CC BY
71
2010
Известия ТИНРО
Том 163
УДК 664.951.014:577.1
И.И. Пархутова*
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, 690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52б
НАУЧНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТРУКТУРОРЕГУЛИРУЮЩИХ КОМПОЗИЦИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РЫБНЫХ КУЛИНАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ТЕРМОСТОЙКИХ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИХ ЗАЛИВКАХ
Проведено сравнение прочностных характеристик термотропных гелей, приготовленных на основе воды и рыбного бульона при применении различных структурообразователей, определено содержание ценных нутриентов (белковых и липидных компонентов) в исследуемых бульонах, обосновано использование рыбного бульона в качестве составляющей структурорегулирующей композиции геле-образующей заливки и выбор структурообразователя для получения термотропно-го геля. На основании проведенных исследований разработана термостойкая геле-образующая заливка с применением комплексного белково-полисахаридного струк-турообразователя.
Ключевые слова: структурообразующая композиция, гелеобразующий комплекс, петля гистерезиса, точка плавления, термотропный гель, тепловые гидро-лизаты рыбных тканей.
Parkhutova I.I. Experimental substantiation of the gel-forming compositions using for production of fish culinary products in high-melting jellies // Izv. TINRO. — 2010. — Vol. 163. — P. 414-429.
Mechanical properties of thermotropic gels prepared on the basis of water and a fish broth and different gel-forming compositions are compared and content of their proteins and lipids is determined. The fish broth is substantiated as an appropriate component for gel-forming compositions of jellies. An optimal builder for high-melting jelly is defined from the set of collagen tissue from salmons, pollock and flounders, gelatin, carrageenan, agar-agar, and sodium alginete. The broths prepared from fish collagen are distinguished by better mechanical properties of gel, with the optimal time of preparation 60-80 minutes. Content of proteins in the gel increases considerably by fish skin addition to the broth. The broths prepared from pollock are recommended as preventive agent for people with heavy intellectual loadings and older persons, and also as gel-forming basis for traditional unsweetened dishes. The broths prepared from salmons are recommended as gel-forming basis for traditional unsweetened dishes and for high-energy production. The broths prepared from flounders are recommended for dessert dishes and as preventive agent for people with heavy intellectual loadings and older persons. For better gel-forming properties, the broths should be heated up to temperature 50-60 °C (i.e. lower than for carrageenan or agar-agar gels preparation). Besides, the recipe of multicomponent gel-forming composition from fish broth, agar, and sodium alginete is developed that is distinguished by good rheological properties, as plasticity and elasticity and has the melting temperature 30-34 oC.
Key words: gel-forming composition, gelling complex, hysteresis, melting temperature, thermotropic gel, thermal hydrolysate.
* Пархутова Инга Илъдусовна, аспирант, e-mail: [email protected].
414
Введение
Увеличивающиеся темпы развития экономики России в последние десятилетия обусловливают устойчивый рост производства продуктов питания. Однако зачастую он достигается за счет использования растительного белка. Решение существующей проблемы нехватки белка животного происхождения в ежедневном рационе человека видится в рациональном использовании применяемого сырья.
В рыбной промышленности эти задачи решаются путем внедрения новых технологий производства, повышения качества выпускаемой продукции. Разрабатываются продукты функционального назначения для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения (ГОСТ 52349-2005Р). На 2005 г. они составляли не более 3 % от числа всех известных пищевых продуктов, хотя уже тогда отмечалась тенденция к их увеличению (Нилова, Некрасова, 2005). Позднее такие статистические исследования не проводились.
Например, медико-биологические исследования показали, что при двухнедельном приеме консервов "Сельдь иваси натуральная" без применения специальной лекарственной терапии в составе нейтральных жиров сыворотки крови у человека происходит статистически достоверное снижение содержания тригли-церидов и холестерина. Установлено, что лечебно-профилактическое действие проявляется при употреблении в сутки 2,0-2,5 г ЭПК, которое содержится в 125 г исследованных консервов (Акулин и др., 1995, 1999). Исследование содержания макро- и микроэлементов, витаминов в консервах из анадары и спизулы показало, что они являются источником макро- и микроэлементов и витаминов В, С, Е (Гришин и др., 2004). Это позволяет разрабатывать сбалансированные по аминокислотному составу пищевые композиции. Так, например, разработана технология консервов "Скоблянка из кукумарии и рыбы" (Швидкая, 2001). Медико-биологические исследования (Исаченко и др., 2005) показали, что использование в рационе этих консервов повышает антиоксидантную защиту организма.
