CC BY
177
ТЕХНОЛОГИЯ РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ
УДК 664.959.5:[636.084.413:636.5]
М. Е. Цибизова
СУХИЕ ЗАВТРАКИ НА ОСНОВЕ РЫБНОГО БЕЛКА И ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ДОСТУПНОСТЬ
Введение
Современный уровень развития и состояние сырьевой базы пищевой и перерабатывающей промышленности требуют принципиально нового подхода к проблеме использования природных ресурсов. Сущность этого подхода заключается в создании безотходных технологий производства полноценных продуктов, позволяющих максимально использовать все ценные компоненты сырья, включая вторичные.
Общеизвестно, что среди факторов питания, имеющих большое значение для поддержания и улучшения здоровья, работоспособности и активного долголетия человека, решающая роль принадлежит регулярному снабжению организма комплексом важнейших химических соединений. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие человека, что способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, повышению работоспособности человека и создает условия для адаптации людей к неблагоприятному воздействию окружающей среды.
Основным принципом теории сбалансированного питания является поступление в организм человека пищевых нутриентов в определенном количестве и соотношении. Создание комбинированных продуктов повышенной биологической доступности на основе аналитической оценки количества и качества предполагает разработку методологических подходов, базирующихся на выделении ключевого нутриента, моделировании и оптимизации качественного состава новых продуктов [1, 2]. Реализация методологических подходов к конструированию пищевых продуктов со специальными свойствами и высокими качественными показателями позволяет оперативно определять наиболее рациональный вариант с учетом физико-химических и биологических показателей, экономической целесообразности и лечебно-профилактической направленности [2].
К наиболее распространенным функциональным продуктам относятся в первую очередь сухие завтраки. Наличие в этих продуктах таких функциональных ингредиентов, как витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты, аминокислоты, протеины, органические кислоты и др. повышает их пищевую и биологическую ценность.
В отличие от зарубежных стран, в России категория готовых завтраков существует всего лишь десяток лет наравне с другими продуктами быстрого приготовления. Наиболее традиционными для россиян, безусловно, являются каши, но, помимо каш, категория продуктов, которые можно быстро приготовить на завтрак, включает в себя зерновые хлопья (продукты, получаемые, как правило, из кукурузной крупы, подвергнутой гидротермической обработке, плющению и обжарке), экструзионные продукты (продукты, изготовленные из теста на основе размолотого зерна, которым придана какая-либо форма методом «выдавливания»), мюсли (зерновые смеси с добавлением фруктов, орехов и т. п.) и зерновые подушечки. Расширение ассортимента сухих завтраков с использованием сырья животного происхождения позволяет повысить долю продуктов функционального значения в питании населения России.
В связи с этим целью исследований являлись:
- изучение технологических свойств сырья, используемого для получения продуктов функционального назначения;
- обоснование рецептурного состава сухих завтраков.
Основным сырьём для приготовления сухих завтраков служит растительное сырьё с высоким содержанием крахмала - зерновые и бобовые культуры.
Однако белки злаков не сбалансированы по аминокислотному составу. В них содержится незначительное количество таких незаменимых аминокислот, как лизин, триптофан, метионин, что существенно отличает их от белков животного происхождения.
Среди белков животного происхождения рыбные белки отличаются очень важным для метаболизма человека составом экзогенных аминокислот. Химический, аминокислотный, жирнокислотный составы рыб изучены довольно подробно. Белки рыб содержат полный набор важнейших аминокислот, и мелкое малоценное сырье является большим резервом для получения функциональных пищевых продуктов [3].
Функциональными пищевыми продуктами на основе рыбного белка являются продукты, включающие в себя не менее двух пищевых компонентов (один из них имеет водное происхождение), потенциально сочетающихся между собой и позволяющих создавать готовые к употреблению продукты с определенными свойствами [2, 4].
К преимуществам производства функциональных продуктов на основе гидробионтов относятся:
- возможность использования различных объектов промысла;
- регулирование органолептических свойств и пищевой ценности готовой продукции за счет комбинирования состава и факторов технологии;
- возможность приблизиться к созданию «идеального» пищевого продукта, соответствующего потребностям организма конкретного человека или группы лиц;
- потенциальные гигиеничность, безопасность и стойкость в хранении за счет применения современных пищевых добавок и упаковок [2, 4, 5].
