CC BY
40
УДК 664.95:604
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА НАТУРАЛЬНОЙ ВКУСОАРОМАТИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ ИЗ КИЛЬКИ БАЛТИЙСКОЙ
Е. С. Жукова, М. Н. Альшевская, В. И. Шендерюк
PRODUCTION TECHNOLOGY OF A NATURAL FLAVOUR ADDITIVE FROM
THE BALTIC SPRAT
E. S. Zhukova, M. N. Alshevskaya, V. I. Shenderuk
Подтверждена актуальность разработки натуральных вкусоароматических добавок для производства малосоленых рыбных пресервов. Рассмотрена добавка, состоящая из концентрированной смеси натуральных аминокислот, пептидов, полипептидов, накапливающихся в мышечной ткани рыбы в процессе созревания. Применение этой добавки позволит сформировать привычные потребителю вкусоароматические свойства соленого рыбного продукта без использования искусственных веществ, что в настоящее время является важным направлением в производстве продукции для населения. Установлены оптимальные параметры процесса гидролиза на основании температуры, массовой доли соли, содержания азота концевых аминогрупп. Изучено изменение активности протеолитических ферментов в процессе гидролиза измельченного рыбного сырья. Сделан вывод о том, что процесс термостатирования при заданных условиях образцов измельченной килечной массы способствует снижению активности протеолити-ческих ферментов до значений, близких к нулю. Разработана технология получения натуральной концентрированной вкусоароматической добавки. Определено содержание массовой доли соли, сухих веществ, азота концевых аминогрупп, отношение небелкового азота к общему, активность протеолитических ферментов, общая бактериальная обсемененность. Исследован аминокислотный состав вкусоароматической добавки. Определено содержание аргинина, тирозина, фенилаланина, гистидина, лейцина и изолейцина, метионина, валина, пролина, треонина, серина, аланина, глицина, аспарагиновой кислоты и аспаранина, глута-миновой кислоты и глутамина, лизина, цистина. Вычислен индекс ароматичности для некоторых из них. Произведено сравнение полученных данных с результатами определения аминокислотного состава других авторов. Подтверждена его важность для формирования специфического аромата и вкуса соленой рыбы.
малосоленые пресервы, натуральная вкусоароматическая добавка (ВАД), гидролиз, ферментативная активность, аминокислотный состав
Relevance of the development of natural flavour additives for production of light-salted fish preserves has been confirmed. We have studied the additive consisting of a natural concentrated mixture of amino acids, peptides, polypeptides, accumulate in fish muscle tissue during maturation. The use of this additive will form the usual flavor
of a salted fish product without using artificial substances which is an important production trend in the context of healthy diet. We have elicited the optimum parameters of the hydrolysis process for the production of a flavour additive based on temperature, a mass fraction of salt, content of nitrogen of amino end-groups. We have studied the change in activity of proteolytic enzymes in the course of hydrolysis of the crushed fish raw material. It has been concluded that the process of incubation under specified conditions of the samples of chopped sprat reduces activity of the proteolytic enzymes to values close to zero. We have developed a technology for production of the natural concentrated flavour additive. We have specified the content of the mass fraction of salts, solids, nitrogen of amino end-groups, the ratio of non-protein nitrogen to total, the activity of proteolytic enzymes and total bacterial contamination. The amino-acid structure of the flavour additive has been studied. We have specified the content of arginine, tyrosine, phenylalanine, histidine, leucine and isoleucine, methionine, valine, proline, threonine, serine, alanine, glycine, aspartic acid and asparanina, glutamic acid, glutamine, lysine, cystine. Aromaticity index is calculated for some of them. The obtained data has been compared with the results of determining the amino acid composition of other authors. Importance of amino-acid structure for forming of a specific aroma and taste of salty fish has been confirmed.
light-salted preserves, natural flavour additive, hydrolysis, enzyme activity, amino acid composition
ВВЕДЕНИЕ
Соленая рыбная продукция, в том числе и малосоленые пресервы, являются традиционными и широко распространенными продуктами питания населения нашей страны.