Анализ новых видов продукции дает возможность рекомендовать их не только в питании общего назначения, но и для восполнения дефицита ПНЖК, незаменимых аминокислот, витаминов, альгиновых кислот, макро- и микроэлементов, т.е. в качестве продуктов функциональной направленности (Швидкая и др., 2008).
Кроме того, еще одним из направлений расширения употребления белка животного происхождения является производство изделий с использованием ге-леобразующих заливок на основе рыбных бульонов.
В настоящее время пищевая промышленность располагает рядом технологий производства гелеобразующих сред, в которых белково-полисахаридные комплексы часто применяются в качестве структурообразователей для получения гелей с определенными структурно-механическими свойствами (Данкбарас, 2006).
Получение гелеобразующих сред на основе тепловых гидролизатов коллаген-содержащих рыбных отходов (головы, кости, кожа, плавники) с точки зрения комплексного и рационального использования рыбного сырья является актуальным.
Цель данного исследования — изучение влияния бульонов, приготовленных из коллагенсодержащего рыбного сырья, на реологические свойства растворов термо-тропных гелей, получаемых при разных температурах с применением структуроре-гулирующих добавок, а также научно-экспериментальное обоснование использования рыбных бульонов в качестве составляющей структурорегулирующей композиции гелеобразующей заливки на основании их функционально-технологических свойств и выбора структурообразователя для получения термотропного геля.
Материалы и методы
Объектами исследований являлись структурообразователи белковой природы — тепловые гидролизаты рыбных коллагенсодержащих тканей, полученные
из отходов филейного производства наиболее значимых в Дальневосточном регионе видов рыб — горбуши, минтая и камбалы желтобрюхой, — и желатин, а также структурообразователи полисахаридной природы — каррагинан, агар с молекулярной массой 700 ед. и альгинат натрия.
Реологические показатели — динамический модуль упругости при сдвиге G' (упругое состояние) и динамический модуль потерь при сдвиге G'' (вязкое состояние) — определяли с использованием прибора Rheolograph Sol-535 (Toyo Seki, Япония). Применялся предложенный A.A. Тагер (1978) метод деформирования исследуемого образца по колебательному гармоническому режиму. С целью более глубокого изучения свойств рассматриваемых структурообразовате-лей с использованием этого же метода были проведены исследования по определению петель гистерезиса получаемых гелей. Динамическую вязкость рассчитывали по формуле
П = G''/(2p • 3) Па • с,
где G'' — модуль потерь; 3 — частота колебаний ножа, Гц.
В ходе эксперимента определяли количество сухих веществ и мутность в модельных системах в зависимости от времени варки. Содержание сухих веществ находили с помощью рефрактометра ИРФ 454Б2М при температуре 30 ± 1 0С. Мутность бульона определяли на фотоколориметре марки КФК 2УХЛ 4,2 при температуре 30 ± 1 0С по отношению к дистиллированной воде при желтом светофильтре и длине волны 590 нм. Величину мутности выражали в процентах.
Аминокислотный состав рыбных бульонов устанавливали на аминокислотном анализаторе Hitachi L-8800 (Япония) по методам Л.А. Остермана (1985), Л.А. Баратовой, Л.П. Беляновой (1974).
Содержание общего азота определяли методом Кьельдаля на приборе FOSS Kjeltec 2300 (Швеция), желатиноподобные вещества — по методу В.П. Воловин-ской (Головин, 1978; Антипова и др., 2000, 2004).
Для получения геля использовали термотропный способ гелеобразования. Гелеобразующую способность и температуру плавления определяли общепринятыми методами (ГОСТ 26185-84; Антипова и др., 2004). В ходе исследований выявлены минимальные концентрации структурообразователей, способных образовывать гель.
Исследование влияния бульонов, приготовленных из коллагенсодержащего рыбного сырья, на свойства растворов термотропных гелей проводили сравнением их реологических характеристик, полученных растворением различных струк-турообразователей в воде и в рыбном бульоне в температурном интервале от 40 до 100 0С. Для приготовления бульона рыбные отходы варили в воде при соотношении 1 : 1, время варки составляло 60 мин. Для осветления бульонов по окончании варки и охлаждения в них добавляли яичные белки в количестве 7 % к массе рыбного бульона. Предварительно половину массы яичных белков взбивали с частью рыбного бульона при соотношении компонентов 1 : 5. Полученную смесь вливали в оставшийся бульон, доводили до кипения, остужали и добавляли другую половину белков, взбивали и вторично доводили до кипения. 3атем бульон фильтровали через несколько слоев марли (Сборник рецептур ..., 2002). Осветление бульонов производили для чистоты эксперимента, так как при использовании классической технологии производства заливной рыбы бульоны принято осветлять.
