CC BY
3
АКВАКУЛЬТУРА
УДК 693.3 DOI 10.24411/2311-6447-2020-10085
Сравнительная оценка ароматов мяса тиляпии, выращенной в условиях аквакультуры России и Китая
Comparative evaluation of the flavors of tilapia meat grown in the conditions of aquaculture in Russia and China
Профессор О.П. Дворянинова, доцент А.В. Соколов, (Воронежский государственный университет инженерных технологий) кафедра управления качеством и технологии водных биоресурсов, тел. 8(473)253-26-30 E-mail: sokol993@yandex.ru
соискатель С.С. Ряднов (Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил, Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина) тел. 8(473)253-26-30
Professor О.P. Dvoryaninova, Associate Professor A.V. Sokolov, (Voronezh State University of Engineering Technologies) chair of Quality Management and Technology of Aquatic Bioresources, tel. 8 (473) 253-26-30 E-mail: sokol993@yandex.ru
Applicant S.S. Ryadnov (Military Training and Scientific Center of the Air Force, Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin) tel. 8 (473) 253-26-30 E-mail: sokol993@yandex.ru
Реферат. Один из ведущих поставщиков рыбы и морепродуктов в Россию является Китай. Яркий пример - рыба тиляпия эту относительно недорогую рыбу в связи с небольшим количеством ее выращивания в РФ полностью импортируется из Китая. Однако в настоящее время отсутствие на китайских предприятиях должного уровня контроля за движением сырья по производственным цепочкам и его переработкой ввоз тиляпии временно приостановлен. В связи с этим актуальным является сравнительная оценка качества тиляпии выращенной в условиях аквакультуры России и Китая на всех этапах промышленной переработки. Для оценки качества рыбного сырья была использована мультисенсорная система «электронный нос», которая основана на многоуровневой нейронной семиотической модели, описывающей механизм работы обонятельной луковицы человека. Применение химических сенсоров позволило зафиксировать ранние признаки изменений органолептических показателей мяса тиляпий. Проведенные исследования показали, что мясо тиляпии выращенной в Россия, подвержена меньшей деструкции в процессе хранения при температуре 4 °С, чем мясо тиляпии выращенной в условиях аквакультуры Китая.
Summary. One of the leading suppliers of fish and seafood to Russia is China. A striking example is the tilapia fish this relatively inexpensive fish due to the small amount of its cultivation in the Russian Federation is completely imported from China. However, at present, the absence of a proper level of control over the movement of raw materials along production chains and its processing by Chinese enterprises has temporarily suspended the import of tilapia. In this regard, a comparative assessment of the quality of tilapia grown under aquaculture conditions in Russia and China at all stages of industrial processing is relevant. To assess the quality offish raw materials, the "electronic nose" multisensory system was used, which is based on a multilevel neural semiotic model describing the mechanism of human olfactory bulb operation. The use of chemical sensors made it possible to record early signs of changes in organoleptic indicators of tilapia meat. Studies have shown that tilapia meat grown in Russia is subject to less destruction during storage at a temperature of 4 ° С than tilapia meat grown under conditions of Chinese aquaculture.
Ключевые слова: тиляпия, аромат, аквакультура, качество, мультисенсорная система, органо-лептические показатели.
Keywords: tilapia, aroma, aquaculture, quality, multisensory system, organoleptic indicators.
© О.П. Дворянинова, А.В. Соколов, С.С. Ряднов, 2020
Китай - один из ведущих поставщиков рыбы и морепродуктов в Россию. По данным ФТС РФ, в 2019 г/импорт мороженой рыбы из КНР составил 36,2 тысячи тонн (12 % в общем объеме импорта, третье место после Фарерских островов и Чили), рыбного филе - 20,3 тысячи тонн (28,9 %, первое место), ракообразных - 7,4 тысячи тонн (18 %, третье место после Индии и Гренландии), моллюсков - 13,7 тысячи тонн (70 %, первое место) [1].
