Композиционные структурорегулирующие добавки для рыбных фаршевых консервов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

2007

Известия ТИНРО

Том 150

УДК 664.959.2

А.В. Панкина (Дальрыбвтуз, г. Владивосток)

КОМПОЗИЦИОННЫЕ СТРУКТУРОРЕГУЛИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ РЫБНЫХ ФАРШЕВЫХ КОНСЕРВОВ

Обоснована возможность применения структурорегулирующих композиций в рыбных фаршевых консервах по их функционально-технологическим свойствам. Рассмотрено влияние структурорегулирующих композиций на реологические свойства рыбного фарша. Определены гелеобразующая и водопоглотительная способности, дозировка структурорегулирующих композиций, предельное напряжение сдвига, водоудерживающая способность и перевариваемость белков рыбного фарша до и после стерилизации.

Pankina A.V. Mixed structure-ruling food additives designed for canned minced fish // Izv. TINRO. — 2007. — Vol. 150. — P. 414-420.

Using of mixed structure-ruling food additives for canned minced fish is considered on the base of functional and technological characteristics, including the additives influence on flow properties of the minced fish. The best weighing of food additives is estimated, their gelling and water-absorption abilities are determined, the minced fish ultimate shearing stress is measured, the proteins water-retaining capacity and assimilability is tasted before and after sterilization.

Высокая степень термической нагрузки на продукт в процессе стерилизации оказывает отрицательное влияние на его пищевую, биологическую ценность и органолептические свойства, что особенно характерно для рыбных фаршевых консервов. Известно, что под действием высоких температур вследствие глубоких денатурационных и гидролизных изменений белки теряют свои нативные свойства, причем если на начальном этапе термической обработки продукт приобретает кулинарную готовность и его перевариваемость возрастает, то дальнейшее увеличение термической нагрузки приводит к существенному снижению этого показателя (Поляк, 1989). Поэтому совершенствование технологии консервов направлено на разработку таких технологических приемов, которые позволили бы при действии высоких температур уменьшить глубину денатурацион-ных и гидролизных изменений компонентов.

Термостабилизирующее действие на компоненты фаршевых рыбных консервов может достигаться снижением термической нагрузки на продукт, что микробиологически небезопасно. Поэтому перспективным является применение различных структурорегулирующих добавок (СД), из которых известны соевые белковые изоляты, крахмал, фосфаты и др. (Андреева, 2000). Однако в литературе отсутствуют сведения о функционально-технологических свойствах (ФТС) СД при стерилизации. Кроме того, научный интерес представляют СД растительного происхождения, содержащие в своем составе растительные углеводы и белки, которые, возможно, будут проявлять термостабилизирующий эффект (отдельно или в композиции) по отношению к рыбным фаршевым системам.

414

Целью настоящих исследований являлась разработка структурорегули-рующих композиций (СРК), позволяющих уменьшить отрицательное воздействие термической нагрузки на компоненты рыбных фаршевых систем при стерилизации.

Объектами исследования являлись рыбный фарш из лососей тихоокеанских с нерестовыми изменениями (ОСТ 15-103-2003) и СД растительного происхождения: рисовая, пшеничная, гороховая, соевая, овсяная, ячменная, пшенная мука и крахмал, — соответствующие по своим качественным показателям действующей нормативной документации.

При изучении модельных стерилизованных фаршевых консервов исследовали водопоглотительную, гелеобразующую, водоудерживающую способность и предельное напряжение сдвига (ПНС).

Определение водопоглотительной способности проводили по методу Смита (Smith et al., 1973), согласно которому пробу заливали водой, перемешивали, оставляли для набухания в течение 15 мин, после чего центрифугировали, выливали надосадочный раствор и определяли количество связанной воды. Гелеобра-зующую способность характеризовали показателем, соответствующим количеству препарата в смеси со 100 г воды, образующему гель, не проходящий через сито с отверстиями 0,5 мм в течение 5 мин (Антипова и др., 2003). Холодное гелеобразование проводили при температуре 20 оС, горячее — 120 оС. Определение водоудерживающей способности (ВУС) проводили стандартным методом (ГОСТ 7636-85), ПНС — на полуавтоматическом пенетрометре (ГОСТ Р 5081495). Термообработку СД, СРК и рыбных фаршей, их содержащих, проводили в стерилизаторах паровых электрических типа ВК-75 при температуре 120 оС в течение 70 мин.