Для исследования реологических характеристик структурообразователей готовили образцы гелей, состоящих из рыбного бульона и каррагинана, рыбного бульона и желатина, рыбного бульона и агара, рыбного бульона, агара и альгина-та натрия, а также водно-каррагинановый, водно-желатиновый, водно-агаровый и водно-агаровый с добавлением альгината натрия гели. Применение альгината натрия как самостоятельной структурорегулирующей добавки не представилось
возможным ввиду того, что альгинат натрия при самостоятельном применении существенно повышает вязкость раствора, но геля не образует.
Образцы гелей, получаемых с применением воды в качестве растворителя, подготавливали следующим образом: в воду с температурой 18 ± 1 0С вносили структурообразователь, полученный золь выдерживали для набухания 40 мин, нагревали до заданной температуры, выдерживая при ней в течение 5 мин. Полученный раствор структурообразователя выдерживали сначала в течение 2 ч при температуре 18 ± 1 0С, а затем 12 ч при температуре 5-8 0С для осуществления процесса гелеобразования. По такой же схеме подготавливали образцы гелей, содержащих в качестве растворителя рыбный бульон.
В ходе эксперимента у гелей определяли модуль упругости, модуль потерь и расчетным путем динамическую вязкость.
Экспериментальная часть
В начале исследований устанавливали рациональное время приготовления рыбных бульонов. Для приготовления бульона рыбные отходы варили в воде при соотношении 1 : 1, время варки составляло от 20 до 120 мин. Исследуемые характеристики приготавливаемых бульонов представлены в табл. 1.
Таблица 1
Зависимость содержания сухих веществ и мутности рыбных бульонов
от времени варки
Table 1
Dependence of dry matter content and turbidity of fish broths on cooking time
Показатель 1 2 № 3 пробы 4 5 6
Время варки, мин 20 40 60 80 100 120
Сухие вещества, % 2,5 3,0 3,5 3,8 4,0 3,5
Мутность, % 69 76 79 80 81 81
В ходе эксперимента установлено, что после 60 мин варки в бульон переходят сухие вещества в количестве 3,5 %, в дальнейшем их содержание увеличивается незначительно, а после 120 мин даже несколько уменьшается. При увеличении содержания в бульонах сухих веществ возрастает их мутность, что ухудшает органолептические показатели бульонов.
Внесение структурообразователя влияет на мутность бульонов положительно или отрицательно. При исследовании мутности бульонов в присутствии струк-турообразователя установлено, что при использовании желатина и агара мутность бульона меньше, чем при использовании каррагинана. Это связано с большой степенью агрегации двойных спиралей в структурной сетке геля из карраги-нана (Богданов, Сафронова, 1993).
Дальнейшие исследования проводили с рыбными бульонами, полученными при варке рыбных отходов в течение 60 мин.
Для обоснования рационального использования тепловых гидролизатов кол-лагенсодержащих рыбных тканей в технологиях производства кулинарных изделий необходимо исследовать функционально-технологические свойства рыбных бульонов — комплекс физико-химических показателей, обеспечивающих продукту заданные структурные, технологические и органолептические характеристики.
Для этого приготавливали рыбный бульон путем варки композиций рыбных отходов при гидромодуле 1 : 1. Для наибольшего сохранения питательных свойств готовый рыбный бульон не осветляли.
Для проведения исследований по определению химического состава подготавливались композиции, содержащие разный состав рыбных отходов из нескольких видов рыбы, температура исследуемых бульонов составляла 16-17 оС, рН = 5,54-6,12.
Композиция 1 — отходы филейного производства горбуши: хребтовая кость, плавники (брюшные, грудные, спинной, хвостовой), голова, кожа.
Композиция 2 — отходы филейного производства горбуши: хребтовая кость, плавники (брюшные, грудные, спинной, хвостовой), голова.
Композиция 3 — отходы филейного производства минтая: хребтовая кость, плавники (брюшные, грудные, спинной, хвостовой), голова, кожа.
Композиция 4 — отходы филейного производства минтая: хребтовая кость, плавники (брюшные, грудные, спинной, хвостовой), голова.
Композиция 5 — отходы филейного производства камбалы желтобрюхой: хребтовая кость, плавники (брюшные, грудные, спинной, хвостовой), голова, кожа.
