CC BY
21
УДК 637.56:66.046
Профессор Н.С. Родионова, доцент Е.С. Попов, аспирант Т.И. Бахтина, аспирант Д.А. Погребная
(Воронеж. гос. ун-т. инж. техн.) кафедра сервисных технологий, тел.(473) 255-37-72
Исследование влияния режимов термовлажностной обработки на сенсорные и биохимические показатели полуфабрикатов из гидробионтов
В статье исследован процесс влияния режимов низкотемпературной термовлажностной обработки на сенсорные и биохимические показатели полуфабрикатов из кальмара и карпа, предварительно вакуум-упакованных в полимерные пакеты. Изучение данных показателей проводили на анализаторе запахов «МАГ-8» с методологией «Электронный нос». Авторами было установлено, что в полученных продуктах в большей степени сохраняются нативные кислоты, полярные, азотсодержащие соединения, уменьшается содержание соединений, которые образуются при традиционной обработке - эфиры, арены.
The paper is studied the effect of low temperature hygrothermal processing on sensory and biochemical semi squid and carp, after vacuum-packed in plastic bags. The study of these parameters is carried out on odor "MAG-8" with the methodology of "electronic nose". Authors found that in the resulting product is more preserved native acid, polar, nitrogen-containing compounds and reduced the content of compounds that are formed during traditional processing - ethers, arens.
Ключевые слова: животное ная обработка.
В настоящее время одной из приоритетных задач развития индустрии общественного питания является совершенствование процессов тепловой кулинарной обработки сырья. Этот вопрос является актуальным в связи с тем, что традиционная тепловая кулинарная обработка сопровождается существенными потерями массы полуфабрикатов и готовой продукции.
В настоящее время одним из перспективных направлений развития пищевой промышленности является применение комплексной технологии обработки пищевых продуктов, предварительно упакованных в вакуумные полимерные пакеты, с последующей термовлажностной обработкой. Применение данной технологии позволяет сохранять витамины, белки, углеводы, жиры, макро - и микроэлементы сырья в неизменном состоянии, с сохранением цвета, запаха, вкуса пищевого продукта и гарантированной гигиенической безопасностью при увеличении сроков хранения [2].
© Родионова Н.С., Попов Е.С., Бахтина Т.И., Погребная Д.А., 2013
сырье, полуфабрикат, вакуумная упаковка, термовлажност-
В качестве объекта исследования были выбраны полуфабрикаты из кальмара и карпа, являющиеся источником полноценного белка, а также содержащие в своем составе широкий спектр витаминов, минеральных веществ, макро- и микроэлементов. Целью исследования являлось изучение влияния режимов низкотемпературной термо-влажностной обработки на сенсорные и биохимические показатели полуфабрикатов из кальмара и карпа, предварительно вакуум-упакованных в полимерные пакеты.
Исследуемые образцы, нарезанные порционными кусочками массой 40 г, подвергались предварительной вакуумной упаковке в полимерные пакеты с последующей тепловой кулинарной обработкой, которую проводили в диапазоне температур 333 -373 К. Влагосодержание теплоносителя поддерживалось равным 100 %. В образцах продукта контролировали степень кулинарной готовности, которая определялась достижением требуемой консистенции готового продукта. В качестве контроля исследова-
ли образцы кальмара и карпа, приготовленные традиционным способом (варка).
В ходе экспериментальных исследований в полученных образцах проводили изучение аромата на анализаторе запахов «МАГ - 8» с методологией «Электронный нос» (производство ООО «Сенсорные технологии», Воронеж) [1].
В качестве измерительного массива применены 8 сенсоров на основе пьезоквар-цевых резонаторов ОАВ типа с базовой частотой колебаний 10,0 МГц с разнохарактерными пленочными сорбентами на электродах. Покрытия выбраны в соответствии с задачей испытаний (возможная эмиссия из проб разных органических соединений): 2 - полярных (чувствительных к воде, спиртам, альдегидам, эфирам, фенолам, другим органическим соединениям): поливинилпирролидон, ПВП (сенсор 1), тритон Х-100, ТХ-100 (сенсор 2); 2 - полярных, чувствительных к кислотам: 18-краун-6 (сенсор 4), Твин 40 (сенсор 6); 2 - полярных, чувствительных к алкилацета-там: динонилфталат, ДНФ - селективный к сложным эфирам (сенсор 8), к легколетучим аминам - полидиэтиленгликоль сукцинат, ПДЭГС (сенсор 5); специфические: к фенолам - ТОФО (сенсор 3), 4 - аминоантипирин, 4ААП (сенсор 7).
Пробы термостатировали до комнатной температуры, отбирали среднюю пробу массой 5,0 г, помещали в герметичный стеклянный сосуд с полимерной мягкой мембраной. Пробы выдерживали при постоянной температуре (293 К) не менее 30 минут. Отбирали индивидуальным шприцем для каждой пробы 3 см3 равновесной газовой фазы и вводили в ячейку детектирования.
