Рыбная белковая масса основной компонент зерновых биокрипсов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 664.959.5:[636.084.413:636.5]

М. Е. Цибизова, Н. Д. Аверьянова

РЫБНАЯ БЕЛКОВАЯ МАССА -ОСНОВНОЙ КОМПОНЕНТ ЗЕРНОВЫ1Х БИОКРИПСОВ

Введение

Растущая потребность человечества в продуктах повышенной биологической ценности требует поиска новых пищевых ингредиентов и разработки новых технологий на их основе. Особую актуальность приобретает подбор ингредиентов, выполняющих роль биологически активных веществ. Такими пищевыми ингредиентами, безусловно, являются продукты переработки гидробионтов. Но получение высококачественных и недорогих продуктов питания затрудняется дефицитом рыбного пищевого сырья. Поэтому в пищевой биотехнологии развивается новое научное направление - пищевая комбинаторика сырья растительного и животного происхождения. Это обеспечивает потенциальную возможность обогащения получаемых продуктов незаменимыми веществами, а также позволяет регулировать их состав, создавать системы сбалансированного состава с заданной пищевой и биологической ценностью.

Одним из приоритетных направлений научно-технического развития рыбной отрасли в области функционального питания является разработка комплексных ресурсосберегающих технологий переработки гидробионтов промыслового значения с утилизацией отходов от разделки, максимального использования нетрадиционных объектов.

Астраханский край богат гидробионтами, но в последние годы вылов традиционных видов рыб (судак, щука, лещ и т. д.) сократился. Это и повлекло за собой использование сырья, относящегося к группе маломерного. Кроме того, внедрение технологий, предусматривающих глубокую разделку гидробионтов, максимальное извлечение пищевых компонентов и их использование при производстве продукции повышенной биологической ценности - первостепенные задачи перерабатывающей промышленности. В связи с возрастающим спросом потребителей как в России в целом, так и в Астраханской области на функциональные продукты питания и их компоненты, производство таких продуктов также является одним из перспективных направлений развития пищевой промышленности. Ассортимент функциональных продуктов питания в Астраханской области ничтожно мал и базируется в основном на традиционных для производства сухих завтраков зерновых культурах - рисе и пшенице, что обусловливает невысокую пищевую ценность этих продуктов.

Все сухие завтраки (пюре, вермишель со вкусом говядины, грибов и курицы; рисовые гренки со вкусом креветки и т. д.), привозимые из других регионов, содержат только натуральные вкусовые добавки, ароматизаторы, соевый фарш. Их пищевая ценность далека от идеала: содержание белка - около 6 %, жира - 11-20 %, углеводов - 65-70 %.

Индустриализация и научно-технический прогресс в различных областях жизни с точки зрения медицины и экологии в настоящее время уже не оцениваются как исключительно прогрессивное явление. Максимизация темпов производства продуктов питания и сырья для них в ущерб натуральности и безопасности для человека приносит свои горькие плоды. Так, наряду с неблагоприятным воздействием техногенных и антропогенных факторов, на первый план выходит все большее содержание в продовольственном сырье и продуктах питания пищевых добавок искусственного происхождения, число которых превысило 5 000 наименований. По некоторым данным, современный человек в индустриализованном обществе получает ежедневно до 1,5—2,0 г чужеродных веществ техногенного происхождения [1, 2].

В настоящее время организм человека испытывает нежелательные внешние и внутренние воздействия. По мнению многих отечественных и зарубежных ученых, одним из эффективных способов коррекции нарушений обменных процессов в организме является питание, что вызывает необходимость разработки и производства полноценных и оптимально сбалансированных функциональных продуктов питания. Такие продукты способствуют поддержанию и коррекции здоровья, благодаря их регулирующему и нормализующему воздействию на организм человека с учетом его физиологического состояния, пола и возраста. Именно поэтому создание и расширение ассортимента функциональных продуктов питания весьма своевременны и актуальны.

При создании функциональных продуктов питания требуется целенаправленное изменение их химического состава и повышение содержания в них таких веществ, как незаменимые аминокислоты, витамины, минеральные элементы, которые задерживают поступление вредных веществ в организм человека, защищают от них отдельные системы, повышают общую резистентность организма. К биологически активным веществам, так необходимым организму человека, относят и пищевые волокна. Ферментные системы человека не содержат ферментов, соответствующих структурам пищевых волокон, вследствие чего они не могут усваиваться и являться источником энергии и пластических материалов для организма. Однако они представляют собой единый физиологически активный комплекс, обеспечивающий ряд важных функций, связанных с процессами пищеварения и обмена веществ в целом [3].