Яркий пример - рыба тиляпия, которая используется в качестве основы для изготовления большого количества рыбных блюд и полуфабрикатов. Эту относительно недорогую рыбу Китай поставляет в Россию в различном виде. Она востребована как у покупателей розничных сетей, так и у промышленных предприятий.
В России существует лишь одно крупное полносистемное хозяйство по выращиванию 300 тонн в год товарной тиляпии, запущенное в 2013 году в Сладков-ском районе Тюменской области. В 2014 году было реализовано 80 т товарной тиляпии (http://t.-l.ru).
В связи с небольшим количеством выращиваемой в РФ тиляпии, она практически полностью импортируется из Китая: 2016 г. - 19,3 тыс. т.; 2017 г. - 17,1 тыс. т.; 2018 г. - 21,9 тыс. т.
Однако еще до вспышки коронавируса тиляпия попала в список временно запрещенных к ввозу в Россию рыбопродуктов. Соответствующее решение принял Россельхознадзор 31 декабря 2019 года. Официальная формулировка такого ограничения: отсутствие на китайских предприятиях должного уровня контроля за движением сырья по производственным цепочкам и его переработкой [1].
В связи с этим актуальным является контроль качества рыбного сырья при хранении и на всех этапах промышленной переработки, который проводится различными методами: органолептическими, химическими, физико-химическими и микробиологическими [2].
Для оценки качества рыбного сырья очень удобным, быстрым и простым методом является органолептический (сенсорный) [3].
В целях удовлетворения потребности в обеспечении качества и безопасности продуктов предлагается для оценки рыбного сырья использовать мультисенсорную систему «электронный нос», состоящую из десяти пьезосенсоров. Работа такой системы основана на многоуровневой нейронной семиотической модели, описывающей механизм работы обонятельной луковицы человека [4].
Целью исследования являлась оценка различия в составе легколетучей фракции запаха проб мяса тиляпий, выращенных в условиях аквакультуры России и Китая.
Объектами исследования являлись: мороженое филе тиляпии, выращенной в условиях аквакультуры Китая (ГОСТ 3948-2016 «Филе рыбы мороженое. Технические условия») - далее проба 1; охлажденная тиляпия, выращенная в УЗВ ИТЦ «Аквабиоресурс» (г. Воронеж, Россия) (ГОСТ 814-96 Рыба охлажденная. Технические условия) - далее проба 2.
Рыбосырье соответствовало по показателям качества СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».
Подготовка образцов к исследованию:
- проба 1: мороженое филе тиляпии, выращенной в условиях аквакультуры Китая размораживали на воздухе до температуры в толще продукции от 0 °С до 5 0 С и направляли на исследования.
- проба 2: охлажденную тиляпию, выращенную в УЗВ ИТЦ «Аквабиоресурс» разделывали согласно установленным методам (выемка внутренностей, гонад (молоки, икра), удаление голов, с последующим удалением жабр, удаление чешуи и снятие шкурки, удаление всех видов плавников, удаление хребтовых и реберных костей). Для исследования использовали филе.
Контрольные точки испытания проб составляли - 0, 5, 10 суток хранения при температуре 4 °С.
Изучение запаха проводили на анализаторе запахов «МАГ-8» с методологией «электронный нос» (Россия) (рис. 1) в режиме инжекторного ввода равновесной газовой фазы (РГФ).
Рис. 1. Анализатор газов «МАГ-8» для измерения запаха в режиме инжекции РГФ [5]
В качестве измерительного массива применяли набор из 8 сенсоров на основе пьезокварцевых резонаторов ОАВ-типа с базовой частотой колебаний 10,0 МГц с разнохарактерными полимерными сорбентами на электродах [5]. Сенсоры выбирали с повышенной чувствительностью к различным классам легколетучих органических соединений (спиртов, альдегидов, кетонов, аминов и т.д.) [5, 6]: сенсор 1 - по-ливинилпирролидон (ПВП); сенсор 2 - пчелиный клей (прополис) (ПК); сенсор 3 -дициклогексан-18-Краун-6 (ДЦГ18К6); сенсор 4 - бромкрезоловый зеленый (БКЗ); сенсор 5 - полиэтиленгликольсукцинат (ПЭГск); сенсор 6 - полиэтиленгликоль ПЭГ-2000 (ПЭГ-2000); сенсор 7 - твин-40 (Tween); сенсор 8 - триоктилфосфиноксид (ТОФО). Пробы представленных образцов объемом 50 см3 помещали в пробоотборники, плотно закрывали, выдерживали при комнатной температуре (20+1 °С) не менее 20 мин для насыщения равновесной газовой фазы над пробами.