Основная технологическая операция, формирующая органолептические свойства этой продукции (вкус, аромат, консистенция), - это достаточно длительный процесс созревания.
В связи с этим на современных пищевых производствах широко используется интенсификация данного процесса за счет применения ферментных препаратов или увеличения протеолитической активности собственных протеаз тканей рыбы. Основным недостатком данного решения является невозможность уменьшения скорости процесса созревания после завершения формирования качества готовой продукции и, как следствие, быстрое перезревание и порча продукта.
Также возможна интенсификация формирования качественных показателей готового продукта за счет посола филе рыбы с добавлением в посольный раствор различных вкусоароматических добавок искусственного происхождения [1].
Уже с середины двадцатого века во всем мире замечена тенденция к постоянному повышению потребления различных аддитивных веществ, одной из главных функций которых является улучшение органолептических качеств некоторых продуктов. К этим веществам относятся различные приправы, в частности белковые гидролизаты. Производство их для пищевых целей направлено на при-
готовление продуктов, улучшающих вкус различных супов, соусов, салатов, мясных, рыбных и овощных блюд и готовых изделий [2,3].
В настоящее время в связи с концепцией здорового питания все чаще используются в производстве пищевых продуктов натуральные компоненты и добавки [4].
Таким образом, актуальным направлением является разработка добавки, состоящей из концентрированной смеси натуральных аминокислот, пептидов, полипептидов, накапливающихся в мышечной ткани рыбы в процессе созревания. Применение этой добавки позволит сформировать привычные потребителю вкусоароматические свойства соленого рыбного продукта без использования искусственных веществ.
Цель данной работы - обосновать технологию производства натуральной вкусоароматической добавки.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить отношение покупателей к применению добавок искусственного и натурального происхождения в технологии рыбных пресервов.
2. Обосновать оптимальные параметры процесса гидролиза в технологии вкусоароматической добавки.
Для этого были проведены исследования по изучению влияния:
- массовой доли соли на гидролиз фарша из кильки балтийской;
- температуры на гидролиз килечного фарша с различным содержанием массовой доли соли;
- микроорганизмов на гидролиз фарша из кильки балтийской;
- температуры гидролиза и массовой доли соли на развитие микроорганизмов в килечном фарше.
3. Изучить изменение активности протеолитических ферментов в процессе гидролиза измельченного рыбного сырья при заданных условиях.
4. Отработать технологию и изучить состав полученной концентрированной вкусоароматической добавки.
МЕТОДЫ
Для решения первой задачи было проведено маркетинговое исследование среди жителей Калининградской области [5].
Далее в качестве объекта исследования выбрана килька балтийская мороженая, обладающая повышенной ферментативной активностью внутренних органов и тканей. Сырье по качеству соответствовало требованиям действующего стандарта ГОСТ 32744-2014 "Рыба мелкая мороженая. Технические условия".
Для обоснования оптимальных параметров гидролиза в процессе термостатирования подготовленных образцов фарша из кильки балтийской велось определение по стандартным методикам следующих показателей:
1. Органолептические (внешний вид, вкус, запах);
2. Физико-химические (азот концевых аминогрупп (АКА), рН);
3. Микробиологические (количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), колониеобразующая единица (КОЕ) плесневых грибов, наличие патогенных и условно-патогенных микроорганизмов) [1].
Для того чтобы изучить изменение активности протеолитических ферментов в процессе гидролиза измельченного рыбного сырья при обоснованных условиях, проводили определение активности протеолитических ферментов, рН и содержания КМАФАнМ по стандартным методикам [6].
В образце концентрированной вкусоароматической добавки проводили определение по стандартным методикам следующих показателей:
1. Органолептические (внешний вид, запах, цвет);
2. Физико-химические (азот концевых аминогрупп (АКА), протеоли-тическая активность, соленость, содержание сухих веществ, общий азот, небелковый азот, аминокислотный состав);
3. Микробиологические (КМАФАнМ).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты проведенного маркетингового исследования подтверждают актуальность поставленной темы работы. Установлено, что предпочли бы купить рыбные пресервы с пониженным содержанием искусственных ВАД и добавлением ВАД натурального происхождения 90 % респондентов [5].
