CC BY
23УДК 664.959.5
Б.А. Чмыхалов, М.В. Ефимова, В.Б. Чмыхалова
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСЛОВНО ПИЩЕВЫХ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ РЫБЫ В ТЕХНОЛОГИИ СНЕКОВОЙ ПРОДУКЦИИ
В статье приведена характеристика высокоминерализованных отходов, образующихся в процессе производства филе рыб - костей и хрящей с прирезями мышечной ткани. По литературным источникам и на основе проведенных исследований сделан вывод о возможности использования высокоминерализованных отходов переработки рыбы в технологии снековой продукции, пользующейся массовым спросом потребителей.
Ключевые слова: снеки, высокоминерализованное сырье, костная ткань, хрящевая ткань, минеральные вещества.
B.A. Chmykhalov, М-V. Efimova, V.B. Chmykhalova
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail: [email protected]
JUSTIFICATION OF CONDITIONALLY FOOD HIGHLY MINERALIZED FISH PROCESSING WASTE USE IN SNACK TECHNOLOGY
The characteristic of highly mineralized waste generated during fish fillet production, such as bones and cartilage with muscle tissue lump is described. According to literary sources and on the basis of the studies, it is concluded that it is possible to use highly mineralized fish processing waste in snack technology, which is popular among consumers.
Key words: snack, highly mineralized raw materials, bone tissue, cartilaginous tissue, minerals.
При постоянно растущем спросе на продукцию из водных биологических ресурсов использование этих ресурсов нельзя считать рациональным. Однако не только само производство, но и рациональное комплексное использование гидробионтов имеет важное значение. Большинство применяемых технологий не предусматривают направление сырьевого объекта на переработку с учетом массового и химического состава всех его частей и органов.
Основную долю - 85-92% как в мировых, так и в отечественных уловах составляют рыбы [1, 2]. Как правило, из технологических условно непищевых отходов, образующихся при разделке рыбы (кости, кожа, головы, плавники, чешуя, внутренности), производят кормовую и техническую продукцию, чаще кормовую муку.
Так, при производстве 1 000 тыс. т продукции на рыбоперерабатывающих предприятиях накапливается от 54 до 60 тыс. т вторичного сырья в виде отходов, которые впоследствии направляются на выработку кормовой продукции или утилизируются. Для строительства предприятия по выпуску кормов требуются значительные затраты: если рыбомучная установка стоит минимум 1-2 млн руб., то затраты на обеспечение мероприятий по охране окружающей среды -устройство очистных сооружений - 40 млн руб. для одного предприятия. Утилизация отходов также является дорогостоящей мерой.
Выпуск кормовой муки из отходов переработки традиционного для Камчатского края рыбного сырья - дальневосточных лососей - крайне затруднителен из-за высокой жирности и, соответственно, низкой хранимоспособности полученной муки.
В то же время, с учетом соблюдения санитарных правил и норм при разделке гидробионтов и хранении отходов производства некоторые виды отходов можно рассматривать как вторичное пищевое сырье [3], то есть вторичные материальные ресурсы [4]. Вторичные рыбные ресурсы обладают высокой биологической ценностью, которая обусловлена наличием полноценных белков, липидов, минеральных веществ, витаминов, аминополисахаридов, нуклеиновых кислот, ферментов, каротиноидов. Они потенциально могут быть использованы для производства функциональных добавок и продуктов питания.
Объемы вылова традиционных для Камчатского края дальневосточных лососевых рыб достаточно стабильны. Так, по данным статистики, в 2017 г. в Камчатском крае добыто более 240 тыс. т лососевых, в 2020 г. - более 377 тыс. т.
При разделке рыбы на филе образуется значительное количество костных отходов, традиционно считающихся непищевыми [2], в том числе хребтовых костей, содержащих хрящевую ткань и прирези мышечной ткани. Кости в горбуше составляют 3,3-6,6% от массы тела, в кете 4,4-5,6%, в нерке 6,9-11,6%, в кижуче 4,1-6,2% [5-7]. При этом на долю хребтовых костей приходится в среднем 12%.
