CC BY
18
Вестник науки и образования Северо-Запада России
http://vestnik-nauki.ru/ -------
2016, Том. 2, №4
УДК 664.951(075.8)
ТЕХНОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЫБОРАСТИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ БИОМОДИФИЦИРОВАННОЙ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ МАЛОМЕРНОГО ЛЕЩА
О.Я. Мезенова, М.А. Баротова
TECHNOLOGY OF FUNCTIONAL RYBORASTITELNYH STRUCTURED PRODUCTS BASED ON BIOMODIFICATION MUSCLE SMALL BREAM
O.J. Mezenova, M.A. Barotova
Аннотация: Актуальность темы обоснована необходимостью совершенствования технологии фаршевых рыбных изделий из маломерных и костистых видов рыб. Предложено получать фарш из мелкого леща Балтийского моря путем предварительной биомодификации его тканей за счет автопротеолиза в среде творожной сыворотки. Эта операция позволяет далее легко отделять мышечную ткань леща от крупных костей, уменьшить оттенки рыбного запаха и вкуса, обогатить продукт ценными компонентами сыворотки. Последующее измельчение рыбных тканей, их обогащение компонентами свеклы и моркови, формование и обжаривание в растительном масле позволяют получить структурированные изделия типа рыбных палочек с высокими органолептическими показателями, функциональные по содержанию семи компонентов. Проведено маркетинговое исследование востребованности новой продукции. Обоснованы рациональные параметры автоферментолиза кусков леща в творожной сыворотке. Разработана технологическая схема изготовления новой продукции и предложены рекомендации по ее применению.
Ключевые слова: балтийский лещ, творожная сыворотка, рыбные палочки, структурированные изделия, автоферментолиз, морковь, свекла, функциональные продукты
Abstract: The relevance of the topic is justified by the improvement in fish sticks on the basis of small bream Baltic sea by biomodification its tissues due to autoproteolysis in the environment whey. This operation allows you to easily and fully separate the muscle tissue of bream from large bones, reduce the fishy smell, to enrich the product serum components. Subsequent grinding of fish tissue, their enrichment of the components of the beets and carrots, shaping and frying in vegetable oil allow to structured products with high organoleptic characteristics, functional content of the seven components. Conducted marketing research of the demand for new products. Justified rational parameters autoterminals pieces of bream in cheese whey. The technological scheme of manufacture of new products and offers recommendations on its use.
Keywords: Baltic bream, cottage cheese whey, fish sticks, structured products, autoterminals, carrots, beets, functional products.
Введение
В последнее время все более востребованными являются готовые пищевые продукты или их замороженные полуфабрикаты, позволяющие быстро и приятно утолить чувство голода при существенной экономии времени. Повышенным спросом у потребителей пользуются структурированные рыбные продукты типа рыбных палочек, наггетсов, аналоговых продуктов, изготавливаемых в комбинации с растительными добавками. Для этой продукции наиболее подходящими являются рыбы с белым мясом (тресковые, карповые). Последние отличаются повышенной костистостью (карп, карась, лещ), что делает проблемным процесс приготовления фарша. Так, тело балтийского леща, особенно маломерного, чрезвычайно костистое, при этом хребтовая позвоночная кость обладает
http://vestnik-nauki.ru/
2016, Том. 2, №4
повышенной прочностью. Эта особенность затрудняет изготовление из него фарша традиционным способом (филетирование, измельчение). При использовании промышленных сепараторов до 50% массы мышечной ткани остается на костях, а выход фарша составляет всего 30-35% массы рыбы, при этом процесс не выполним на типовом оборудовании, а остающиеся кости трудно реализуемы.
На 2016 год квоты на вылов леща в Калининградской области составили 290 тонн, что представляет достаточный объем и позволяет планировать выпуск продукции в ассортименте. Крупный и средний лещ успешно реализуется в торговле в вяленом, копчёном, охлажденном и мороженом видах. Маломерный лещ (менее 30-22 см) на предприятиях практически не перерабатывается, при этом в свежем, охлажденном или мороженом состояниях имеет низкий потребительский спрос.