Композиция 6 — отходы филейного производства камбалы желтобрюхой: хребтовая кость, плавники (брюшные, грудные, спинной, хвостовой), голова.
Полученные в ходе эксперимента данные о составе бульона представлены в табл. 2.
Экстрактивные вещества и аминокислоты, переходя при варке в бульон, придают ему вкус и аромат. Некоторые из них обусловливают специфические вкус и запах мяса рыбы, оказывают влияние на образование пищеварительных соков в организме человека, возбуждая аппетит и способствуя лучшему усвоению пищи. Учитывая специфику некоторых аминокислот, можно более рационально подобрать технологическое применение тому или иному виду бульона.
Аминокислоты в продукте находятся в связанном и свободном состоянии. Для бульонов характерно наличие свободных аминокислот (табл. 3).
Далее исследовались реологические характеристики гелей, полученных в температурном интервале от 20 до 100 °С. Массовая доля сухих веществ в рыбном бульоне составляла 3,8 %, количество каррагинана в образцах — 0,5, желатина — 4,0, агара — 0,8, в комплексном структурообразователе агар-альгинат натрия — соответственно 0,8 и 0,1 %. В ходе эксперимента было выявлено, что при температурах ниже 40 0С гель с применением каррагинана и желатина не образуется, образец представляет собой золь, а основные реологические изменения наблюдаются в гелях, полученных при нагревании раствора гелеобразователя в температурном интервале от 40 до 100 0С. При использовании агара установлено, что гель не образуется при температуре раствора структурообразователя ниже 60 0С.
Зависимость динамической вязкости гелей от температуры нагревания растворов на основе воды представлена на рис. 1.
« Н
16 14 12 10 8 6 4 2 0
■желатин-вода - агар-вода ■каррагинан-вода ■агар-альгинат-вода
Рис. 1. Зависимость динамической вязкости гелей (п) от температуры нагревания растворов гелеобразователя, полученных на основе воды
Fig. 1. Dependence of dynamic viscosity of gels (п) on temperature of water-based gel-forming solutions heating
Таблица 2
Химический состав композиций рыбных бульонов, %
Table 2
Chemical composition of fish broths, %
Компо- Определяемый Время варки бульонов, мин
зиция показатель 20 40 60 80 100 120
Сухие вещества 4,3 5,2 5,4 5,9 5,1 5,0
Общий азот 0,45 0,58 0,59 0,66 0,57 0,52
Белок 2,81 3,61 3,69 4,14 3,55 3,28
1 Желатиноподобные
1 вещества 0,84 0,87 0,88 0,89 0,86 0,84
Коэффициент
пропускания раствора 3,0 3,3 4,0 4,9 3,9 3,1
Жир 0,0372 0,0399 0,0440 0,0491 0,0232 0,0189
Сухие вещества 3,0 3,0 4,3 5,0 4,2 4,1
Общий азот 0,29 0,30 0,46 0,52 0,44 0,41
Белок 1,83 1,86 2,86 3,22 2,78 2,58
2 2 Желатиноподобные
вещества 0,74 0,77 0,83 0,87 0,84 0,83
Коэффициент
пропускания раствора 3,8 4,0 4,2 5,0 3,5 3,1
Жир 0,0082 0,0197 0,0218 0,0312 0,0209 0,0122
Сухие вещества 5,0 5,3 5,7 6,4 5,7 5,4
Общий азот 0,52 0,53 0,54 0,64 0,57 0,52
Белок 3,31 3,37 3,88 3,99 3,89 3,56
Желатиноподобные
3 вещества 0,85 0,88 0,87 0,92 0,88 0,87
Коэффициент
пропускания раствора 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Жир 0,0029 0,0029 0,0031 0,0053 0,0045 0,0033
Сухие вещества 4,0 4,0 4,0 4,4 4,2 3,8
Общий азот 0,40 0,41 0,41 0,46 0,43 0,39
Белок 2,48 2,53 2,56 2,86 2,69 2,42
4 Желатиноподобные
4 вещества 0,83 0,83 0,83 0,84 0,83 0,82
Коэффициент
пропускания раствора 2,0 2,0 2,2 2,5 3,0 2,0
Жир 0,0024 0,0027 0,0031 0,0033 0,0029 0,0024
Сухие вещества 4,6 4,8 5,0 7,0 5,5 4,5
Общий азот 0,45 0,58 0,59 0,66 0,57 0,52
Белок 3,07 3,13 3,72 3,79 3,41 3,14
Желатиноподобные
5 вещества 0,86 0,87 0,89 0,95 0,86 0,85
Коэффициент
пропускания раствора 1,1 1,2 1,5 1,5 1,2 1,1
Жир 0,0292 0,0319 0,0417 0,0663 0,0489 0,0399