Кости рыб являются богатым источником минеральных веществ и белка. Белки костной ткани рыб на 73-95% представлены оссеоальбумоидами, образующими с гликозаминогликанами гликопротеид оссеомукоид, более стойкий к разложению по сравнению с коллагеном. Минеральные вещества костей представлены кальцием, фосфором, магнием, фтором, биологически ценными микроэлементами (стронций, хром, цинк, молибден). Кальций содержится в костной ткани рыб в усвояемой для человека форме и на долю кальция в среднем приходится 60% минеральных веществ. Минеральная часть хребтовых костей лососевых рыб содержит в среднем фосфора 1 250, магния 55, калия 620, кальция 1 770 мг/100 г. Мышечная ткань дальневосточных лососей содержит до 2,4 мг/кг витаминов группы Б, способствующих лучшему усвоению кальция организмом человека. Общая массовая доля минеральных веществ в сухой обезжиренной костной ткани в зависимости от вида и возраста сырьевого объекта колеблется в пределах от 26 до 92%. В костях содержится также значительное количество липидов - около 2% [8-11].
Хрящевая ткань лососевых содержит до 1,1% гексозаминов, до 6,2% сульфатионов, до 12,84% белков, в состав которых входит около 6,0% коллагена. Особую биологическую ценность представляет хондроитинсульфат. Эти вещества хрящевой ткани входят в состав коммерческих препаратов противоартритного действия [9, 12].
Хондроитинсульфат - основной компонент связочной ткани, хряща, суставной жидкости. Гексо-замины как составная часть хондроитинсульфата являются основными веществами межпозвоночных дисков, регулируют фосфорно-кальциевый обмен, способствуют регенерации связочной ткани.
По данным Всемирной организации здравоохранения, около 80% населения планеты страдают заболеваниями опорно-двигательного аппарата [13]. Недостаток основных компонентов костно-хрящевой ткани можно компенсировать, включая в пищевой рацион продукты, обогащенные фосфором, кальцием, хондроитином. При этом важна способность ю-3 жирных кислот, входящих в состав липидов гидробионтов, конкурировать с продуктами обмена арахидоновой кислоты, стимулирующей воспалительные процессы в суставах.
В настоящее время разработан широкий ассортимент высокоминерализованных пищевых продуктов и препаратов лечебно-профилактического назначения, обогащенных макро- и микроэлементами гидробионтов. К таким продуктам, применяемым, как правило, в качестве биологически активных добавок к пище (БАД) относят как изолированные минеральные компоненты (препараты йода, брома, кальция, магния, селена), так и продукты с минеральными компонентами в составе в естественных пропорциях (водорослевая крупка и порошок, белково-минеральный гидролизат, полисахаридно-минеральная композиция, хитин-минеральный комплекс, фарш из мышечной ткани рыб с костями тонкого измельчения) [9].
С учетом изложенного выше целью проводимого нами исследования являлось обоснование использования условно пищевых высокоминерализованных отходов переработки рыбы в технологии пищевой продукции массового потребления, повышенной пищевой ценности при минимальном содержании поваренной соли.
В качестве пищевой продукции массового спроса были выбраны снеки, популярные среди потребителей всех возрастных групп, и особенно среди молодежи и подростков. Особенностями снеков являются отсутствие необходимости дополнительной подготовки перед употреблением, наличие потребительской упаковки, длительный срок годности. В последние десятилетия
потребление таких продуктов значительно возросло, и на рынке снеков появились отечественные производители, что связано с высокой прибыльностью бизнеса.
В группу снеков из гидробионтов входят широко распространенный сушеный кальмар (соломка и кольца), сушеные тушки мелких видов рыб. К недостаткам большинства видов таких снеков можно отнести высокое содержание в них пищевой соли, избыток которой в организме человека провоцирует развитие заболеваний суставов и сердечно-сосудистой системы.
Важным направлением в технологии снеков является обогащение их ценными нутриентами и снижение массовой доли хлористого натрия в них. В рамках этого направления уже разработаны рецептуры экструзионных снеков «Морские ВВ» с добавлением витамина С и бурых водорослей (ламинарии и фукуса), «Морские МВ» с добавкой гидролизата из мидий и поливитаминного комплекса (а-токоферола, р-каротина, аскорбиновой кислоты), обладающего антиоксидантными свойствами [14]. Для обогащения продуктов минеральными веществами учитывают реально существующий и распространенный дефицит таких микронутриентов, как йод, цинк, железо, кальций. Обогащение продуктов кальцием, как правило, осуществляется путем введения в рецептурный состав белково-минеральной добавки, яичной скорлупы, костного порошка [15].
Нами предложена технология снеков на основе высокоминерализованных рыбных отходов горбуши - хребтовых костей с хрящами и прирезями мышечной ткани - отходов филейного производства. Массовая доля минеральных веществ в отходах составляла в среднем 7,8%.
