид: рыба целая, с незначительными повреждениями кожного покрова. Цвет: поверхности - светло-серый, местами желтый; мяса - светло-бежевый; жабр - светло-коричневый. Вкус: свойственный данному виду рыбы (после тепловой обработки), с незначительной горечью. Запах: окисленного жира (незначительный). Консистенция: рыхлая.
Рыба, замороженная после предварительного охлаждения в охлажденном растворе хитозана Внешний вид: рыба целая, без видимых повреждений. Цвет: поверхности - серебристо-серый, местами темно-серый; мяса - светло-серый; жабр - темно-красный. Вкус: свойственный данному виду рыбы (после тепловой обработки). Запах: без посторонних запахов. Консистенция: сочная.
Как видно из представленных результатов, значения КМАФАнМ по окончании 12 мес. хранения позволяют рассчитывать на более длительный срок хранения (до 18 мес.) сардины тихоокеанской (иваси), замороженной по усовершенствованной технологии, которая предполагает предварительное охлаждение в охлажденном 3%-ном растворе водорастворимого хи-тозана. Рыба, замороженная без предварительного охлаждения, к окончанию срока хранения (12 мес. ) характеризуется невысокими органолептическими показателями и пограничными значениями КМАФАнМ.
Заключение
Таким образом, обоснована целесообразность использования в технологии мороженой сардины тихоокеанской (иваси) предварительного охлаждения в охлажденном 3%-ном растворе водорастворимого хитозана при соотношении рыбы и охлаждающей среды 1:3 до температуры 0,5±0,2 °С. Рыба, характеризующаяся высоким содержанием жира и активными ферментами, замороженная по усовершенствованной технологии, способна храниться 18 мес. без изменения качественных характеристик, что расширяет возможности ее использования в производстве готовой пищевой продукции.
Библиография
1. Бездетко Д.А., Коткова В.В. Охлаждение рыбы с использованием бинарного льда - залог качества потребительских свойств рыбы // Молодежь и наука. - 2017. - № 4. - С. 65-67.
2. Неверов Е.Н. Анализ способов охлаждения неразделанной рыбы диоксидом углерода // Технология продовольственных продуктов. - 2018. - № 2. - С. 55-60.
3. Максимова С.Н., Сафронова Т.М., Полещук Д.В. Хитиновые материалы в технологии водных биоресурсов: учеб. пособие. - СПб., 2017. - 176 с.
4. Максимова С.Н., Пономаренко С.Ю., Панчишина Е.М. и др. Барьерные свойства морских полисахаридов в холодильной технологии водных биоресурсов // Пищевая промышленность. - 2018. -№ 10. - С. 82-85.
5. Андреев Н.Г., Зайцева Г.П., Михалева В.Ф. Условия хранения тихоокеанской сардины - сырца // Исследования по технологии рыбных продуктов. - 1979. - Вып. 9. - С. 57-62.
6. Ярочкин А.П., Акулин В.Н., Якуш Е.В. и др. Сардина (иваси) и скумбрия на горизонте // Рыб. хоз-во. - 2015. - № 6. - С. 78-82.
7. Глумаков В.А., Плотников И.Б. Способы замораживания рыбы // Инновации в пищевой биотехнологии: сб. тез. VII Междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Кемерово, 2019. - С. 156-158.
Bibliography
1. Bezdetko D.A., Kotkova V.V. Fish cooling using binary ice- the quality assurance of fish consumer properties // Youth and science. - 2017. - N 4. - P. 65-67.
2. Neverov E.N. Analysis of cooling methods undivided fish with carbon dioxide // Technology of food products. - 2018. - N 2. - P. 55-60.
3. Maksimova S.N., Safronova T.M., Poleshchuk D.V. Chitinous materials in the technology of water bioresources: Textbook. - SPb., 2017. - 176 p.
4. Maksimova S.N., Ponomarenko S.Yu., Panchishina E.M. et al. Barrier properties of marine polysaccharides in the refrigeration technology of water bioresources // Food industry. - 2018. - N 10. - P. 82-85.
5. Andreev N.G., Zaitseva G.P., Mikhaleva V.F. Conditions for storage of the Pacific raw sardine // Research on the technology of fish products. - 1979. - Vol. 9. - P. 57-62.
6. Yarochkin A.P., Akulin V.N., Yakush E.V. et al. Sardina (Ivasi) and mackerel on the horizon // Fish household. - 2015. - N 6. - P. 78-82.
7. Glumakov V.A., Plotnikov I.B. Methods of fish freezing // Innovations in food biotechnology: Collection of theses of the VII International scientific conference of students, postgraduates and young people. -Kemerovo, 2019. - P. 156-158.