Суммарный аналитический сигнал сформирован с применением интегрального алгоритма обработки сигналов 8-ми сенсоров в виде «визуального отпечатка». Для установления отличий и похожести проб применяли «визуальные отпечатки» максимумов (наибольшие отклики 5-ти наиболее информативных сенсоров).
Для сравнения полного состава равновесной газовой фазы над образцами применен алгоритм наложения матрицы аналитических сигналов всех сенсоров. Критерий различия -
степень похожести (СП, %) с произвольно выбранным стандартом, в качестве которого принята проба с наибольшим ароматом.
В качестве критериев для оценки различия в запахе анализируемых проб, отличия от сигналов в РГФ пробоотборника выбраны:
- качественные характеристики:
а) форма «визуального отпечатка» с характерными распределениями по осям откликов, которая определяется набором соединений в РГФ;
б) отношение максимальных сигналов двух сенсоров, позволяющих идентифицировать основные сорбирующиеся вещества;
- количественные характеристики:
а) 8е , Гц.с - суммарная площадь полного «визуального отпечатка», которая оценивает общую интенсивность аромата;
б) максимальные сигналы сенсоров с наиболее активной или специфической сорбцией пленками сорбентов Гц (для оценки содержания отдельных классов органических соединений в РГФ методом нормировки);
в) параметр стабильности аромата А1/ - соотношение сигналов отдельных сенсоров в матрице, которое позволяет оценить изменение соотношения концентраций отдельных классов веществ в равновесной газовой фазе над образцами.
«Визуальные отпечатки» максимумов построены по максимальным откликам сенсоров в РГФ образцов за время измерения (не более 2 мин).
В процессе экспериментальных исследований было установлено, что для тестируемых свежеприготовленных проб характерен близкий в каждой группе состав легколетучей фракции запаха. «Визуальные отпечатки» максимумов по форме близки между собой, что свидетельствует о близком качественном составе запаха проб. По этим, самым общим аналитическим сигналам, установлены различия в количественном составе - содержании отдельных классов легколетучих соединений. Еще существеннее различия в кинетических «визуальных отпечатках», которые позволяют установить тонкие отличия в составе РГФ над образцами (рис. 1, 2).
ВестникВВГУИТ, №1,, 203
ДБ, Гц
АР, Гц
ДБ, Гц
а б в
Рис. 1. Оптимальные «визуальные отпечатки» сигналов сенсоров в РГФ над анализируемыми образцами кальмаров, полученных при различных температурных режимах обработки: а - 333 К (Проба 1); б - 373 К (Проба 2); в - обработка традиционным способом (Контроль 1)
ДБ, Гц
ДБ, Гц
ДБ, Гц
а б в
Рис. 2. Оптимальные «визуальные отпечатки» сигналов сенсоров в РГФ над анализируемыми образцами карпа, полученных при различных температурных режимах обработки: а - 333 К (Проба 1); б - 373 К (Проба 2); в -обработка традиционным способом (Контроль 2)
Анализируя полученные экспериментальные данные, следует отметить, что для рыбы установлено изменение качественного и количественного состава равновесной газовой фазы при изменении режима обработки. Так, при обработке в вакуумной упаковке при 333 К в РГФ увеличивается содержание алкиламинов, спиртов, циклических соединений; уменьшается содержание алкилацетатов, других сложных эфиров, ароматических соединений. Практически не изменяется содержание алифатических кислот, аминокислот и при обработке в вакуумной упаковке в большей степени сохраняются нативные кислоты, полярные, азотсодержащие соединения рыбы, уменьшается содержание соединений, которые образуются при высокой температуре при варке в воде - эфиры, арены. С увеличением температуры обработки в вакуумной упаковке происходит частичная деструкция белков с выделением алкиламинов, других среднелетучих полярных и среднепо-
лярных соединений. Таким образом, термическая обработка при любой температуре в вакууме предпочтительнее, чем варка рыбы воде.
Иным образом изменяется состав легколетучей фракции запаха при термической обработке кальмаров. При варке в воде и при обработке в вакуумной упаковке при 373 К происходят идентичные процессы деструкции, окисления, в результате чего содержание в РГФ аминов, алкилацетатов, спиртов увеличивается, а аренов, кислот - уменьшается. При этом процессы, протекающие при термической обработке кальмаров, с ростом температуры противоположно влияют на изменение состава РГФ, по сравнению с обработкой карпа.