Одним из возможных путей расширения ассортимента изделий из маломерного балтийского леща за счет выпуска фаршевых изделий является его предварительная обработка автоферментолизом, что возможно при некоторой временной выдержке его тканей в среде собственных ферментов, активированных в кислой среде [1]. Для этого предлагается использовать вторичное сырье молочных производств - молочную творожную сыворотку, недовостребованнную в настоящее время на действующих молокоперерабатывающих предприятиях Калининградской области. Зачастую творожная сыворотка просто сливается в канализацию. Предлагается мелкого и среднего по размерам леща, потрошенного и обезглавленного, предварительно выдерживать в среде творожной сыворотки. В результате под действием органических кислот сыворотки рН среды смещается в кислую зону, происходит активация тканевых «кислых» протеаз (основных ферментов мышечной ткани рыб), что позволяет биодеградировать структурные белки соединительной ткани, ответственные за связь рыбы с костями. Далее мышечная ткань легко отделяется от костей вручную, при этом повышается ее адгезионная способность, она легко реструктурируется, а образующаяся фаршевая масса имеет светлый цвет, высокую формуемость, специфический запах, обогащенный приятным кисломолочным оттенком.
Для расширения ассортимента структурированных изделий и повышения их пищевой ценности предлагается вносить в полученный фарш из маломерного балтийского леща региональные овощи (морковь и красную свеклу), богатые биологически активными веществами [2].
По данным астраханских ученых, применение молочной сыворотки в качестве реакционной смеси в рыбной среде позволяет сократить время автоферментолиза рыбных тканей до 2,5-3 часов. Такое ускорение связано с понижением рН среды до 4,3±0,2, что активирует деятельность катепсинов мышечной ткани. При этом ценные компоненты сыворотки (сывороточные иммунные белки, лактоза) попадают в ткани рыбы, повышая их биологическую ценность и улучшая вкусовые свойства основного сырья [3, 4].
Целью работы является разработка технологии рыборастительных структурированных изделий на основе мышечной ткани маломерного леща, обогащенной региональным растительным сырьем, до функционального уровня.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: провести маркетинговые исследования и анализ потребительского рынка рыбных полуфабрикатов в Калининградской области; обосновать режимы автоферментолиза леща в среде молочной сыворотки; разработать рецептуры рыборастительных палочек и технологическую схему, предложить рекомендации по употреблению готовой продукции.
Методы исследования
В качестве объектов исследования были использованы следующие сырье и материалы: лещ балтийский замороженный размерами 30-22 см, по качеству соответствующий требованиям ГОСТ 32366-2013 «Рыба мороженая. ТУ»; молочная творожная сыворотка (ГОСТ Р 53438-2009 «Сыворотка молочная. ТУ»); пищевая добавка
Вестник науки и образования Северо-Запада России
http://vestnik-nauki.ru/ -------
2016, Том. 2, №4
«Караггинан», поваренная соль (ГОСТ Р 51574), свежие овощи (морковь и свекла) (ГОСТ Р 51782-2001 «Морковь столовая свежая, реализуемая в розничной торговой сети. ТУ» и ГОСТ 32285-2013 «Свекла столовая свежая, реализуемая в розничной торговой сети. ТУ»), растительное (подсолнечное) масло (ГОСТ Р 52465 - 2005 «Масло подсолнечное. ТУ»); панировочные сухари (ГОСТ 28402 «Сухари панировочные. ТУ»).
Маркетинговые исследования по оценке потребительских предпочтений проводили методом опроса с применением специально разработанных анкет, которые респонденты заполняли самостоятельно. В ходе исследований было опрошено 80 респондентов, являющихся жителями г. Калининграда и Калининградской области.