В соответствии с изложенным, использование водных объектов промысла, таких как мелкие частиковые рыбы Волго-Каспийского бассейна, позволит существенно расширить ассортимент сухих завтраков и целенаправленно использовать рыбное сырье с различными технологическими свойствами.
К мелким пресноводным частиковым рыбам Волго-Каспийского бассейна относятся красноперка, линь, окунь, густера, чехонь, сопа и др. Возможность использования мелких частиковых рыб Волго-Каспийского бассейна в качестве сырья для производства белковых продуктов обусловлена тем, что доля этих видов рыб в вылове с каждым годом все увеличивается (рис. 1), но по ряду причин они не могут быть обработаны по традиционной технологии, поэтому их большая часть просто утилизируется [6].
Год
—■— Крупные пресноводные ♦ Мелкие пресноводные
—^— Красноперка -----Густера
Рис. 1. Динамика уловов полупроходных и речных видов рыб в водоемах Волго-Ахтубинской поймы в 2000-2006 гг.
Экспертными оценками установлено, что на большинстве промысловых водоемов отмечается тенденция к увеличению интенсивности промысла и численности рыбаков. Наряду с ростом производительной базы основных рыбозаготовителей увеличилось количество орудий лова за счет второстепенных заготовителей [6]. При этом промысел направлен на максимальное изъятие ценных видов рыб, таких как осетровые и крупный частик, а запасы мелкочастиковых рыб используются недостаточно полно.
Использование мелких рыб для выпуска пищевой продукции тесно связано с их технологическими особенностями, одна из которых, наиболее существенная, - небольшие размеры рыб, осложняющие их разделку. Существует также ряд других технологических особенностей: широкая амплитуда сезонных колебаний химического состава и активности протеолитических ферментов мышечной ткани и внутренних органов (особенно внутренностей), сильная механическая повреждаемость рыб при перевозках [6].
Изучение технологических свойств сырья (табл.) в рамках госбюджетной тематики «Разработка биотехнологических процессов получения функциональных продуктов пищевого, кормового, технического и специального назначения из сырья животного, растительного и микробиологического происхождения» на кафедре «Пищевая биотехнология и технология продуктов питания» Астраханского государственного технического университета показало актуальность разработки биотехнологических процессов переработки маломерного и малоценного сырья Волго-Каспийского бассейна.
Технологические свойства мелкого рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна
Вид рыб Содержание в мясе рыбы, % Калорийность 100 г мяса, ккал Выход съедобной части (мяса) тела, % к общей массе
влаги протеина ^ • 6,25) жира минеральных веществ
Красноперка 80,0 17,5 0,7 1,8 78,2 39,9
Линь 79,0 18,0 1,5 1,5 87,8 44,0
Сопа 79,5 17,0 2,0 1,5 88,3 39,1
Чехонь 75,0 21,0 2,5 1,5 109,4 46,0
Окунь 79,8 17,0 1,4 1,8 95,4 49,1
Густера 75,0 21,0 3,0 1,5 114,0 55,0
Согласно данным таблицы, выход мяса у мелких частиковых рыб Волго-Каспийского бассейна составляет от 39 до 55 % к общей массе. Наибольшим изменениям подвержено содержание жира и влаги. Представленный видовой состав отличается достаточно высоким содержанием белка, что обусловливает возможность использования данного сырья для производство функциональных продуктов питания повышенной биологической ценности [5].
Согласно вышеприведенным данным, мелкая частиковая рыба Волго-Каспийского бассейна - ценное сырье для производства различных белковых продуктов. Оно является средне-и высокобелковым, маложирным. Самые ценные по содержанию белка и жира - чехонь и густера, минеральных веществ - окунь и красноперка.
В настоящее время актуален подход к рецептурному составу проектируемых продуктов питания, основанный на биодоступности предлагаемого компонентного состава, позволяющий удовлетворять биологическую потребность организма в макро- и микронутриентах в количествах, которые меньше рекомендованных норм на 20-30 % [7]. Данный подход позволяет использовать рыбную массу, белки которой подвергнуты определенной модификации, не затрагивающей их нативные свойства. Основы отечественной ферментативной технологии белковых масс и белковых концентратов были заложены А. П. Черногорцевым и его учениками в исследованиях, проведенных в Астраханском техническом институте рыбной промышленности и хозяйства [8, 9].
Для решения задачи получения белковых продуктов из маломерного и малоценного сырья Волго-Каспийского бассейна, обладающего различной способностью к ферментации, была исследована протеолитическая активность (ПА) мелкого рыбного сырья (красноперки) с целью обосновать режимы проведения ферментации рыбного сырья для получения белковой массы с определенной степенью биодоступности.