Базовая линия сенсоров в массиве была стабильной (+ 1 Гц) за все время активного измерения (80 с) (рис. 2). Общее время измерения запаха проб составило 60 с от момента инжекции в ячейку детектирования 3 см3 равновесной газовой фазы над пробами.
------о с
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00
Время, с
Рис. 2. Хроночастотограммы сенсоров в массиве без нагрузки в ячейке детектирования: АГ, Гц - сигналы сенсоров с наиболее активной или специфической пленками сорбентов; Время, с - время измерения запаха проб
Режим фиксирования откликов сенсоров был равномерным с шагом 1 с, применены 2 алгоритма представления откликов - по максимальным откликам отдельных сенсоров и точечным откликам сенсоров в отдельные моменты сорбции-десорбции. Повторяемость откликов при воспроизведении измерения - 3-5 % и не более 10 % для наименее и наиболее чувствительных сенсоров (2 и 1 соответственно).
Исходной первичной аналитической информацией системы «электронный нос» являлась хроночастотограмма - выходная кривая пьезосенсора за время измерения - зависимости изменения частоты колебаний каждого сенсора от времени (рисунки из программного обеспечения прибора). Далее выборочная информация хроночастотограмм применялась для обработки и принятия решения (пример хро-ночастотограмм представлен на (рис. 3).
□
и <
ОЛЮ 10,00 20.00 ЭО.ОО Л О.СО 50.00 60,00 70,00 80,00 ОО.ОО 100,00 1 ЮДО 120.00
Время, с
Рис. 3. Хроночастотограммы сенсоров массива при измерении запаха проб в режиме предварительного насыщения в пробоотборнике: АР, Гц - сигналы сенсоров с наиболее активной или специфической пленками сорбентов; Время, с - время измерения запаха проб
Суммарный аналитический сигнал: сформирован с применением интегрального алгоритма обработки сигналов 8-ми сенсоров в виде «визуального отпечатка» максимальных сигналов. Для установления общего состава запаха проб применяли полные «визуальные отпечатки» максимумов (наибольшие отклики 8-ми сенсоров). «Визуальные отпечатки» максимумов - построены по максимальным откликам сенсоров в РГФ образцов за время измерения (60 с), которые позволили установить значимые похожести и различие состава легколетучей фракции запаха над анализируемыми образцами [5]. Площади фигур рассчитывались автоматически в про-грамном обеспечении (ПО) прибора.
В качестве критериев для оценки различия в запахе анализируемых проб выбрали:
качественные характеристики:
- форма «визуального отпечатка» с характерными распределениями по осям откликов, определяется набором соединений в РГФ;
- для распознавания в смеси отдельных классов соединений применены параметры идентификации Ац, рассчитанные по сигналам сенсоров в анализируемых пробах |6].
количественные характеристики:
- Эе, Гц с - суммарная площадь полного «визуального отпечатка» - оценивает обшую интенсивность аромата, пропорциональна концентрации легколетучих веществ, в том числе воды - построенного по всем сигналам всех сенсоров за полное время измерения;
2) максимальные сигналы сенсоров с наиболее активной или специфической пленками сорбентов AFmax, Гц - для оценки содержания отдельных классов органических соединений в РГФ методом нормировки [5].
Отклики сенсоров зафиксированы, обработаны и сопоставлены в программном обеспечении анализатора «MAG Soft».