Обоснование режимов ферментолиза маломерного балтийского леща проводили в различных условиях, в том числе с собственными тканевыми энзимами (автоферментолиз) и протеолитическим ферментным препаратом «Л1са1а8е®» 2,5 Ь (Коуо2ушеБ, Дания, активность 2,5 ЛИ/г, концентрация фермента 1,5%). В качестве реакционной смеси использовали в экспериментах по автоферментолизу творожную сыворотку (рН 4,3±0,2), в опытах с ферментным препаратом - воду (контроль). Критерием рациональности процесса являлась органолептическая оценка мышечной ткани, легкость ее съема с костей леща, формуемость, оценка готовой продукции (жареных панированных палочек).
Результаты и дискуссии
В ходе маркетинговых исследований было установлено, что рыбные полуфабрикаты высокой степени готовности пользуются достаточным спросом у потребителей (таблица 1).
Таблица 1 - Результаты опроса респонедентов о периодичности покупки рыбных
Периодичность покупки Процентное соотношение, %
Не покупаю совсем 11,25
Редко 28,75
Иногда 43,75
Часто 16,25
Из приведенных в таблице 1 данных видно, что 60% опрошенных приобретают рыбные полуфабрикаты от двух раз в неделю до двух раз в месяц, то есть довольно часто.
В связи с разработкой нового вида рыборастительных палочек в анкету был включен вопрос о том, приобрели бы потребители рыбный продукт, обогащенный морковью и свеклой. Результаты ответа на данный вопрос приведены на рисунке 1.
12,5
Положительно Отрицательно Затрудняюсь..
Рисунок 1- Результаты опроса респондентов об отношении потребителей к приобретению
рыборастительных палочек
Из данных рисунка 1 видно, что больше половины респондентов (63,7% положительно относятся к новой продукции (попробовали бы новый продукт).
http://vestnik-nauki.ru/
Таким образом, установлено, что рыбные палочки с добавлением моркови и свеклы потенциально будут пользоваться спросом, потребитель заинтересован в появлении нового продукта, а разработка его технологии является актуальной.
Проведение экспериментов по обосновании рациональных условий автоферментолиза осуществляли в следующей последовательности: замороженную рыбу после размораживания, мойки, снятия чешуи, обезглавливания и разрезания на куски, распределяли на две одинаковые по массе порции и помещали в два химических стакана емкостью по 2 л. В один из стаканов предварительно вносили дистиллированную воду с ферментным препаратом «Л1са1аве®» (контрольный опыт), в другой - молочную сыворотку (экспериментальный опыт) в соотношении «сыворотка: лещ» 3:1 (1,5 л сыворотки и/или дистиллированной воды и 500 г кусков рыбы). Систему термостатировали в течение 2-х, 3-х и 5-и часов при температуре 500С (рисунок 2). По истечении данных периодов рыбу извлекали и вручную отделяли мышечную ткань от костной (рисунок 3). При этом мелкие реберные кости относительно легко отделялись в тех образцах рыбы, которые были выдержаны в молочной сыворотке. Отделение мяса от костей в контрольном образце осуществлялось хуже. Последующее измельчение отделенного «сывороточного» мяса на мясорубке осуществлялось легко, тонкие косточки без усилий перетирались в однородную массу. В экспериментальных образцах косточки также перетирались без существенных усилий, но композиция имела мажущуюся консистенцию.
Анализ качества разделки леща после автоферментолиза, а также мышечной ткани до и после измельчения позволил заключить, что наиболее рационально этот процесс осуществлять в среде молочной сыворотки в течение 3-х часов при температуре 50°С. При измельчении полученная мышечная ткань обладала повышенной водоудерживающей способностью и не теряла воду, как в случае измельчения образца, выдержанного в течение 5-и часов в творожной сыворотке или в водной среде (при всех вариантах продолжительности).