Ферментативные процессы играют очень важную роль при производстве таких продуктов питания, как пресервы, вяленая, копченая, сушеная продукция, а также таких препаратов, как рыбные гидролизаты, изоляты, концентраты и др. Именно поэтому при производстве функциональных продуктов питания из рыбного сырья необходимо обязательно учитывать действие всех групп ферментов сырья, и прежде всего необходимо знать такую важную характеристику ферментов, как ПА. Именно от нее зависит глубина протекания тех или иных ферментативных процессов, которые имеют место как в сырье, так и в готовом продукте [10].
Для рыбного сырья характерны три комплекса протеолитических ферментов [10, 11]:
- комплекс пептидгидролаз мышечных тканей, проявляющий свою максимальную активность при рН 3-4;
- кислый комплекс протеолитических ферментов, содержащийся во внутренних органах рыб и проявляющий максимальную активность при рН 3;
- щелочной комплекс протеолитических ферментов, содержащийся во внутренних органах рыб и проявляющий максимальную активность при рН 7-8.
Рассмотрим влияние температуры на ПА ферментов неразделанной красноперки (рис. 2).
рн
20 °С —30 °С —X— 40 °С —50 °С —Ж— 60 °С
Рис. 2. Влияние изменения рН и t, °С, на ПА ферментов неразделанной красноперки
Область повышенной активности ферментов (4,17-5,57) лежит в диапазоне t от 30 до 50 °С, что соответствует оптимуму действия и максимальной активности большинства ферментов рыбного сырья. Постепенное увеличение активности, начиная с температуры 30 °С, можно объяснить тем, что неактивные формы пептидгидролаз, присутствующие в исходном ферментсодержащем сырье, переходят в активное состояние. При дальнейшем увеличении температуры происходит увеличение активности до значения 5,57 ед./г (при температуре 50 °С), показывающее, что кислый комплекс протеолитических ферментов мышечной ткани рыб (катепсины) и внутренних органов рыб (пепсины) проявляет большую термоустойчивость. При достижении температуры 60 °С происходит интенсивная инактивация протеолитических ферментов, что вызывает снижение их активности до 2,62 ед./г. Инактивация при высоких значениях температуры вызвана деструкцией фермента, обусловливающей непрерывное уменьшение концентрации активного фермента.
Одним из основных свойств протеолитических ферментов является их способность проявлять максимальную активность при определенном значении pH среды [3, 11]. На рис. 2 обнаруживаются два ясно выраженных оптимума: первый - на участке рН равном 1 (этот комплекс протеаз может быть принят за пепсиновый), второй - на участке рН равном 3, который можно принять в основном за катепсиновый. Минимальная активность ферментов отмечена на участке рН 5,5-6,0.
Таким образом, в объекте исследований преобладают 2 комплекса протеолитических ферментов - это комплекс пептидгидролаз мышечных тканей, представленный катепсинами и проявляющий свою максимальную активность при рН 3-4, и кислый комплекс протеолитических ферментов, содержащийся во внутренних органах рыб (в частности, пепсины) и проявляющий максимальную активность при рН 1-2.
При повышении значения рН от 3 до 6 происходит снижение ПА ферментов неразделанной красноперки. Это, по-видимому, связано с неустойчивостью кислого комплекса ферментов внутренностей рыбы при рН более 4,0 из-за щелочной денатурации пепсина. Можно также предположить, что снижение активности комплексов протеолитических ферментов в зонах рН, отличных от их оптимального действия, происходит и в результате расщепления ферментных белков под действием комплекса пептидгидролаз, проявляющего в этой зоне максимальную активность и рН-стабильность. Так, щелочной комплекс при рН 6-8, возможно, гидролизует ферментные белки кислого комплекса пептидгидролаз рыб, который в данном случае является как бы субстратом для него. Подобные явления возможны и при рН 3-5, где щелочной комплекс пептид-гидролаз выступает в роли субстрата, а кислый комплекс является собственно ферментом.
При исследовании влияния рН среды на активность комплексов протеолитических ферментов представляется возможным получить данные о влиянии видового состава рыбного сырья на протекание технологических процессов, определить пути использования свойств комплексов пептидгидролаз рыбы для технологических целей.