Общая методология получения и обработки результатов заключалась в следующем. Для выбранных точек контроля с двух-кратным повторением для каждой пробы фиксировали отклики сенсоров в равновесной газовой фазе, отобранной над образцами (средние пробы). Из полученных первичных данных (хроночастотограммы) выбирали количественные показатели массива максимальные отклики сенсоров, площади «визуальных отпечатков»),
В ПО прибора фиксировали суммарный аналитический сигнал массива сенсоров, который сформирован с применением интегрального алгоритма обработки сигналов 8-ми сенсоров в виде «визуального отпечатка».
Для сравнения химического состава легколетучей фракции запаха проб применяли алгоритм наложения полных следов летучих веществ (кинетических «визуальных отпечатков» сигналов сенсоров). Рассчитывали дополнительные параметры для сравнения проб: Ау и массовую долю (о, % масс.) отдельных групп соединений по доле сигнала определенного сенсора в суммарном количественном показателе методом нормировки [5]:
00= ~ у ■ 100 %
L — t TlHf
При идентичности качественного и количественного состава проб эти показатели в пределах допустимой вариации близки.
При этом, наиболее достоверным отражением изменения состава запаха является смещение нескольких или набора качественных показателей, например, изменение спектра качественного состава для отдельных проб (набор параметров Ау). Построены спектры качественного состава проб по показателям парной массовой чувствительности - Aij, и спектры сравнения исследуемых проб.
Все применяемые для обработки результаты являлись статистически надежными, грубых промахов и неоднородности были исключены.
Первичной информацией «электронного носа» являются экстремальные (максимальные/минимальные) отклики всех сенсоров за все время измерения при нагрузке. Аналитический сигнал «электронного носа» - площадь круговой диаграммы, построенной по этим сигналам для каждой пробы. Поэтому на первом этапе для установления критических изменений, а также стабильности легко летучей фракции проб, поступающей в равновесную газовую фазу и околосенсорное пространство, сравнили первичную информацию «электронного носа» - величины откликов выбранных сенсоров в массиве и величины количественного интегрального сигнала «электронного носа» - площади «визуального отпечатка» минимальных откликов (табл. 1).
Таблица 1
Средние отклики сенсоров (± 1 Гц) и площадь «визуального отпечатка» сигналов сенсоров в РГФ над пробами ± 30,0 Гд е)
Номера проб сенсор 1 сенсор 2 сенсор 3 сенсор 4 сенсор 5 сенсор 6 сенсор 7 сенсор 8 Szmax, Гцс
1 (0 сут.) 15 3 И 4 8 7 9 3 122
2 (0 сут.) 22 3 13 5 9 9 14 5 212
1 (5 сут.) 16 3 б 4 5 6 6 2 77
2 (5 сут.) 18 3 9 5 7 8 9 3 130
1 (10 сут.) 32 5 13 12 10 15 17 5 407
2 (10 сут.) 39 6 17 13 12 20 19 12 717
Для установления различий в составе и содержании легколетучих соединений в равновесной газовой фазе над образцами различных производителей филе тиля-пии при хранении в холодильной камере (4 °С) сравнили величины максимальных откликов сенсоров в массиве и площади «визуального отпечатка» максимумов откликов (рис. 4, 5, 6).
в
Рис. 4. «Визуальные отпечатки» сигналов сенсоров в РГФ над пробами после О суток хранения: а - проба 1; б - проба 2; в - сравнение проб 1 и 2. 8Ю0001 - ПВП; БЮ0002 - ПК; 8Ю0003 - ДЦГ18К6; БЮ0004 - БКЗ; ЭЮ0005 - ПЭГск; 8Ю0006 - ПЭГ-2000; БЮ0007 -Тюееп; 8Ю0008 -ТОФО
Площадь диаграммы максимумов для исследуемых образцов, которые не подвергались хранению составили (рис. 4): - базовое измерение 212,84; - сравниваемое измерение 121,98. Абсолютная разность площадей - 90,86. Относительная разность площадей - 42,69 %. Площадь временной диаграммы: - базовое измерение 270,41; - сравниваемое измерение 169,66. Абсолютная разность площадей -100,75. Относительная разность площадей - 37,26 %.