Сухие веществ 3,1 4,0 4,4 5,6 4,0 3,8
Общий азот 0,29 0,3 0,46 0,52 0,44 0,41
Белок 1,76 2,56 2,78 2,72 2,51 2,13
6 Желатиноподобные
и вещества 0,72 0,76 0,85 0,86 0,83 0,82
Коэффициент
пропускания раствора 1,1 1,5 1,9 2,2 1,9 1,0
Жир 0,0071 0,0282 0,0336 0,0564 0,0399 0,0346
Таблица 3
Содержание свободных аминокислот и экстрактивных веществ в рыбных бульонах, мг/г
Table 3
The maintenance of free amino acids and extracted substances in fish broths, mg/g
Аминокислота Минтай Горбуша Камбала
Фосфосерин 0,0257 0,0090 0,0226
Таурин 0,8506 0,5294 1,037
Аспарагиновая кислота 0,0960 0,0256 0,0426
Треонин 0,0955 0,0360 0,1391
Серин 0,1175 0,0448 0,1805
Глутаминовая кислота 0,2950 0,1897 0,2000
а-аминодипиновая 0,0034 0,0058 0,0041
Глицин 0,1964 0,0928 0,7367
Аланин 0,2670 0,1550 0,3521
а-аминомасляная 0,0024 0,0013 -
Валин 0,1070 0,0320 0,0485
Цистин - 0,0092 0,0136
Метионин 0,0490 0,0226 0,0270
Цистотионин 0,0094 0,0069 0,0689
Изолейцин 0,0631 0,0214 0,0323
Лейцин 0,1244 0,0345 0,0531
Тирозин 0,0499 0,0308 0,0410
Фенилаланин 0,0588 0,0249 0,0295
Р-аланин 0,0566 0,0048 0,0090
у-амино-п-масляная кислота 0,0037 0,0039 0,0314
Триптофан - 0,0029 -
Этаноламин 0,0190 0,0177 0,0258
Орнитин 0,0087 0,0025 0,0131
Лизин 0,1383 0.0566 0,0980
1-метилгистидин 0,0034 - -
Гистидин - 0,0323 0,0540
3-метилгистидин - - 0,0019
Ансерин 0,2820 5,968 0,1361
Карнозин 0,0180 0,0109 0,0200
Аргинин 0,0717 0,0219 0,0536
Пролин 0,0810 0,0285 0,1570
Сумма 3,0931 7,4216 3,6274
Из полученных данных о влиянии температуры нагревания раствора гелеобра-зователя на показатели динамической вязкости видно, что при подъеме температуры значения показателей увеличиваются. Следовательно, увеличивая или уменьшая температуру нагрева растворов, можно увеличивать или уменьшать его жесткость.
Исключение составляет раствор структурообразователя, полученный с применением каррагинана. Его жесткость увеличивается при нагревании растворов до 60 оС, при дальнейшем росте температуры нагревания раствора каррагинана показатели вязкости снижаются.
Каррагинан достаточно широко применяется в мясной и молочной промыш-ленностях в качестве гелеобразователя (Забашта и др., 2001). Технологии использования предусматривают приготовление его гелей, как и желатиновых, доведением раствора до кипения. Помимо пищевых технологий каррагинан используется при приготовлении питательных сред в микробиологии, где его также кипятят (Герхард, 1983). Известна технология, в которой температура получения гелеобразующего раствора составляет 60 0С, — это изготовление защитной оболочки при разработке способа протравливания семян. В случае поддерживания именно этой температуры изготавливался наилучший по своим качествен-
ным характеристикам гель (Пат. № 2168885). Эти данные подтверждают целесообразность получения раствора каррагинанового геля при температуре 60 0С.
На рис. 1 видно, что изменение динамической вязкости образцов исследуемых гелей, полученных с применением желатина, незначительно во всем исследуемом интервале температур. Это позволяет сделать вывод, что при изготовлении геля с применением желатина нецелесообразно нагревать раствор до кипения, как рекомендуется в традиционных технологиях производства. Достаточно подогреть его до полного растворения желатина (около 50-60 0С). Такая технология значительно экономит энергопотребление и, следовательно, снижает себестоимость продукции.
Также стоит отметить, что образование геля с применением агара происходит только при нагревании растворов структурообразователя свыше температуры 60 оС. При использовании более низких температур гель не образуется.