В ходе исследования применяли методы органолептического анализа и физико-химические методы определения массовой доли воды и минеральных веществ [16, 17].
Для приготовления образцов снеков рыбу разделывали на филе с кожей, хребты с прирезями мышечной ткани (далее хребты) собирали (рис. 1, а), мыли в проточной питьевой воде с температурой не выше 10°С и оставляли для стекания воды на перфорированных поддонах в течение 30 минут. Затем сырье раскладывали в один слой на сетках инфракрасной сушилки «Икар» (рис. 1, б) и сушили при температуре 95-100°С в течение 49 часов с учетом часовых перерывов через каждые 4 часа сушки для перераспределения воды в сырье.
Рис. 1. Подготовка отходов от разделки горбуши к сушке: собранные хребты с прирезями мышечной ткани; б — хребты, разложенные на сетки сушилки
В процессе сушки органолептически определяли состояние костной ткани, ее пригодность к измельчению (таблица). Динамика изменения размеров частиц костной ткани после измельчения на дробилке в зависимости от продолжительности сушки отходов горбуши представлена на рис. 2. Для перераспределения влаги материал оставляли в камере сушилки при отключенном режиме сушки. Процесс вели до достижения содержания воды в рыбных отходах не выше 5%, что обеспечивало высокую хрупкость и, как результат, высокую степень измельчения на следующем этапе.
10 20 30 40 Продолжительность сушки, ч
Рис 2. Динамика изменения размеров частиц костной ткани после измельчения в зависимости от продолжительности сушки отходов горбуши
а
Изменение состояния костной ткани горбуши в процессе сушки при температуре 95-100°С
Продолжительность сушки, ч Состояние костной ткани горбуши
5 При сгибании реберных костей против направления их естественного изгиба они надламываются, но целостность их не нарушается. Позвоночная кость при надавливании делится на не крошащиеся далее сегменты. При измельчении на дробилке размер частиц составляет 2-3 мм, позвоночные уплотнения сохраняют целостность
10 Реберные кости легко надламываются в обоих направлениях. Позвоночная кость при надавливании делится на не крошащиеся далее сегменты. При измельчении на дробилке размер частиц составляет 1-2 мм, позвоночные уплотнения сохраняют целостность
20 Реберные кости легко надламываются в обоих направлениях. Позвоночная кость при надавливании делится на не крошащиеся далее сегменты. При измельчении на дробилке размер частиц составляет 0,5 мм, позвоночные уплотнения частично измельчаются
35 Позвоночная и реберные кости легко деформируются и крошатся в руках. При измельчении на дробилке размер частиц составляет 0,1 мм, частицы практически не ощущаются на языке, позвоночные уплотнения полностью подвергаются измельчению
49 Позвоночная и реберные кости легко деформируются и крошатся в руках. При измельчении на дробилке размер частиц составляет менее 0,1 мм, частицы практически не ощущаются на языке, позвоночные уплотнения полностью разрушаются при незначительном надавливании
После сушки хребты охлаждали до температуры не выше 18°С, определяли массовую долю воды в них и измельчали в молотковой дробилке до состояния тонкодисперсного порошка. Полученный порошок характеризовался приятным рыбным запахом, серо-оранжевым цветом.
На основе полученного порошка замешивали снековое тесто, в состав которого вводили (на 1 000 г смеси) 578 г порошка, 10 г пищевой соли с пониженным содержанием натрия, 3 г пищевого агара в качестве связующего компонента; для предварительного набухания агара использовали питьевую воду в количестве 409 г. Влажность смеси составили 43,9%.
Из подготовленной смеси формовали пласты толщиной 4-5 мм, порционировали их на полоски размером 40*10 мм, затем высушивали в течение 12 часов при температуре 40-45°С до остаточной влажности не выше 20%. Динамика изменения влажности снекового пласта в зависимости от продолжительности сушки представлена на рис. 3. Как видно из рисунка, сушка проводилась не до равновесной влажности, а до влажности не выше 20%, что позволяет отнести продукцию к категории сушеной. При указанном содержании воды реализуется принцип ксеро-анабиоза, обеспечивающий невозможность развития в продукте бактерий.
Приготовленные снеки характеризовались оранжево-серым цветом, плотной консистенцией. Профилограмма вкуса снеков представлена на рис. 4 (более высокому баллу соответствует большая степень проявления свойства).