В связи с тем, что основной принцип теории сбалансированного питания - поступление в организм человека пищевых нутриентов в определенном количестве и соотношении, создание комбинированных продуктов должно происходить на основе аналитической оценки их количества и качества. Этот принцип предполагает разработку методологических подходов, базирующихся на выделении ключевого нутриента, моделировании и оптимизации качественного состава новых продуктов. Реализация методологических подходов к конструированию пищевых продуктов со специальными свойствами и высокими качественными показателями позволяет оперативно определять наиболее рациональный вариант с позиции физико-химических и биологических показателей, экономической целесообразности и лечебно-профилактической направленности.

В связи с вышеизложенным целью исследований являлось использование методологических подходов к разработке сбалансированных рецептур зерновых биокрипсов на основе рыбного белка.

В соответствии с поставленной целью задачами исследований являлись:

- обоснование выбора основных компонентов и моделирование рецептурного состава зерновых биокрипсов;

- изучение химического состава и реологических показателей тестовой массы при получении зерновых биокрипсов.

Материал и методы исследований

В качестве объектов исследования были использованы рыбная белковая масса из маломерного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна, полученная по ранее разработанной технологии, и крупяное и овощное сырье [4, 5]. Изучение химического состава объектов исследования, определение влагоудерживающей способности проводились стандартными методами [6]. Моделирование рецептурного состава осуществлялось с помощью программы «Ое-пепс-2», разработанной в Кубанском государственном технологическом университете [1]. Расчет показателей, характеризующих реологические свойства объектов исследования: предельное напряжение сдвига (ПНС), комплексный коэффициент химического состава (К), проводился по методикам, разработанным В. Д. Косым и др. [7, 8].

Результаты исследований и их обсуждение

Анализ традиционных технологий получения зерновых завтраков [1-8] показал, что для расширения ассортимента биокрипсов, зерновых завтраков необходимо рассматривать возможность комбинирования растительного, зернового, овощного и животного сырья [1, 2]. Основным компонентом таких продуктов является белковая рыбная масса, полученная из маломерного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна [4, 5]. В России произрастают практически все зерновые культуры: пшеница, овес, кукуруза, просо, рис, сорго, гречиха, горох и т. д. Химический состав круп во многом зависит от химического состава зерна (табл. 1) и характеризуется значительным количеством крахмала и белка [9].

Анализ литературных данных по химическому составу зерновых культур, выращиваемых в России, показал, что для рецептурных композиций зерновых биокрипсов наиболее целесообразным является использование таких круп, как овес и кукуруза.

Таблица 1

Химический состав зерновых культур, %

Культура Белки Жиры Крахмал Зольность Клетчатка

Пшеница 10-20 2,0-2,5 60-75 1,5—2,2 2,0-3,0

Ячмень 11-15 1,9-2,6 58-68 2,7-3,1 4,5-7,2

Рис 7-10 1,5—2,5 65-75 4,5-6,8 9,5-12,5

Овес 10-13 4,5-5,8 40-50 4,0-5,7 11,5-14,0

Просо 10-15 1,9-2,3 58-65 3,7-4,5 10,0-11,0

Кукуруза 9-11 4,0-6,0 68-76 1,41,8 2,5-3,0

Гречиха 10-13 22,3-3,1 66-68 2,3-2,6 10,0-16,0

Горох 21-32 1,3-2,9 46-61 2,5-4,0 5,0-7,0

Содержание белка и жира в данных объектах практически одинаково. Но отличительным признаком химического состава данных культур является содержание крахмала и клетчатки. Овсяную муку отличает от кукурузной более высокое содержание пищевых волокон, но более низкое содержание крахмала. Получение модельных образцов позволит экспериментально установить, повлияет ли данное отличие на органолептические и физико-химические показатели качества полуфабриката в процессе приготовления модельных рецептурных композиций зерновых биокрипсов.

Кроме того, кукурузной крупе (по сравнению с другими крупами) свойственна малая пеп-тизация крахмала в процессе гидротермической обработки и небольшое содержание слизистых веществ, что должно повлиять на реологические и структурно-механические характеристики рыбомучного теста [2].