Зависимости динамической вязкости образцов гелей от температуры образования растворов гелеобразователя с применением в качестве растворителя рыбного бульона представлены на рис. 2.
70 60
■желатин-рыбный бульон •агар-рыбный бульон
-каррагинан-рыбный бульон
агар-альгинат-рыбный бульон
Рис. 2. Зависимость динамической вязкости гелей от температуры нагревания растворов гелеобразователя, полученных на основе рыбного бульона
Fig. 2. Dependence of dynamic viscosity of gels on temperature of broth-based gel-forming solutions heating
Применение рыбного бульона в производстве гелеобразующих заливок увеличивает прочностные характеристики получаемых гелей примерно в 5-6 раз. Следовательно, целесообразно использование в качестве растворителя структу-рообразователей именно рыбного бульона.
Для обоснования выбора структурообразователя для получения термотроп-ного геля определяли термообратимость и температуру плавления гелей.
Результаты определения гелеобразующей способности и температуры плавления представлены в табл. 4.
Многие высокомолекулярные соединения относят к тиксотропным системам, реологические свойства которых определяются не только скоростью сдвига, но и его продолжительностью. Тиксотропность — это свойство дисперсной системы изменять свою структуру под влиянием механических воздействий и восстанавливать прежнюю структуру после прекращения этого воздействия.
Время тиксотропного разрушения, так же как и восстановления, для различных структур изменяется в очень широких пределах. Такое поведение тик-сотропной системы принято называть гистерезисом, а реограмму, отражающую эти процессы, — "петлей гистерезиса". Ширина "петли гистерезиса" может служить относительной оценкой степени структурообразовательных процессов в
дисперсной системе. Следует отметить, что для одного и того же материала вид петли будет разным при различном времени испытания (Мачихин, Мачихин, 1981; Ляпунов, Воловик, 2001; Кузнецов и др., 2005).
Таблица 4
Гелеобразующая способность и температура плавления композиционных сруктурообразователей
Table 4
Gel-forming ability and melting temperature of gel-forming compositions
Композиция Содержание, % Консистенция, внешний вид Температура плавления студня, оС Примечание
Рыбный бульон Гель мягкий, рыхлый 14 Гель образуется при концентрации сухих
веществ не менее 12 %
Рыбный бульон — 4,0 Гель мягкий, 24
желатин упругий
Рыбный бульон — каррагинан 0,5 Гель жестковатый, упругий 64 При 28 оС представляет собой золь
Рыбный бульон — 0,5 Гель жесткий, 80 При 64 оС представляет
агар ломкий собой золь
Рыбный бульон — желатин — каррагинан 2,0-0,2 Гель мягкий, упругий 24
Рыбный бульон — желатин — альгинат натрия 2,0-0,1 Гель мягкий, упругий 26
Рыбный бульон — желатин — агар 2,0-0,2 Гель жесткий, ломкий 50 При 24 оС представляет собой золь
Рыбный бульон — каррагинан — альгинат натрия 0,2-0,1 Гель мягкий, упругий 28 При 25 оС представляет собой золь
Рыбный бульон — каррагинан — агар 0,2-0,2 Гель упругий, рыхлый 60 При 28 оС представляет собой золь
Рыбный бульон — агар — альгинат натрия 0,2-0,1 Гель мягкий, рыхлый 60 При 28 оС представляет собой золь
Рыбный бульон — агар — альгинат натрия 0,4-0,1 Гель упругий, пластичный 72 При 30 оС представляет собой золь
Рыбный бульон — агар — альгинат натрия 0,5-0,1 Гель упругий, пластичный 72 При 32 оС представляет собой золь
Рыбный бульон — агар — альгинат натрия 0,50-0,05 Гель жестковатый 72 При 34 оС представляет собой золь
Тиксотропное изменение изучаемых структурообразователей показано на рис. 3-5.
Результаты и их обсуждение
Изучение функционально-технологических свойств рыбных бульонов позволило выявить зависимость состава бульонов от времени варки.
График зависимости содержания сухих веществ от времени варки рыбных бульонов представлен на рис. 6.
-Желатан прямой ход -Желатан обратный ход
40
t, 0С
Рис. 3 Fig. 3.
Петля гистерезиса 4 %-ного геля желатина Hysteresis loop for 4 % gelatin gel
С
-Каррагинан прямой ход -Каррагинан обратный ход
40
t, °С
Рис. 4 Fig. 4.