Рисунок 2 - Схема модельных экспериментов по проведению автоферментолиза леща в различных средах (творожной сыворотке и водной среде с ферментным препаратом «Л1са1аБе®») при температуре 50 0 С (в термостате)
Рисунок 3 - Внешний вид экспериментальных образцов кусков леща после термостатирования в различных средах (слева - в воде с ферментным препаратом «Л1са1аБе®», справа - в творожной сыворотке)
Измельченную мышечную ткань направляли на формование с растительными добавками, панирование в сухарях и обжаривание в растительном масле. Оценка качества
http://vestnik-nauki.ru/
обжаренных палочек показала их высокие органолептические свойства. Однако в контрольных образцах ощущался горьковатый оттенок во вкусе, обусловленный, по-видимому, наличием низкомолекулярных продуктов ферментолиза, образующихся под действием фермента «А1са1а8е®».
Таким образом, в качестве реакционной среды предварительного ферментолиза леща рациональнее применять творожную сыворотку (процесс автоферментолиза), чем использовать дополнительные ферментные препараты (процесс протеолиза); при этом рациональными параметрами процесса автоферментолиза являются: продолжительность 3 ч, соотношение «рыба»: «сыворотка» 1:3, температура 500С.
Следующим этапом исследований являлось обоснование количеств вносимых в рыбный фарш овощей для получения гастрономически привлекательных рыборастительных палочек, названных «Морская нежность». Эксперименты проводили с применением метода математического моделирования, а именно ортогонального центрального композиционного плана (ОЦКП) второго порядка для 2-х факторов. Для этого варьировали содержание в фарше измельченных моркови и свеклы (%) [5]. В качестве параметра оптимизации была выбрана органолептическая оценка качества по 5-балльной шкале. Обработка экспериментальных данных (9 партий палочек с различным составом) позволила получить математическую модель второго порядка для двух факторов, адекватно связывающую органолептическую оценку готовой продукции с дозировками моркови и свеклы. Диапазон измерения факторов, подлежащих оптимизации (Мм, Мс), а также пределы их варьирования, приведены в таблице 2.
Таблица 2- Изменяемые факторы в составе рецептуры рыборастительных палочек
Факторы Уровни Интервал варьирования
Нижний ( -1) Нулевой (0) Верхний (+1)
Содержание моркови (Мм), % массы фарша 9 10 11 1
Содержание свеклы (Мс), % массы фарша 9 10 11 1
План эксперимента в соответствии с матрицей ОЦКП второго порядка для двух факторов, а также данные для обработки полученных данных приведены в таблице 3.
В результате обработки экспериментальных данных была построена геометрическая модель рецептуры новой обогащенной структурированной рыборастительной продукции:
у = 4,6 + 0,17х1 + 0,27х2 - 0,35х1* х2 - 0,4х12 - 0,1х22,
(1)
где: у - параметр оптимизации (органолептическая оценка); х1- содержание моркови, х2 -содержание свеклы (в кодированных единицах).
Переход к математической модели рецептуры рыборастительных палочек «Морская нежность» с натуральными значениями факторов дает возможность прогнозировать качество полученного продукта:
у = - 83,1 + 1,5Мм - 2,8Мс - 0,35Мм*Мс + 0,3Мм2 - 0,1Мс2,
где: у - параметр оптимизации (органолептическая оценка); Мм- содержание моркови, %; Мс - содержание свеклы, %.