Полученные данные по обоснованию параметров гидролиза кильки балтийской в технологии вкусоароматической добавки представлены авторами в опубликованной ранее статье [1]. Сделан вывод о том, что наиболее оптимальными параметрами являются:
- температура - 50 С;
- массовая доля соли - 10 %;
Содержание азота концевых аминогрупп в гидролизате - 550-650 мг/100г.
В результате проведенного исследования по изменению активности протеолитических ферментов в процессе гидролиза измельченного рыбного сырья выяснено, что процесс термостатирования при заданных условиях способствует снижению активности протеолитических ферментов до значений, близких к нулю. Это в большей степени сохраняет в неизменном виде полученные в результате гидролиза вкусоароматические вещества и не влияет на перезревание продукта.
Для того чтобы получить концентрированную вкусоароматическую добавку и изучить ее состав, подготовленный образец фаршевой смеси кильки балтийской с содержанием массовой доли соли 10 % помещали на термостатирование при температуре 50 °С до получения оптимальных данных о созревании продукта. Полученный гидролизат центрифугировали, сепарировали, фильтровали и выпаривали на ротационном испарителе при Т = 55-60 С [7].
В результате получены данные, представленные в табл. 1, 2.
Таблица 1. Химический состав, общая бактериальная обсемененность вкусоароматической добавки в первые сутки хранения
Table 1. Chemical composition, total bacterial contamination of a flavor additive in the first day of storage_
Наименование показателя Содержание сухих веществ, о/ % Содержание соли, % Азот концевых аминогрупп, мг/100 г Отношение небелкового азота к общему, % Активность протеолитическ их ферментов, ед./мл Я о < ^ ■о, * А гл/ s * «
ВАД из кильки балтийской 55 20,5 1200 81 0,19 0,0025
Концентрированный образец вкусоароматической добавки характеризуется сниженной активностью протеолитических ферментов, несущественной общей бактериальной обсемененностью. Отмечается значительная глубина протеолиза.
Органолептические показатели вкусоароматической добавки соответствуют рекомендуемым [8]. Внешний вид - густая жидкая масса от светло-коричневого до коричневого цвета. Запах специфический, свойственный данному виду продукции. Возможно незначительное расслоение во время хранения.
Полученные результаты подтверждают достаточно высокое содержание азота в кильке балтийской и целесообразность ее использования для производства вкусоароматической добавки.
Данные определения аминокислотного состава во вкусоароматической добавке представлены в табл. 2.
Таблица 2. Содержание свободных аминокислот во вкусоароматической добавке из кильки балтийской и индексы ароматичности
Table 2. Content of free amino acids in a flavor additive from the Baltic sprat and flavour indexes
Наименование аминокислоты ВАД, мг% Индекс ароматичности*
Аргинин 960
Тирозин 210
Фенилаланин 450
Гистидин 370 19,20
Лейцин + Изолейцин 860 5,97
Метионин 370 12,33
Валин 650 5,22
Пролин 530
Треонин 650 2,37
Серин 700 4,52
Аланин 1090 19,94
Глицин 800 5,95
Аспарагиновая кислота + Аспарагин 1820 489
Глутаминовая кислота + Глутамин 2380 476
Лизин 1530
Цистин 200
* Вычисляется как отношение концентрации вещества в образце к пороговой концентрации распознавания вещества [9].
Как видно из представленных данных, такие аминокислоты, как аспараги-новая, глутаминовая, имеют наибольшие величины ароматического воздействия. Также большое влияние на восприятие вкусоароматической добавки оказывают гистидин, метионин, аланин.
Полученные данные связаны с результатами определения аминокислотного состава других авторов (табл. 3, 4).