Петля гистерезиса 0,5 %-ного геля каррагинана Hysteresis loop for 0.5 % carrageenan gel
сз
С
-Агар-прямой ход -Агар-обратный ход
Рис. 5. Петля гистерезиса 0,8 %-ного геля агара Fig. 5. Hysteresis loop for 0.8 % agar gel
В результате проведенной серии опытов выявлено, что внесение в композицию кожи существенно повышает содержание сухих веществ в бульоне. Наибольший выход сухих веществ в бульон наблюдается при продолжительности
423
0
0
5
0
о
-О— Композиция 1 -□— Композиция 2 -^—Композиция 3 -X—Композиция 4 -Ж—Композиция 5 -(^Композиция 6
150
Время варки бульона, мин
Рис. 6. Зависимость содержания сухих веществ от времени варки рыбных бульонов
Fig. 6. Dependence of dry matter content in fish broths on cooking time
варки не менее 60 мин, пик выхода независимо от вида сырья достигается при продолжительности варки 80 мин.
Следует отметить, что наибольший выход сухих веществ при продолжительности варки 80 мин наблюдался в композиции, составленной из отходов камбалы желтобрюхой с применением кожи. А при использовании отходов минтая без кожи выход сухих веществ достаточно небольшой, но они начинают диспергироваться в раствор уже после 20 мин варки, и в дальнейшем их концентрация изменяется незначительно.
График зависимости содержания белка от времени варки рыбных бульонов представлен на рис. 7.
■^-Композиция 1 -СНКомпозиция 2 -^—Композиция 3 -X—Композиция 4 -Ж—Композиция 5 -(^Композиция 6
150
Время варки, мин
Рис. 7. Зависимость содержания белка от времени варки рыбных бульонов Fig. 7. Dependence of protein content in fish broths on cooking time
По результатам экспериментов установлено, что максимальное количество белка переходит в бульон при продолжительности термической обработки не менее 60 мин, пик наблюдается при 80 мин (за исключением композиции 6). Бульоны, приготавливаемые на основе отходов минтая и горбуши с использованием кожи, содержат наибольшее количество белка. Следует заметить, что бульон, приготавливаемый из отходов камбалы желтобрюхой, также имеет высокие показатели содержания белка, это позволяет сделать вывод, что камбала жел-
424
0
тобрюхая, также как и горбуша с минтаем, является полноценным источником белка.
График зависимости содержания жира от времени варки рыбных бульонов представлен на рис. 8.
■^—Композиция 1 -Л-Композиция 2 -Л-Композиция 3 -X—Композиция 4 -Ж—Композиция 5 -(^Композиция 6
0
0 50 100 150
Время варки, мин
Рис. 8. Зависимость содержания жира от времени варки рыбных бульонов
Fig. 8. Dependence of fat content in fish broths on cooking time
При проведении исследований по определению содержания жира в бульонах прослеживались те же закономерности, что и для предыдущих экспериментов — максимальный выход при продолжительности варки 60 мин с пиком в 80 мин. Исключение составили бульоны, полученные из отходов минтая. Содержание жира в них настолько незначительно, что можно говорить практически о его отсутствии.
Снижение содержания жира объясняется тем, что при варке происходит его перераспределение — изначально жир находится в толще бульона в составе белково-липидных комплексов, при дальнейшей термической обработке происходит коагуляция белка, жир расслаивается и всплывает на поверхность, где удаляется вместе с пеной. Чем интенсивнее кипение и длительнее тепловая обработка, тем выше степень расслоения жира. Этим объясняется снижение концентрации жира при варке бульона более 80 мин.
По аминокислотному составу рыбных бульонов можно предположить технологические направления их использования. Например, сладкий вкус мясу рыбы придают такие аминокислоты, как глицин, триптофан, глутаминовая кислота. Наибольшее содержание этих аминокислот отмечено в бульоне из отходов камбалы желтобрюхой, следовательно, этот бульон можно рекомендовать для производства различных десертных блюд. Меньше всего аминокислот в бульоне, приготовленном на основе отходов горбуши, поэтому он более приемлем в классических технологиях производства заливных блюд. Лейцин придает бульону слегка горьковатый вкус, его наибольшее содержание отмечено в бульоне, полученном из тепловых гидролизатов тканей минтая, такой бульон рекомендуется использовать для приготовления остро-пряных изделий.
Следует заметить, что в бульоне, полученном на основе тепловых гидроли-затов тканей горбуши, наблюдается высокое содержание ансерина, который выполняет антиоксидантные функции, способствует стабилизации клеточных мембран мышечных волокон. Он активно противодействует развитию в мышце утомления, значительно повышая тем самым работоспособность. Поэтому можно рекомендовать использование данного бульона как основу при производстве продукции повышенной калорийности (Boldyrev, Severin, 1990; Буланов, 2003).