Рис. 5. «Визуальные отпечатки» сигналов сенсоров в РГФ над пробами после 5 суток хранения: а - проба 1; б - проба 2; в - сравнение проб 1 и 2. БЮООО1 - ПВП; БЮ0002 - ПК; БЮОООЗ -ДЦГ18К6; БЮ0004 - БКЗ; БЮОООБ - ПЭГск; БЮОООб - ПЭГ-2000; 8Ю0007 - Тюееп; БЮ0008 -ТОФО о л
Площадь диаграммы максимумов для исследуемых образцов после 5 суток хранения составили (рис. 5): - базовое измерение 130,81; - сравниваемое измерение 77,78. Абсолютная разность площадей - 53,03. Относительная разность площадей - 40,54 %. Площадь временной диаграммы: - базовое измерение 145,59; - сравниваемое измерение 70,72. Абсолютная разность площадей - 74,87. Относительная разность площадей - 51,43 %.
Рис. б. «Визуальные отпечатки» сигналов сенсоров в РГФ над пробами после 10 суток хранения: а - проба 1; б - проба 2; в - сравнение проб 1 и 2. БЮООО 7 - ПВП; БЮ0002 - ПК; БЮОООЗ -ДПГ18К6; БЮ0004 - БКЗ; ЗЮ0005 - ПЭГск; 8Ю0006 - ПЭГ-2000; 8Ю0007- Ттееп; 8Ю0008 -ТОФО
Площадь диаграммы максимумов для исследуемых образцов после 10 суток хранения составили (рис. 6): - базовое измерение 717,36; - сравниваемое измерение 406,94. Абсолютная разность площадей - 310,42. Относительная разность площадей - 43,27 %. Площадь временной диаграммы: - базовое измерение 742,78; -сравниваемое измерение 483,17. Абсолютная разность площадей - 259,61. Относительная разность площадей - 34,95 %.
В первые пять суток хранения наблюдается выветривание запаха рыбы за счет естественных биохимических и физико-химических процессов. Далее происходит накопление летучих соединений за счет процессов порчи. Но к 10 суткам хранения не установлено критичности таких изменений по величине обобщенного показателя — площади «визуальных отпечатков». Потому что ее величину могут определять разные по природе соединения.
На 10 сутки хранения фиксируется незначительное увеличение площади «визуального отпечатка» откликов сенсоров, но приращение это незначительное и изменения в качественном и количественном составе можно проследить по другим характеристикам и параметрам.
Далее проследили изменения в количественном составе запаха проб по относительному содержанию основных классов легколетучих соединений, оцененному методом нормировки (табл. 2).
Таблица 2
Относительное содержание компонентов в пробах, со (±2) % масс
Пробы S1 -ПВП S2 -ПчК S3 -18кб S4-БКЗ S5 -ПЭКск S6 -ПЭГ2000 S7-Tween S8 - ТО-ФО
Влага свободная Кетоны, спирты Кислоты, спирты, кетоны Амины Амины, другие Спирты Кислоты Аромат, S
1 (0 сут.) 19,6 6,9 14,7 6,9 12,7 9,8 18,6 10,8
2 (0 сут.) 25,0 4,7 14,2 5,9 11,9 10,7 17,8 9,5
1 (5 сут.) 22,5 5,6 13,5 5,6 15,7 10,1 20,2 6,7
2 (5 сут.) 28,2 3,2 14,1 5,4 9,7 10,8 16,3 11,9
1 (10 сут.) 17,0 7,0 15,0 6,0 14,0 10,0 20,0 11,0
2 (10 сут.) 34,6 3,8 12,5 7,6 6,7 10,5 15,3 8,6
В разных точках контроля для проб мяса тиляпий в процессе хранения отмечалась различная степень отклонения от исходного состояния. На 5 сутки хранения состав количественно изменился на 70 % от исходного, а к 10 суткам - на 50 %. Но изменения в количественном отношении разные. Так на 5е сутки уменьшалось содержание кетонов, спиртов, а увеличивалось содержание свободной воды, кислот, аминов. Увеличение содержания этих веществ меньше, чем уменьшение, поэтому по общему показателю микровзвешивания фиксировали уменьшение доли летучих соединений. К 10 суткам хранения уменьшалось в пробах свободная влага, причем гораздо значительнее, чем изменение других классов соединений; росло содержание кетонов, серосодержащих соединений, стабильным оставалась доля кислот.