Для сопоставления различий в составе РГФ над образцами кальмара и карпа по сравнению с контролем применен метод обработки многомерных данных - наложения «визуальных отпечатков» (метод «отпечатков пальцев»)(рис. 3, 4)
ВестникВТУИЖ №1, 2011
АР, Гц
Контроль 1 - Проба 1
(степень идентичности - 88 %)
Контроль 1 - Проба 2 Проба 1 - Проба 2
(степень идентичности - 91 %) (степень идентичности - 94 %)
Рис. 3. Сравнение кинетических «визуальных отпечатков» сигналов сенсоров в РГФ над тестируемыми пробами кальмара методом наложения «отпечатков пальцев» (по круговой оси указано время измерения)
Контроль 2 - Проба 1 (степень идентичности - 89 %)
Контроль 2 - Проба 2 (степень идентичности - 87 %)
Проба 1 - Проба 2 (степень идентичности - 84 %)
Рис. 4. Сравнение кинетических «визуальных отпечатков» сигналов сенсоров в РГФ над тестируемыми пробами карпа методом наложения «отпечатков пальцев» (по круговой оси указано время измерения)
Различаются «визуальные отпечатки» максимумов размерами (площадью фигуры), которая зависит от содержания (концентрации) веществ в равновесной газовой фазе над образцами, и формой. Форма «визуального отпечатка» для близких по составу матрицы проб определяется соотношением в пробе и, как следствие, в равновесной газовой фазе концентраций основных классов органических соединений, на детектирование которых настроен массив сенсоров: несвязанная влага, легколетучие кислоты, алифатические спирты, альдеги-
ды, сложные эфиры, кетоны, амины, N содержащие соединения. Функция отклика выбранных сенсоров связана с содержанием легколетучих кислородсодержащих веществ, воды, а также других органических соединений (альдегиды, кислоты, кетоны, эфиры, спирты, ароматические соединения, азот-содержащие соединения).
Общее содержание легколетучих веществ в РГФ над пробами позволяет оценить площадь «визуального отпечатка» (табл. 1). По этому критерию возможно сравнение интен-
ВестникВТУИЖ №1, 2011
сивности аромата над исследуемыми образцами и контролем - по относительной разности площадей «визуального отпечатка» максимумов.
Относительное содержание отдельных групп легколетучих веществ рассчитано методом нормировки (табл. 2).
Т а б л и ц а 1
Отклики сигналов сенсоров (АБшах, Гц) и площадь «визуальных отпечатков» сигналов сенсоров
Проба ПВП ТХ100 ТОФО 18К6 ПДЭГС Tween-40 4ААП ДНФ S
Кальмар
Контроль 1 39 17 17 19 12 25 17 4 14635
Проба 1 34 15 15 17 11 23 16 4 12859
Проба 2 36 16 14 17 12 23 15 4 13317
Карп
Контроль 2 35 17 14 17 11 24 18 4 13561
Проба 1 42 17 14 20 13 27 19 4 15096
Проба 2 40 16 12 18 13 25 18 3 14166
Т а б л и ц а 2
Относительное содержание в РГФ над пробами отдельных групп соединений
Номер пробы Свободная влага, % Кислоты, % Ароматические соединения, % Сложные эфиры, % Азотсодержащие, %
Кальмар
Контроль 1 26 17,0 11,3 2,7 8,0
Проба 1 25 17,0 11,9 3,0 8,0
Проба 2 26 16,8 11,0 2,9 8,8
Карп
Контроль 2 25 17,0 12,9 3,0 7,9
Проба 1 27 17,3 12,1 2,6 8,3
Проба 2 28 17,2 12,4 2,0 9,0
Анализируя полученные экспериментальные данные, можно заключить, что применение низкотемпературной тепловой кулинарной обработки пищевых продуктов с предварительной вакуумной упаковкой карпа и кальмара в большей степени благоприятна при 333 К.
ЛИТЕРАТУРА
1 Кучменко, Т. А. Инновационные решения в аналитическом контроле [Текст]: учебное пособие / Т. А. Кучменко. - Воронеж: Воронежская государственная технологическая академия, ООО «СенТех», 2009. - 252 с.
2 Родионова, Н. С. Исследование процесса тепловой обработки гидробионтов с использованием низкотемпературного термо-влажностного режима [Текст] / Н. С. Родионова, Е. С. Попов, Т. И. Фалеева // Вестник РАСХН. - 2011. - № 6. - С. 75 - 78.
REFERENCES
1 Kuchmenko, T. A. Innovative solution in the analytical control [Text]: textbook / T. A/ Kuchmenko. - Voronezh: Voronezh state technological academy, LLC "SenTeh", 2009. - 252 p.
2 Rodionova, N. S. Investigation of thermal processing of aquatic organisms using low-temperature thermo-humidity conditions [Text] / N. S. Rodionova, E. S. Popov, T. I. Faleeva // Bulletin of RAAS. - 2011. - № 6. - P. 75-78.