Таблица 3. Содержание свободных аминокислот (мг %) в автолизате, гидролизате, РПК и во вкусоароматической добавке
Table 3. Content of free amino acids in autolysate, hydrolyzate, RPK and in the flavor additive
Наименовани е аминокислот ы ВАД из автолизата кильки балтийской, 11 сут, 10%, Т =50°С Автолизат из кильки каспийской, 10 сут, Т = 40 °С, [10] Автолизат кильки каспийской, 15 %+ФП, 10 сут, Т= 40 °С, [11] Рыбный гидролизат (фильтрат) из кильки каспийской, 7 сут, Т = 40 °С, [10] Созревший фарш балтийской кильки, Т =60°С,[10] РПК из кильки каспийской, 2 сут, 10% ЭС+10 % В,Т =50°С, [10]
Аргинин 960 62,0 440,0 770 46,6 62,3
Тирозин 210 29,0 162,0 380 111,0 31,5
Пролин 530 161,0 44,8 44,0
Фенилаланин 450 68,6 344,0 370 12,6 33,0
Гистидин 370 41,0 324,0 650 234,8 63,5
Лейцин + Изолейцин 860 69,6 236,0 2960 27,1 87,0
Метионин 370 60,0 1040 22,6 23,1
Валин 650 92,0 548,0 820 29,3
Треонин 650 70,0 200,0 640 10,6 11,6
Аланин 1090 77,0 202,0 1070 85,5 31,0
Глицин 800 27,0 115,0 260 5,0 22,7
Серин 700 70,0 154,0 450 11,5 25,7
Аспарагинова я кислота + Аспарагин 1820 50,0 174,0 9,6 19,4
Глутаминовая кислота + Глутамин 2380 55,0 109,0 1280 1,2 52,2
Лизин 1530 54,8 164,0 1300 40,8 50,7
Цистин 200 37,5 242,0 59,5
Скорости нарастания количества отдельных аминокислот различны. Количественный состав отдельных свободных аминокислот у разных видов рыб также отличается и зависит от специфичности белковых веществ и специфического воз-
действия на них различного комплекса протеолитических ферментов (тканевых, пищеварительного тракта) [11].
Полученные данные по аминокислотному составу вкусоароматической добавки сравнили с содержанием свободных аминокислот в пресервах спецпосола (табл. 4).
Отмечается повышенное содержание аминокислот в образце ВАД в связи с более высокой концентрацией смеси. Это позволит использовать вкусоароматическую добавку при производстве рыбной продукции в удобных низких дозировках.
Таблица 4. Содержание свободных аминокислот (мг%) в пресервах спецпосола, во вкусоароматической добавке и индексы ароматичности
Table 4. Content of free amino acids in specially salted preserves, in the flavor additive and flavour indexes
Наименовани ВАД из Ставрида, Сельдь Индекс Индекс
е балтийск срок атлантичес аромати ароматичнос
аминокислот ой хранения 2 кая, срок чности ти для
ы кильки мес., [9] хранения 6 мес., [9] для ВАД сельди атлантическ ой спец. посола, 6 мес., [9]
Аргинин 960 14,6 48,4
Гистидин 370 785 106,0 19,20 5,50
Лейцин + 860 14,4+31,4 37,5+85,3 5,97 0,19+0,94
Изолейцин
Метионин 370 101,0 150,0 12,33 5,00
Валин 650 11,3 22,4 5,22 0,18
Пролин 530 10,3 49,6
Треонин 650 25,4 27,4 2,37 0,10
Серин 700 21,4 24,8 4,52 0,16
Аланин 1090 11,9 80,9 19,94 1,48
Глицин 800 26,4 21,5 5,95 0,16
Аспарагинова 1820 10,3 24,5 489 6,61
я кислота +
Аспарагин
Глутаминова 2380 17,2 48,1 476 9,62
я кислота +
Глутамин
Известно, что увеличение концентрации раствора аминокислот приводит к уменьшению интенсивности кислого, горького вкуса, к увеличению интенсивности сладкого вкуса, также наблюдается сложная зависимость для соленого вкуса, которую можно объяснить синергическим вкладом аминокислот. Летучие вещества заметно изменяют восприятие вкуса, увеличивают интенсивность таких характеристик, как "горьковатый", "рыбный", "созревание" [9].