Перевариваемость белков модельных фаршевых консервов "in vitro" определяли по методике "in vitro" А.А. Покровского (Покровский, Ертанов, 1965). Ферментативный гидролиз проводили пепсином в растворе соляной кислоты (рН 2,0, протеолитическая активность фермента по Ансону 467,1 ед./г). Содержание азота в образцах до и после ферментолиза определяли по Кьельдалю.

Из результатов исследования водопоглотительной способности СД (рис. 1) видно, что соевая мука обладает наиболее высокими показателями водопоглоти-тельной способности, что объясняется высокими гидрофильными свойствами соевых белков (Богданов, Сафронова, 1993). Несколько меньше водопоглоти-тельная способность у пшенной, овсяной и рисовой муки и значительно ниже у других исследованных компонентов, что, по-видимому, связано с разным количеством белкового компонента: в гороховой муке содержание белка 24,0 %, в рисовой — 7,3, в соевой — 48,9 %.

Рис. 1. Водопо-глотительная способность СД

Fig. 1. Water-absorbing ability additives

1= о о i=

Ч о

300 250 200 150 100 50 0

258

130

134

76 71

97

73

164

1 2 3 4 5 6 7 8

1- гороховая мука, 2- пшеничная мука, 3- картофельны й крахмал, 4- рисовая мука, 5- соевая мука, 6- овсяная мука, 7- ячменная мука, 8-пшенная мука

Известно, что процесс структурообразования в пищевых системах следует рассматривать как формирование пространственной сетки геля (Толстогузов, 1987) за счет дисперсионной среды (вода) и высокомолекулярной дисперсной фазы (белки, полисахариды, липиды и др.).

Результаты исследования процесса холодного гелеобразования (при температуре 20 °С) СД (рис. 2) показывают, что образование геля отмечается при сравнительно небольшой дозировке — 22 % у соевой муки, у остальных СД этот показатель достигается при более значительных концентрациях. Например, для получения 100 %-ного геля из рисовой муки ее необходимо внести в количестве не менее 52 %.

9 29 49 69 89 109

Дозировка структурообразователя, %

Ф рисовая мука _■_гороховая мука

--овсяная м ука --ячменная мука

—Ж—пшеничная мука —#—соевая мука

—1—пшенная мука

Рис. 2. Холодное гелеобразование СД

Fig. 2. Cold gel independent additives

Данные рис. 2 и 3 подтверждают, что гелеобразующая способность исследуемых СД зависит от температуры обработки: наибольшую способность к гелеоб-разованию проявляют пшенная, рисовая мука и крахмал, наименьшую — пшеничная и соевая мука. Так, для образования холодного 60 %-ного геля пшенной муки необходимо внести ее в систему в количестве 70,0 %, а при горячем геле-образовании этот результат достигается внесением 11,5 % муки.

Дозировка структурообразователя, %

Ф рисовая мука ■ гороховая мука

овсяная мука --яч менная мука

пшеничная мука —•—соевая мука

пшенная мука —-—крахмал картофельный

Рис. 3. Гелеобра-зующая способность СД при температуре 120 °С

Fig. 3. Gel ability additives independent at temperature 120 °С

Таким образом, исследования показали, что лучшими водопоглотителями являются соевая, пшенная и рисовая мука, а гелеобразователями при высоких температурах — пшенная, рисовая, гороховая мука и крахмал. Полученные данные использованы для составления СРК: рецептура I — крахмал, соевая и рисовая мука; II — крахмал, пшенная и гороховая мука. Причем в каждой СРК соотношение компонентов изменяется (табл. 1).

416

Таблица 1

Рецептуры структурорегулирующих композиций, %

Тable 1

Compoundings compositions, %

Компонент № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6

СРК I

Соевая мука 50 25 25 70 15 45

Рисовая мука 25 25 50 15 15 10

Крахмал 25 50 25 15 70 45

СРК II

Гороховая мука 50 25 25 70 15 45

Пшенная мука 25 25 50 15 15 10

Крахмал 25 50 25 15 70 45

Экспериментальные данные исследования водопоглотительной способности СРК приведены на рис. 4.