Мука, полученная из рассматриваемых круп, неспособна образовывать клейковину, т. е. белки данных круп не проявляют вязкоэластичных свойств. Но способность полипептид-ных цепей белков данной группы круп соединяться большим количеством поперечных дисуль-фидных мостиков, приводящих к возникновению разветвленной трехмерной структуры, которая обладает высокой компактностью, может оказать положительное воздействие при составлении тестовой массы их компонентов, имеющих различное происхождение.

Овощные добавки в технологии пищевых продуктов используются более 30 лет. Поэтому перед нами стояла задача выбора овощных компонентов исходя из предполагаемых органолептических показателей получаемого продукта. Для придания проектируемому продукту приятных и соответствующих крипсам органолептических и физико-химических показателей качества были апробированы такие овощные культуры, как морковь и тыква. Среди столовых корнеплодов морковь (семейство сельдерейных) занимает первое место по вкусовым качествам и количеству витаминов, сахаров, солей кальция, фосфора, морковь богата углеводами, каротином. Тыкву (семейство тыквенных) отличает значительное количество крахмала, сахаров (моно-и дисахаридов), витамина С и каротина. Морковь и тыква имеют приятный оранжево-желтый цвет, который не изменятся при тепловой обработке. Анализ литературных данных по химическому составу моркови и тыквы показал, что содержание воды, белка и жиров в них практически одинаково и составляет соответственно 88-90, 1,0-1,3, 0,1 %. Содержание клетчатки в моркови и тыквы также одинаково - 1,2 %, общее содержание углеводов находится в пределах 4-7 % [9]. Таким образом, компоненты с близкими органолептическими и химическими показателями могут быть взаимозаменяемыми.

Выбранные культуры были использованы в компьютерном проектировании многокомпонентных продуктов, сущность которого заключается в обеспечении сбалансированного химического состава и удовлетворительных органолептических характеристик. Оптимизация параметров разрабатываемого продукта производилась путем моделирования рецептуры с использованием интегрального критерия сбалансированности по широкому кругу показателей. Моделирование рецептуры сводилось к нахождению некоторой области О многофакторного «-мерного пространства Я, отвечающей ограничениям, которые являлись целью проектирования. Для нахождения частного критерия т. е. относительного коэффициента, принимающего значения от 0 до 1, используется функция желательности Харрингтона [1]. Фактор моделирования преоб-

разуется в безразмерную величину, которая выступает показателем соответствия его значения эталону. Значения функции Харрингтона группируются в шкалы желательности: очень плохо -йг [0-0,2], плохо - йг [0,2-0,37], удовлетворительно - йг [0,37-0,63], хорошо - йг [0,63-0,8], отлично - йг [0,8-1,0].

Постановка модельных опытов по рассчитанным рецептурам дала возможность проверить адекватность данных рецептурных композиций по органолептическим и физико-химическим показателям. На рис. 1 и 2 представлены результаты моделирования рецептурных композиций зерновых биокрипсов на основе рыбной белковой массы, кукурузной и овсяной муки и овощных компонентов (морковь и тыква): рецептурная композиции биокрипсов из кукурузной муки с морковью БКК-1, рецептурная композиция биокрипсов из кукурузной муки с тыквой БКК-2, рецептурная композиции биокрипсов из овсяной муки с морковью БКО-1, рецептурная композиция биокрипсов из овсяной муки с тыквой-БКО-2. Предлагаемое сочетание рыбного белка, который подвергся предварительному гидролизу, приведшему к образованию экстрактивных азотистых соединений, с растительным белком, а также высокая реакционная способность химических группировок молекул белка делает возможным их взаимодействие с липидами, углеводами и образование липопротеиновых комплексов, оказывающих влияние на структуру и свойства получаемой тестовой массы.

Рис. 1. Моделирование рецептурной композиции зерновых биокрипсов на кукурузной муке: а - БКК-1; б - БКК-2

асчет рецептур

Состав рецептуры:

Наименование компонента Содержание, г/ЮОг |

Рыбная 6 епкоЕ ая мае са внни

Морковь 17,00000000

Кукурузная крупа 17,00000000

Мука пшеничная 17,00000000

Лук 3,00000000

Выбрать

Диаграмма

Е!ы-:сд

Содержание элементов:

Наименование элемента (Содержание, гЛООг |Функция желательности

Белок [12,70140845 Щ 0,07037984

Липиды П 2,013661Э7 Н 0,00217018

Углеводы ] 20,26301408 0,99753324

Общая функция желательности: Наименование баз элемента:

Продукт

Содержание баз. элемента, г/100г: 71.