http://vestnik-nauki.ru/
Таблица 3- Матрица ОЦКП и план эксперимента при моделировании рецептуры
Номер опыта План эксперимента Д ,анные для математической обработки
Содержание моркови, г Содержание свеклы, г х0 х1*х2 2 2/ х1 - / 3 2 2/ х2 - /3 Органоле-птическая оценка
По матрице х1 Натурально Мм, % По матрице х2 Натурально Мс, %
1 +1 11 +1 11 +1 +1 +1/3 + 1/3 4
3 + 1 11 -1 9 +1 -1 +1/3 + 1/3 4,4
4 -1 9 -1 9 +1 0 +1/3 + 1/3 3,5
5 +1 11 0 10 +1 0 +1/3 -2/3 4,8
6 -1 9 0 10 +1 0 +1/3 -2/3 4,2
7 0 10 +1 11 +1 0 -2/3 +1/3 4,8
8 0 10 -1 9 +1 0 -2/3 +1/3 3,8
9 0 10 0 10 +1 0 -2/3 -2/3 5
ХУ 0 0 9 0 5
Модель дает возможность рассчитать оптимальную рецептуру рыборастительных палочек:
(¿V (¿V
~Г~ = 0,ЗМм -I-1,5 - 0,35Мс -7" = -ОДМс - 2,7 - 0,35Мм
ах 1 ах
Расчетные оптимальные значения дозировок моркови и свеклы, полученные методом дифференцирования уравнений в натуральном виде, оказались следующими:
- содержание моркови Мм=9,2 %
- содержание свеклы Мс= 11,2 %
Геометрическая интерпретация модели рецептуры новых рыборастительных палочек приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Графическая интерпретация модели рецептуры рыборастительных палочек
http://vestnik-nauki.ru/
Анализ данной модели показывает, что дозировки овощей примерно в равных долях влияют на формирование органолептических показателей качества. На основе данной модели были рассчитаны массовые доли необходимых компонентов, которые были подтверждены в специальных экспериментах. С учетом полученных данных была обоснована общая рецептура готовой продукции (таблица 4).
Таблица 4 - Рецептура формованных рыборастительных палочек «Морская
Наименование ингредиента Количество
Мышечная ткань ферментированного в среде молочной сыворотки леща 81,8
Растительные компоненты 10
Поваренная соль 1,2
Пищевая структурообразующая добавка «Каррагинан» 1
Льезон 2
Сухари панировочные 5
Масло растительное подсолнечное 3
Результаты проведенных исследований позволили разработать технологическую схему изготовления рыборастительных палочек на основе ферментированного в молочной сыворотке балтийского маломерного леща (рисунок 5). Основными операциями технологии являются подготовка рыбного сырья (мойка, разделка, порционирование), составление реакционной смеси, автоферментолиз в среде творожной сыворотки, отделение мышечной ткани, ее измельчение, составление фаршевой рыборастительной композиции, ее формование, панирование полуфабриката, термическая обработка в горячем растительном масле и замораживание.
Рисунок 5 - Технологическая схема изготовления рыборастительных палочек «Морская
нежность»
http://vestnik-nauki.ru/
Готовые изделия отличались высокими внешними и вкусовыми достоинствами: поверхность палочек равномерно запанированная и характерно окрашенная в золотисто-коричневые тона, без разорванных и ломаных краев и трещин, посторонних включений. Форма прямоугольная, состояние поверхности на срезе - однородное, с равномерными вкраплениями используемых рецептурных компонентов. Консистенция у размороженного полуфабриката была нежная, сочная; у замороженного - твёрдая, прочная. Цвет поверхности палочки с растительными наполнителями - золотистый, на разрезе серовато-коричневатый, с вкраплениями включений измельченной растительной добавки натурального цвета (моркови, свеклы). При использовании свеклы в качестве растительной добавки цвет поверхности палочки на поверхности имел свекольный оттенок, на разрезе - легкий фиолетовый оттенок. Вкус готовых продуктов не имел посторонних привкусов и ароматов, был обогащен характерными оттенками добавленных овощей, умеренный уровень солености.
Полученный продукт рекомендуется к употреблению дошкольникам и школьникам, студентам, а также всем категориям взрослого населения в качестве источника полноценного легко усвояемого рыбного белка, витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон растительного происхождения.
Анализ химического состава рыборастительных палочек показала, что они являются высокобелковым натуральным продуктом, функциональным по содержанию 7 видов физиологически необходимых ингредиентов: бета-каротин, витамин А, витамин РР, натрий, фосфор, калий и сера (таблица 5).