Продолжительность сушки, ч
Рис. 3. Динамика изменения влажности снекового пла- Рис. 4. Профилограмма вкуса снеков на основе
ста в зависимости от продолжительности сушки высокоминерализованных отходов горбуши
Как видно из рис. 4, в процессе дегустации для снеков был определен приятный вкус с умеренным проявлением рыбных оттенков.
Таким образом, в ходе исследования обоснованы режимы предварительной обработки высокоминерализованных отходов от разделки рыбы, позволяющие получить однородную массу,
поддающуюся формованию. Так как кости и хрящи рыб содержат широкий спектр необходимых организму человека нутриентов, то, с учетом популярности снековой продукции среди потребителей всех возрастных групп, снеки на основе высокоминерализованных отходов от разделки рыбы могут являться важным источником незаменимых компонентов пищи. Результаты проведенных исследований позволили судить о возможности использования высокоминерализованных отходов от разделки рыбы в технологии сушеных рыбных снеков.
Литература
1. Кизеветтер И.В. Технологические аспекты рационального и комплексного использования морского животного и растительного сырья / Использование биологических ресурсов Мирового океана. - М.: Наука, 1980. - С. 97-105.
2. Дацун В.М. Вторичные ресурсы рыбной промышленности (использование высокоминерализованных отходов). - М.: Колос, 1995. - 96 с.
3. Ресурсосбережение. Вторичные материальные ресурсы. Термины и определения: ГОСТ Р 54098-2010. - М.: Стандартинформ, 2011. - 19 с.
4. Об отходах производства и потребления: Модельный закон. Принят постановлением от 31.10.2007 № 29-15 Межпарламентской Ассамблеи государств - участников Содружества Независимых Государств [Электронный ресурс]. - URL: https://docs.cntd.ru/document/9020926097marker (дата обращения: 20.04.2021).
5. Богданов В.Д., Норинов Е.Г., Карпенко В.И. Водные биологические ресурсы Камчатки: биология, способы добычи, переработка. - Петропавловск-Камчатский: ХК «Новая книга», 2005. - 264 с.
6. Кизеветтер И.В. Технологическая и химическая характеристика промысловых рыб тихоокеанского бассейна. - Владивосток: Дальиздат, 1971. - 298 с.
7. Сафронова Т.М., Дацун В.М. Сырье и материалы рыбной промышленности. - М.: Мир, 2004. - 272 с.
8. Абрамова Л.С., Копыленко Л.Р., Кириченко С.Г. Информационные сведения о пищевой ценности продуктов из гидробионтов. - М.: Изд-во ВНИРО, 2003. - 96 с.
9. Биотехнология рационального использования гидробионтов: Учебник / Под ред. О.Я. Ме-зеновой. - СПб.: Лань, 2013. - 416 с.
10. Калорийность. Кости рыбные. Химический состав и пищевая ценность [Электронный ресурс]. - URL: http://health-diet.ru/base_of_food/sostav/527.php (дата обращения: 10.10.2020).
11. Байдалинова Л.С., Яржомбек А.А. Биохимия сырья водного происхождения: Учеб. пособие. - М.: Моркнига, 2011. - 506 с.
12. Биотехнология морепродуктов / Л.С. Байдалинова, А.С. Лысова, О.Я. Мезенова и др. -М.: Мир, 2006. - 560 с.
13. Статистика заболеваний опорно-двигательного аппарата в России [Электронный ресурс].. - URL: https://promedikum.ru/bolit/statistika-zabolevanij-oporno-dvigatelnogo-apparata-v-rossii (дата обращения: 12.11.2020).
14. Сидоров Н.Н., Белоцерковец В.М., Терентьев В.А. Экструзионные продукты с биологически активными добавками из гидробионтов // Прикладная биохимия и технология гидробионтов: Труды ВНИРО / Под ред. А.В. Подкорытовой. - М.: Изд-во ВНИРО, 2004. - Т. 143. - С. 100-102.
15. Абрамова Л.С. Поликомпонентные подукты питания на основе рыбного сырья. - М.: Изд-во ВНИРО, 2005. - 175 с.
16. Рыба, нерыбные объекты и продукция из них. Методы определения органолептических и физических показателей: ГОСТ 7631-2008. - М.: Стандартинформ, 2011. - 16 с.
17. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы испытаний: ГОСТ 7636-85. - М.: Стандартинформ, 2010. - 125 с.