Рис. 4. Водопоглоти-тельная способность СРК

Fig. 4. Water-absorbing ability composite additives

400 и 355

300

370

£ о 200

I- о

О X

ЕЕ £ 100

о 8

5 °

О П

Ч о о ш

90 96 128

3 4

Рецептура

I СРК I ШСРК I

Полученные данные показывают, что несколько большей водопоглотительной способностью обладает СРК I. При этом максимальную водопоглотительную способность (300 % и более) показывают образцы под номерами 1-1, 1-4, 11-3 и 11-4. При сравнении водопоглотительной способности СД и композиций на их основе отмечается существенное возрастание данного показателя у СРК.

Результаты исследования, показывают, что из шести рассматриваемых рецептур наибольшую гелеобразующую способность проявляют системы 1-1 и 1-5, у которых при концентрации 9-10 % гелеобразующая способность составляет около 90 % (рис. 5, 6).

Рис. 5. Гелеобразующая способность СРК I

Fig. 5. Gel ability compositions I

к га EJ 2

ю о

<u

<u

110

90

70 50

30

6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5

Дозировка структурообразователя, %

№1 -■- №2--№3 -х- №4 -ж- №5 -9- №6

Как видно на рис. 5, 6, наибольшую гелеобразующую способность проявляют СРК 11-4 и 11-6 при концентрации 10 %.

Таким образом, полученные экспериментальные данные по исследованию ФТС обосновывают перспективность использования в качестве термостабильных композиционных добавок СРК 1-1, 1-5, 11-4 и 11-6.

Дозировка структурообразователя, %

-•-№1 -■- №2 №3 -*- №4 -ж- №5 -•- №6

Рис. 6. Гелеобра-зующая способность СРК II

Fig. 6. Gel ability compositions II

При исследовании влияния СРК на ФТС сырого и термически обработанного рыбного фарша в него добавляли СРК и воду в соотношении 1 : 3. Дозировка структурообразователя варьировалась от 4 до 12 %, в качестве контроля использовали рыбный фарш без внесения СРК.

На рис. 7 видно, что внесение в рыбный фарш СРК оказывает положительное влияние на его ВУС: образцы модельных фаршевых систем имеют более высокие значения ВУС, чем контрольный, и это проявляется тем заметнее, чем выше их дозировка в системе.

Дозировка структурообразователя, %

-•-СРК I №1 ■ СРК I №5-А- СРК II №4--СРК II №6

Рис. 7. Влияние СРК на ВУС рыбного фарша до стерилизации. ВУС контрольного образца 50,56 %

Fig. 7. Influence compositions on water-keeping ability fish forcemeat before sterilization. Water-keeping a control sample of 50.56 %

Результаты экспериментальных исследований показывают, что внесение СРК положительно влияет на ВУС не только сырого, но и подвергнутого стерилизации рыбного фарша (рис. 8). Причем при термической обработке рыбного фарша положительный эффект повышения ВУС проявляется в значительно большей степени по сравнению с сырым фаршем: ВУС стерилизованного фарша с добавкой по рецептуре 1-1 повышается до 88 %.

Рис. 8. Влияние СРК на ВУС рыбного фарша после стерилизации. ВУС контрольного образца 47,32 %

Fig. 8. Influence compositions on water-keeping fish forcemeat after sterilization. Water-keeping a control sample of 47.32 %

Увеличение ВУС рыбного фарша после стерилизации связано с тем, что все СРК содержат крахмал, который, как известно, проявляет гидрофильные свойства при нагревании. Кроме того, вероятно, внесение в рыбный фарш СРК способствует стабилизации белковых структур при воздействии высоких температур, что положительно сказывается в целом на гидрофильных свойствах системы.

О более высокой термоустойчивости белков рыбного фарша, содержащего СРК, свидетельствуют данные исследования перевариваемости белка модельных образцов после стерилизации (табл. 2).