Таблица 5 - Содержание функциональных
ингредиентов в рыборастительных палочках
Функциональный ингредиент Содержание в 100 г рыбных палочек «Морская нежность» Суточная физиологическая потребность в соответствии с МР 2.3.1.2432-08 % удовлетворения суточной потребности при употреблении 100 г в сутки
Бета-каротин 1,2 мг 5 мг 24
Витамин А 205,2мкг 900мкг 23
Витамин РР 3,249 20 мг 16
Натрий 489.52 1300 мг 38
Фосфор 187,7 800 мг 24
Калий 321,46 2000-4000 мг 16
Сера 182,71 1000 мг 18
Из таблицы 5 видно, что в разработанном продукте содержание бета-каротина составляет 24% его суточной потребности, витамина А - 23%, витамина РР- 16%, натрия -38%, фосфора -24%, серы - 18%, калия - 16%. Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемые рыборастительные палочки можно считать функциональными, так как они удовлетворяют суточную потребность организма в названных витаминах и микроэлементах выше 15 % физиологической нормы при употреблении в сутки 100 г (ГОСТ Р 54059-2010 «Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования»).
Выводы
Установлена рациональность и рекомендуемые параметры автоферментолиза мелкого балтийского леща в среде молочной творожной сыворотки, составляющие: продолжительность 3 ч, соотношение «рыба: сыворотка» 1:3, температура 500С.
Получена математическая модель второго порядка для двух факторов, адекватно связывающая органолептическую оценку рыбных палочек с дозировками моркови и свеклы в
Вестник науки и образования Северо-Запада России
http://vestnik-nauki.ru/ -------
2016, Том. 2, №4
рыборастительной композиции; оптимальные значения добавок овощей в рыбный фарш составили (% массы фарша): содержание моркови Мм=9,2 ; содержание свеклы Мс= 11,2.
Обоснована рецептура фаршевой композиции рыборастительных палочек «Морская нежность», приготовленной на основе биомодифицированного фарша из мышечной ткани мелкого леща и измельченных моркови и красной свеклы.
Обоснована технологическая схема изготовления рыборастительных палочек «Морская нежность» на основе автоферментированных в среде молочной сыворотки мышечных тканей мелкого леща и основные параметры ее осуществления.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Баротова М.А. Мезенова О.Я. Вестник молодежной науки // Обоснование использования балтийского леща, подвергнутого автоферментолизу в среде молочной сыворотки, в технологии поликомпонентных формованных продуктов: сборник статей. Калининград: Изд-во КГТУ, 2015. - С. 6-13.
2. Скурихин И.М., Тутельян В.А. Химический состав российских пищевых продуктов: справочник. М.: ДеЛи принт, 2002. 237 с.
3. Аверьянова Н.Д. Разработка технологии функциональных продуктов на основе рыбных масс: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств; КГТУ. Калининград, 2011. 24 с.
4. Храмцов А.Г., Василисин С.В. Промышленная переработка вторичного молочного сырья. Обезжиренное молоко. Молочная сыворотка. Пахта. - М.: ДеЛи принт, 2003. 100 с.
5. Мезенова О.Я. Проектирование комбинированных продуктов питания: учебное пособие. Калининград: Изд-во КГТУ, 2012. 87 с.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Мезенова Ольга Яковлевна ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет», г. Калининград, Россия, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой пищевой биотехнологии, действительный член Международной академии Холода, E-mail: [email protected]
Mezenova Olga Jakovlevna FSEI HE «Kaliningrad State Technical University», Kaliningrad, Russia, Chairman of the Food Biotechnology Department, Doctor of Technical Science, Professor, Member of International Academy of Refrigeration.
E-mail: [email protected]
Баротова Мадина Абдужалиловна ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет», г. Калининград, Россия, магистрант кафедры пищевой биотехнологии E-mail: [email protected]
Barotova Madina Abdujalilovna FSEI HE «Kaliningrad State Technical University», Kaliningrad, Russia, MSC-student of the Food Biotechnology Department. E-mail: [email protected]
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с авторами статьи: 236022, Калининград, ул. проф.Баранова 43., уч. корпус КГТУ № 1, каб. 107. Мезенова О.Я.
8(4012)46-35-69