Анализируя современные технологические процессы обработки рыбного сырья с учетом полученных представлений о составе комплексов протеолитических ферментов, можно отметить их несовершенство в части использования закономерности формирования активности ферментных систем в зависимости от рН среды:
- практически не используются в рыбной промышленности возможности кислотного комплекса пептидгидролаз мышечных тканей и внутренних органов рыб. Между тем этот комплекс позволяет осуществить гидролиз белковых веществ рыбного сырья при созревании соленой рыбы, ее копчении, вялении, ферментативных способах обработки рыбного сырья без угрозы развития при этом Cl. botulinum, сопровождающегося образованием сильного токсина при рН среды более 4;
- в настоящее время технологические процессы, при которых имеет место ферментативный гидролиз, протекают под воздействием тканевых пептидгидролаз в зоне минимальной активности (рН 5,5-6,8) и щелочного комплекса, характеризующегося значительными колебаниями активности, что затрудняет организацию строго регулируемых технологических процессов.
Заключение
Важной составной частью рыбного сырья являются ферменты, играющие ведущую роль при производстве продуктов питания, качество которых обусловлено протеканием ферментативных процессов. Важным показателем скорости протекания ферментативных реакций является ПА ферментного комплекса, зависящая от температуры и рН среды. Следует отметить: по литературным данным, оптимальной для деятельности комплекса пептидгидролаз является температура 30-45 °С, и при ее повышении происходит инактивация ферментов, что вызывает снижение их активности. Однако высокая ПА неразделанной красноперки наблюдалась при температуре 50 °С и при рН 1 и 3, т. е. наиболее активными комплексами ферментов являются катепсиновый и пепсиновый, что необходимо учитывать при разработке технологических режимов получения новых продуктов питания, в том числе и функционального значения.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Новые комбинированные пищевые продукты - мясорастительные экструдаты / Л. В. Антипова, А. Н. Кузнецова, И. А. Г лотова, Ф. В. Васильева // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2002. - № 1. - С. 47-50.
2. Коновалов К. Л., ШулбаеваМ. Т. Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Сб. науч. работ. - Кемерово: Изд-во Кемер. технол. ин-та пищ. пром-сти, 2005. - Вып. 10. - 198 с.
3. Борисочкина Л. И., Дубровская Т. А. Технология продуктов из океанических рыб. - М.: Агропромиз-дат, 1988. - 208 с.
4. Байдалинова Л. С., Лысова А. С. Биотехнология морепродуктов. - М.: Мир, 2006. - 238 с.
5. Липатов Н. Н. Предпосылки компьютерного проектирования продуктов и рационов питания с зада-
ваемой пищевой ценностью // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1995. - № 3. - С. 4-9.
6. Рыбохозяйственные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2006 г. / Редкол.: М. И. Каршок и др. - Астрахань: Изд-во КаспНИРХ, 2007. - 629 с.
7. Маршалкин М. Ф. Физико-химический подход к обсуждению норм потребления белка // Науч. тр. Пятигор. гос. технол. ун-та. - 2001. - № 7. - С. 19.
8. Черногорцев А. П. Переработка мелкой рыбы на основе ферментирования сырья. - М.: Пищ. пром-сть: МВИМУ, 1973. - 90 с.
9. Черногорцев А. П., Разумовская Р. Г. Технология получения новых белковых продуктов. - Мурманск: МГТУ, 1999. - 76 с.
10. Касьянов Г. И., Сарапкина О. В., Белоусова С. В. Нанобиотехнология переработки рыбного сырья. -Краснодар: КубГТУ; КрасНИИРХ, 2006. - 151 с.
11. Грачева И. М. Технология ферментных препаратов. - М. : Элевар, 2000. - 303 с.
Статья поступила в редакцию 25.03.2008
DRY BREAKFASTS ON THE FISH PROTEINS BASE AND THEIR BIOLOGICAL AVAILABILITY
M. E. Tsibizova
Among animal proteins fish proteins are remarkable for their exogenous amino acid composition which is very important for human metabolism. Fish proteins contain a full set of the major amino acids, and minor not valuable raw material with different ability for fermentation is a big reserve for receiving functional food products. The purposeful use of scanty fish raw material of the Volgo-Caspian basin with different technological properties will allow significantly to expand the assortment of dry breakfasts. To state the mode of fish raw material fermentation for receiving protein products with certain degree of bioavailability the redeye proteolytic activity has been investigated. The high redeye proteolytic activity was observed at the temperature 50 °C and pH 1 and 3.
Key words: fish protein, dry breakfasts, fermentation.