Таким образом, на 5 сут хранения при температуре 4 °С фиксировали первые признаки прокисания, а к 10 сут к этому процессу добавлялся процесс деструкция белков и окисление жира. При этом критичность указанных процессов была не велика.
Следовательно, применение химических сенсоров позволило зафиксировать ранние признаки изменений органолептических показателей мяса тиляпий.
В заключении можно сделать вывод о том, что мясо тиляпии, выращенной в УЗВ ИТЦ «Аквабиоресурс» (Россия), подвержена меньшей деструкции в процессе хранения при данной температуре, чем мясо тиляпии выращенная в условиях аквакультуры (Китай), так как ранее не было подвергнуто замораживанию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Астрахань могла заместить Китай по поставкам тиляпии на российский рынок. Рамблер/финансы (rambler.ru).
2. Дворянинова О.П., Соколов A.B., Ряднов С.С. Оценка пищевой и биологической ценности мышечной ткани тиляпии / / Сборник научных статей и докладов VI Международной научно-практической конференции: «Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение». - ФГБОУ ВО «ВГУИТ»: ООО «РИТМ». - Воронеж, 2019. - С. 62-69.
3. Дворянинова, О.П. Расширение ассортимента рыбопродуктов на основе фарша: оптимизация сырьевых комбинаций, свойства и усовершенствованные технологии / / Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК -продукты здорового питания. - 2014. - № 1 (1). - С. 32-42.
4. Дворянинова О.П., Соколов А.В., Бобрешова М.В., Кучменко Т.А. Сенсорный анализ в оценке качества майонезных соусов с добавлением икорного джуса / / Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2015. - № 2 (64). - С. 181-186.
5. Кучменко Т.А., Чернышева С.Е. Идентификация моноэтаноламина в воздухе с применением двух сенсоров на основе микрофазы фторида калия / / Вестник ВГУИТ, 2015, № 4 (66), С. 135-139.
6. Kuchmenko Т.А., Umarkhanov R.U., Grazhulene S.S., Zaglyadova S.V., Shkinev V.M. Micro structural investigations of sorption layers in mass-sensitive sensors for the detection of nitrogen-containing compounds / / Journal of surface investigation X-ray, synnchrotron and Neutron Technigues. 2014/ V. 8. № 2, pp. 312-320.
REFERENCES
1. Astrakhan could replace China for the supply of tilapia to the Russian market. Rambler/ finance (rambler.ru).
2. Dvoryaninova O.P., Sokolov A.V., Ryadnov S.S. Assessment of the nutritional and biological value of muscle tissue of tilapia//Collection of scientific articles and reports of the VI International Scientific and Practical Conference: "Food Security: Scientific, Personnel and Information Support." - FSBOU VGUIT IT: LLC "
3. Noblyaninova O.P. Expansion of the range of mince-based fish products: optimization of raw materials combinations, properties and improved technologies/ /А1С food and processing industry technologies - healthy food products. - 2014. - No. 1 (1). -S. 32-42.
4. Dvoiyaninova O.P., Sokolov A.V., Bobreshova M.V., Kuchmenko T.A. Sensory analysis in assessing the quality of mayonnaise sauces with the addition of caviar juice//Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. - 2015. -No 2 (64). - pp. 181-186.
5. Kuchmenko T.A., Chernysheva S.E. Identification of monoethanolamine in air using two sensors based on potassium fluoride microfase//Bulletin VGUIT, 2015, No. 4 (66), S. 135-139.
6. Kuchmenko T.A., Umarkhanov R.U., Grazhulene S.S., Zaglyadova S.V., Shkinev V.M. Micro structural investigations of sorption layers in mass-sensitive sensors for the detection of nitrogen-containing compounds / / Journal of surface investigation X-ray, synnchrotron and Neutron Technigues. 2014/V. 8. No. 2, p. 312-320.