Расчет рецептур

Состав рецептуры:

[Наименование компонента [Содержание, г/100г 1

Рыбная белковая масса 17,00000000

Кукурузная крупа 17,00000000

Тыква 17,00000000

Мука пшеничная 17,00000000

Лук 3,00000000

Сонранигь

Диаграмма

Выход

Содержание элементов:

Наименование элемента (Содержание, г/100г (функцияжелательности |

Белок І12,6295774В Щ 0,93370017

Липиды 12,01366197 0,96272080

лг 1 о 94809946

иощая функция желательности:

Наименование баз. элемента:

Продукт

Содержание баз. элемента, г/100г: Ь|

б

а

Расчет рецептур

Состав рецептуры:

Щ

Наименование компонента Содержание, г/100г

Рыбная белковая масса

Морковь 18,00000000

Овеян ал крупа 11,00000000

Лук 3,00000000

Мука пшеничная 25,00000000

ВыбрсГГЬ

Сохранить

Диаграмма

Выход

Содержание элементов:

Н аименование элемента (Содержание, гЛООг (функцияжелательности |

Белок 112,418066Є7 Щ 0,92385046

Липиды ] 1,78933333 0,96421339

Общая функция желательности: Наи меноваяиє баз. элемента:

Продукт

Содержание баз. элемента, г/100г: 75,00000000

Расчет рецептур

Состав рецептуры:

1_1

Наименование компонента Содержание, гЛООг

Рыбная 6 епков ая мае с а шшш

Тыква 17,00000000

Овсяная крупа 17,00000000

Мука пшеничная 17,00000000

Лук 3,00000000

Диаграмма

Выход

Содержание элементов:

а в

Наименование элемента | Содержание, г/100г | Функция желательности

Белок 112,41408451 Щ 0,32362161

Липиды ] 2,33690141 0,36065205

Общая функция желательности: Наименование баз. элемента:

Продукт

Содержание баз. элемента, г/100г: 7] 00000000

а б

Рис. 2. Моделирование рецептурной композиции зерновых биокрипсов на овсяной муке: а - БКО-1; б - БКО-2

Моделирование рецептурного состава зерновых биокрипсов из кукурузной и овсяной муки, овощного компонента и белковой массы показало, что представленные композиции являются сбалансированными по содержанию белка и жира, т. к. функция желательности Харрингтона имеет максимальное значение, входящее в интервал «отлично».

В табл. 2 представлены результаты изучения химического состава полученных полуфабрикатов (тестовых масс) после смешивания компонентов, концентрация которых рассчитана с помощью компьютерного моделирования.

Таблица 2

Функционально-технологические свойства тестовых масс для зерновых биокрипсов различных рецептурных составов

Объект исследований Химический состав продукта, % Содержание поваренной соли, % Калорийность съедобной части, ккал/100 г Влагоудерживающая способность, % Предельное напряжение сдвига, Па

Вода Белок Жир Минеральные вещества Углеводы

Рыбная белковая масса 70,8 23,7 3,8 1,7 - 0,1 129,0 65,0 497,8

Тестовая масса БКК-1 46,1 10.5 3,3 519,7 35,9 3,3 215,3 88,9 579,7

Тестовая масса БКК-2 44,0 10,7 3,2 499,7 38,3 2,6 224,8 92,6 589,7

Тестовая масса БКО-1 48,5 9,7 3,3 541,0 35,0 2,8 208,5 91.8 567,0

Тестовая масса БКО-2 45,3 12,7 2,3 581,6 36,1 2,7 215,9 94,3 610,6

Данные в табл. 2 показывают, что введение в рецептурную композицию к рыбной белковой массе растительных ингредиентов не только влияет на химический состав, повышает калорийность полуфабриката, но и изменяет реологические свойства белковой массы.

Общеизвестно, что классификация рыбного фарша, основанная на критерии химического состава и характере изменения эффективной вязкости, представлена в виде трех групп [8].

К первой группе относится фарш с высокой стабильной консистенцией, в котором эффективная вязкость изменяется незначительно в зависимости от критерия химического состава (К). Темп изменения равен 80 и характеризуется следующими параметрами: 2,4 < К < 16; 1 600 < п < 2 700 Па ■ с. Вторую группу представляет фарш с резко контрастной консистенцией, которая изменяется в широких пределах при незначительном изменении его химического состава: 0,9 < К < 2,4; 130 < п < 1 600 Па ■ с. К третьей группе относится фарш с мажущейся консистенцией (с повышенным содержанием жира), вязкость которого изменяется в обратной зависимости от критерия химического состава: 0,3 < К < 0,9; 130 < п < 520 Па ■ с [7].