Вышеуказанные данные свидетельствуют о том, что главными определяющими факторами созревания рыбного продукта и готовности его к употреблению
являются глубина протеолиза и количество образовавшихся низкомолекулярных продуктов ферментативного гидролиза [11].
Таким образом, можно отметить взаимосвязь полученных данных аминокислотного состава с результатами исследований других авторов и подтвердить их важность для формирования специфического аромата и вкуса соленой рыбы. Отмечается отсутствие необходимости в дополнительных технологических операциях по инактивации протеолитических ферментов в данной ВАД.
ВЫВОДЫ
1. Подтверждена актуальность разработки натуральных вкусоароматических добавок.
2. Обоснованы оптимальные параметры гидролиза кильки балтийской для получения ВАД.
3. Изучено изменение активности протеолитических ферментов в процессе гидролиза измельченного рыбного сырья при заданных условиях.
4. Обоснована технология получения концентрированной вкусоароматической добавки и изучен состав полученной натуральной добавки.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Шендерюк, В. И. Обоснование оптимальных параметров процесса гидролиза в технологии ВАД "Матиес" / В. И. Шендерюк, М. Н. Альшевская, Е. С. Жукова // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер. «Рыбное хозяйство». - 2013. - № 3. - С. 169-176.
2. Молин, Р. Белковые гидролизаты в пищевых продуктах / Р. Молин, Я. Панек, Мияхара Митсуоши // Мясные технологии. - № 11(59). -2007. - С. 30-31.
3. Кристенсон, Х. Г. Рыбные белковые гидролизаты: производство, биохимические и функциональные свойства / Х. Г. Кристенсон, Б. А. Раско // Критические обзоры в области продовольственной науки и питания. - 2000. -40(1). - С. 43-81.
4. Радыгина, А. Ф. Применение пищевых добавок в технологии рыбной продукции / А. Ф. Радыгина, Л. С. Абрамова // Пищевая промышленность. - № 3. - 2004. - С. 14-17
5. Жукова, Е. С. Изучение мнения потребителей об использовании пищевых добавок искусственного происхождения в технологии малосоленых пресервов / Е. С. Жукова, М. Н. Альшевская // Современная наука и образование: опыт и перспективы гуманизации в условиях российского общества (памяти Е. Н. Шиянова): сб.: в 3 т. - Ставрополь: НОУ ВПО СКСИ, 2013. - Т. 3. - С. 234-240.
6. Жукова, Е. С. Исследование ферментативной активности гидролизата из кильки балтийской / Е. С. Жукова, М. Н. Альшевская // Инновации в технологии продуктов здорового питания: сб. науч. тр. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВО "КГТУ", 2015. - С. 318-322.
7. Способ получения вкусо-ароматической добавки. Заявка на изобретение № 2015123225/13(036223) от 16.06.2015.
8. Баранов, В. В. Производство кормовой продукции из рыбного сырья / В. В. Баранов, И. П. Ковалева. - Калининград, 1986. - 103 с.
9. Булычев, А. Г. Изучение сенсорных свойств соединений, определяющих вкус соленой рыбы / А. Г. Булычев, В. П. Загороднов, И. С. Кузнецов // Технология деликатесных малосоленых пресервов и копченой рыбы: сб. науч. тр. -Калининград, 1991. - С. 110-118
10. Черногорцев, А. П. Переработка мелкой рыбы на основе ферментирования сырья / А. П. Черногорцев. - Москва, 1973. - 154 с.
11. Лыу Доан Тхи. Исследование по технологии получения рыбного соуса из каспийской кильки: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Лыу Доан Тхи. -Москва, 1972. - 30 с.
REFERENCES
1. Shenderjuk V. I., Al'shevskaja M. N., Zhukova E. S. Obosnovanie optimal'nyh parametrov processa gidroliza v tehnologii VAD "Maties" [Reasons for optimum process parameters of hydrolysis in VAD "Matiyes" technology]. Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Serija "Rybnoe hozjajstvo", 2013, no. 3, pp.169-176.
2. Molin R., Panek Ja., Mitsuoshi Mijahara. Belkovye gidrolizaty v pishhevyh produktah [Protein hydrolysates in foodstuff]. Moscow, Mjasnye tehnologii, 2007, no. 11(59), pp. 30-31.