Таблица 2

Изменение перевариваемости белков рыбного фарша после термической обработки

Table 2

Change of digestibility of fibers of fish forcemeat after thermal processing

Рецептура структуро- Концентрация добавки, Перевариваемость

регулирующей добавки % к массе фарша белка, %

СРК I-1 0 80,3

6,0 83,6

8,0 87,7

10,0 92,3

12,0 91,8

14,0 90,5

СРК II-4 0 80,3

6,0 87,5

8,0 93,2

10,0 92,0

12,0 91,7

14,0 90,5

Как следует из данных, приведенных в табл. 2, перевариваемость белков рыбного фарша при внесении СРК возрастает с увеличением концентрации до 8-10 %, а затем остается приблизительно на одном уровне или несколько снижается. Поскольку растительные белки перевариваются хуже, чем животные, то рост перевариваемости белков рыбного фарша после термообработки можно объяснить проявлением компонентами СРК (углеводами и белками) по отношению к миофибриллярным белкам фарша термозащитных свойств.

Введение в экспериментальные образцы СРК существенно влияет на ПНС рыбного фарша. Как видно на рис. 9, при внесении СРК ПНС рыбного фарша снижается по сравнению с контролем у всех образцов. Это связано с внесением в рыбный фарш не только СРК, но и воды (в количестве 1 : 3), что влияет на структуру системы.

Рис. 9. Влияние СРК на ПНС рыбного фарша до стерилизации. ПНС контрольного образца 262,5 Па Fig. 9. Influence additives on yield stress fish forcemeat before sterilization. Yield stress a control sample 262.5 Па

Анализ реологических характеристик рыбного фарша после термической обработки (рис. 10) показывает, что внесение исследуемых СРК положительно влияет на его структуру. Снижение значений ПНС у термически обработанных формованных продуктов при добавлении СРК свидетельствует об уменьшении прочности, жесткости их структуры, увеличении нежности и сочности фаршей.

Рис. 10. Влияние СРК на ПНС рыбного фарша после стерилизации. ПНС контрольного образца 2142,86 Па

Fig. 10. Influence additives on yield stress fish forcemeat after sterilization. Yield stress a control sample 2142.86 Па

СРК, вводимые в рецептуру рыбных фаршей, влияют не только на их реологические характеристики (табл. 3), но и на органолептические показатели. По таким показателям, как форма, цвет фарша на срезе, плотность, сочность, степень свойственности вкуса и запаха, предпочтение было отдано фаршевым консервам с СРК I-1 (соевая мука — 50, рисовая мука — 25, крахмал — 25 %) и СРК II-4 (гороховая мука — 70, пшенная мука — 15, крахмал — 15 %). Рекомендуемая дозировка СРК при введении в фаршевые системы составила: рецептура I-1 — 10 %, рецептура II-1 — 8 % от массы сырья, при условии внесения добавки и воды 1 : 3.

Таблица 3

Сводная таблица ФТС СРК

Table 3

Summary table functioning-engineering characteristics

Композиция Дозировка, % Водопоглотительная способность, % Гелеобразующая способность, % ВУС, % ПНС, %

СРК I СРК II 10 8 355 324 96 93 80 71 520 490

Литература

Андреева Е.Л. Разработка технологии эмульсионных и формованных пищевых продуктов на основе композиционных структурообразователей: Дис. ... канд. техн. наук. — Владивосток, 2000.

Антипова Л.В., Глотова И.А., Жаринов А.И. Прикладная биотехнология. — СПб.: ГИОРД, 2003. — 288 с.

Богданов В.Д., Сафронова Т.М. Структурообразователи и рыбные композиции. — М.: ВНИРО, 1993. — 172 с.

ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. — М.: Изд-во стандартов, 1985. — 142 с.

ГОСТ Р 50814-95. Мясопродукты. Методы определения пенетрации конусом и игольчатым индентором. — М.: Изд-во стандартов, 1995. — 8 с.

ОСТ 15-1О3-20О3. Стандарт отрасли Лососи тихоокеанские (Дальневосточные) с нерестовыми изменениями. — М., 2003. — 19 с.

Покровский А.А., Ертанов И.Д. Атакуемость белков пищевых продуктов проте-олитическими ферментами "in vitro" // Вопр. питания. — 1965. — № 3. — С. 38-44.

Поляк В.П. Оптимизация режимов термообработки рыбных консервов по показателю биологической ценности белка // Разработка технологии белковых продуктов из океанического сырья. — Калининград: АтлантНИРО, 1989. — С. 125-137.

Толстогузов В.Б. Новые формы белковой пищи. — М.: Агропромиздат, 1987. — 303 с.

Smith G.C., Hyunil J., Carpenter K.L. et al. Water absorption capacity // J. Food. Sci. — 1973. — № 38. — P. 849-852.