Расчеты критерия химического состава полученной рыбной белковой массы по методике из [7] позволили отнести рыбную белковую массу к первой группе, т. к. К составляет 2,98. Кроме этого, невысокое ПНС характеризует белковую массу как полуфабрикат, обладающий отличной формующей способностью [7]. Химический состав полученных тестовых масс различных рецептурных композиций имеет близкие значения, т. к. соотношение вводимых растительных компонентов составляет 17-18 %. Невысокие значения предельного напряжения сдвига характеризуют тестовые массы как массы, обладающие хорошей формующей способностью [7, 8].

Введение растительных компонентов, а именно овсяной и кукурузной муки, также оказывает положительное влияние на реологические показатели рецептурной композиции. Повышение влагоудерживающей способности тестовых масс позволяет утверждать, что данная система приобретает вязкопластичную консистенцию, позволяющую в дальнейшем сформировать необходимую структуру зерновых биокрипсов.

Заключение

Производство белковой массы на основе рыбного фарша, полученного из маломерного пресноводного сырья, и создание на ее основе комбинированных и обогащенных продуктов перспективны и позволяют реально и наиболее полно использовать рыбное сырье. При создании комбинированных и обогащенных продуктов немаловажную роль играет изучение функциональнотехнологических свойств получаемых композиций. Поэтому разработка методологического подхода к созданию сбалансированных рецептур зерновых биокрипсов на основе рыбного белка, учитывающего не только химический состав получаемых композиций, их влагоудерживающую и жиросвязывающую способность, но и изменение структурно-механических, реологических характеристик в процессе получения новых видов продукции позволит получить сбалансированный продукт, не только обладающий высокой биологической ценностью, но и характеризующийся отличными органолептическими показателями. Таким образом, предлагаемые рецептурные композиции после осуществления дальнейшего технологического процесса могут быть реализованы как основные рецептурные композиции продуктов функционального назначения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Касьянов Г. И. Запорожский А. А., Юдина С. Б. Технология продуктов питания для людей пожилого и преклонного возраста. - Ростов-н/Д: МарТ, 2001. - 187 с.

2. Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. Технологические проблемы и перспективы производства. - М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

3. Пищевые волокна / М. С. Дудкин, Н. К. Черно, И. С. Казанская и др. - Киев: Урожай, 1988. - 152 с.

4. Цибизова М. Е., Аверьянова Н. Д. Изучение изменения реологических характеристик рыбного теста при получении сухих завтраков - биокрипсов // Материалы МНПК «Олимпиада 2014: Технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания». - Краснодар: КНИИХП, КубГТУ, 2009. - С. 321-323.

5. Цибизова М. Е., Аверьянова Н. Д., Язенкова Д. С. Влияние процессов биотрансформации сырья на реологические характеристики рыбной белковой массы как основного компонента биопродуктов для здорового питания // Материалы МНПК «Олимпиада 2014: Технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания». - Краснодар: КНИИХП, КубГТУ, 2009 - С. 21-23.

6. ГОСТ 7636-85. Рыба. Морские млекопитающие, морские беспозвоночные, водоросли и продукты их переработки. Методы анализа. - Введ. 1985-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1985.

7. Косой В. Д. Инженерная реология. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 664 с.

8. Маслова Г. В., Маслов А. С. Реология рыбы и рыбных продуктов. - М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981. - 216 с.

Химический состав пищевых продуктов. - Кн. 2. Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов / под ред. И. М. Скурихина, М. Н. Волгарева. - М.: Агропромиздат, 1987. - 360 с.

Статья поступила в редакцию 2.11.2009

9

FISH ALBUMINOUS MASS AS THE MAIN COMPONENT OF GRAIN BIOCREEPS

M. E. Tsibizova, N. D. Averyanova

Realization of methodological ways for foodstuffs building with their special properties and high qualitative characteristics make it possible to define the most rational variant from physicochemical and biological characteristics' position as well as economical suitability and treatment and prophylactic directivity. The usage of computer simulation technique will make it possible for the models of composition to examine and test them in practice and to carry out the prescribed composition's optimization.

Key words: fish albuminous mass, prescribed compositions, formula's balance.