3. Kristenson H. G., Rasko B. A. Rybnye belkovye gidrolizaty: proizvodstvo, biohimicheskie i funkcional'nye svojstva [Fish protein hydrolysates: production, biochemical and functional properties]. Kriticheskie obzory v oblastiprodovol'stvennoj nauki ipitanija, Tehas, 2000, no. 40(1), pp. 43-81.
4. Radygina A. F., Abramova L. S. Primenenie pishhevyh dobavok v tehnologii rybnoj produkcii [The use of food additives in technology of fish products]. Pishhevaja promyshlennost', 2004, no. 3, pp. 14-17.
5. Zhukova E. S., Al'shevskaja M. N. Izuchenie mnenija potrebitelej ob is-pol'zovanii pishhevyh dobavok iskusstvennogo proishozhdenija v tehnologii ma-losolenyh preservov [Studying of consumers' opinion on use of human made nutritional supplements in the technology of light-salted preserves]. Sovremennaja nauka i obrazovanie: opyt i perspektivy gumanizacii v uslovijah rossijskogo obshhestva (pamjati E. N. Shijanova) [Modern science and education: experience and prospects of humanization in conditions of the Russian society (in memory of E. N. Shiyanov)]. Stavropol', NOU VPO SKSI, 2013, vol. 3, pp. 234-240.
6. Zhukova E.S., Al'shevskaja M. N. Issledovanie fermentativnoj aktivnosti gidrolizata iz kil'ki baltijskoj [Research of enzymatic activity of a hydrolyzate from Baltic sprat]. Sbornik nauchnyh trudov "Innovacii v tehnologii produktov zdorovogo pitanija" [Collection of scientific works "Innovations in healthy food technology]. Kaliningrad, izd-vo FGBOU VPO "KGTU", 2015, pp. 318-322.
7. Zajavka na izobretenie № 2015123225/13(036223) ot 16.06.2015 [Application for the invention]. Sposob poluchenija vkuso-aromaticheskoj dobavki [Method for the production of a flavour additive].
8. Baranov V. V. Kovaleva I. P. Proizvodstvo kormovoj produkcii iz rybnogo syrja [Production of feed products from fish raw material]. Kaliningrad, 1986, 103 p.
9. Bulychev A. G., Zagorodnov V. P., Kuznecov I. S. Izuchenie sensornyh svojstv soedinenij, opredeljajushhih vkus solenoj ryby [Studying of sensor properties of the compounds determining the taste of salty fish]. Sbornik nauchnyh trudov "Tehnologija delikatesnyh malosolenyh preservov i kopchenoj ryby" [Collection of scientific works "Technology of specialty light-salted preserves and smoked fish"]. Kaliningrad, 1991, pp.110-118.
10. Chernogorcev A. P. Pererabotka melkoj ryby na osnove fermentirovanija syr'ja [Processing of small fish on a basis of raw materials fermentation]. Moscow, 1973, 154 p.
11. Lyu Doan Thi. Issledovanie po tehnologii poluchenija rybnogo sousa iz kaspijskoj kil'ki. Avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tehnicheskih nauk [Research on the production technology of fish sauce from the Caspian sprat. Extended abstract of Cand. Sci. (Eng) dissertation]. Moscow, 1972, 30 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Жукова Екатерина Сергеевна - Калининградский государственный технический университет; аспирантка; E-mail: [email protected]
Zhukova Ekaterina Sergeevna - Kaliningrad State Technical University; graduate student; E-mail: [email protected]
Альшевская Марина Николаевна - Калининградский государственный технический университет; кандидат технических наук, доцент;
E-mail: [email protected]
Alshevskaya Marina Nikolaevna - Kaliningrad State Technical University; PhD, Associate Professor; E-mail: [email protected]
Шендерюк Владимир Ильич - Калининградский государственный технический университет; доктор технических наук, профессор
Shenderyuk Vladimir Illich - Kaliningrad State Technical University;
Doctor of Engineering, Professor