В бульонах из минтая и камбалы значительно больше, чем в бульоне из горбуши, фосфосерина. Фосфосерин значительно повышает активность нейроме-
диаторов, его регулярный прием приводит к значительному улучшению запоминания информации, увеличению объема памяти, особенно зрительной, и поднятию угнетенного настроения. Следовательно, бульоны, приготовленные на основе тепловых гидролизатов тканей минтая и камбалы, можно рекомендовать для приготовления продукции профилактического назначения для людей с большими умственными нагрузками и пожилых.
В бульонах, полученных на основе тепловых гидролизатов тканей камбалы, более высокое содержание таурина, чем в бульонах из минтая и горбуши. Исходя из того что таурин необходим для поддержания целостности сетчатки глаза и нервной ткани, участвует в механизмах свертывания крови, процессах иммунитета, защите легочной ткани, необходим для обмена веществ каждой клетке любого органа и составляет 50 % всех свободных аминокислот, содержащихся в сердечной мышце, а недостаточность его в пище ухудшает углеводный и липидный мета-болизмы и реологические свойства крови, эти бульоны рекомендуется использовать при производстве продукции с лечебно-профилактическими свойствами.
Структурообразование — это процесс формирования пространственной сетки геля (Богданов, 2000, 2005). В случае применения воды в качестве растворителя структурообразование происходит за счет образования внутримолекулярных водородных связей между молекулами воды и радикалами структурной сетки гелей (Панков, 1971; Walker, 1984; Iain, 1989; Богданов, Сафронова, 1993).
При исследовании гелеобразующей способности рыбных бульонов установлено, что они независимо от вида сырья начинают образовывать слабые гели при концентрации сухих веществ выше 5 %. Однако эти гели обладают низкой температурой плавления — 8-12 оС, поэтому их самостоятельное применение в производстве гелеобразующих заливок невозможно.
Исследования гелеобразующей способности и температуры плавления различных гелей показали, что использование в качестве одного из гелеобразующих компонентов агара позволяет получить гель с высокой температурой плавления — от 30 до 34 0С. Однако неплохие гели (температура плавления 26-28 0С) получаются и с применением каррагинана.
Введение альгината натрия в композицию с агаром позволяет получить гель с хорошими структурно-механическими свойствами, т.е. с мягкой, пластичной консистенцией.
Кроме того, применение агара и альгината натрия позволяет получить продукт с профилактическими свойствами. Обволакивающие свойства агара полезны для лечения изжоги, он нормализует пищеварение, способствует обмену веществ и выведению из организма тяжелых металлов, облегчает работу печени, нужен для щитовидной железы из-за содержания в нем йода. Агар не разлагается ни в кислой среде желудка, через которую проходит очень быстро, ни в щелочной среде кишечника, а в результате сильного разбухания увеличивает содержимое кишечника, что и вызывает его перистальтику, и действует как мягкое слабительное средство. Кроме того, агар содержит кальций, магнезий, железо, медь, витамины Е, К и В5, цинк (Альгинаты ..., 2010).
Использование альгината натрия в дозе 15-20 мг/кг в сутки (при среднем весе человека 70 кг это составит 1,05-1,40 г) способствует выводу из организма тяжелых металлов (Пат. № 2139713). Например, при потреблении одной порции блюда, содержащего 200 г гелеобразующей заливки, организм человека получает 200 мг альгината натрия, что является 1/5 профилактической дозы.
Использование рыбного бульона с содержанием сухих веществ в пределах 3,08,0 % улучшает реологические свойства геля, позволяет ограничиться небольшим количеством гелеобразующего компонента из дорогостоящих агара и альгината натрия, поскольку рыбный бульон содержит гелеобразующие компоненты в виде продуктов гидролиза коллагена. Кроме того, в состав рыбного бульона входят водорастворимые белки, наличие которых в продукте повышает его пищевую ценность.
Отметим, что использование агара в концентрации менее 0,4 % не позволяет получить гель с достаточно высокой температурой плавления, система переходит в золь при 28 0С. Применение же концентрации агара выше 0,5 % приводит к тому, что получаемый гель имеет жесткую, хрупкую консистенцию.
Внесение менее 0,05 % альгината натрия не дает возможности получить гель с хорошими структурными свойствами, он получается жестким и ломким. Внесение альгината натрия в размере, превышающем 0,1 %, приводит к появлению специфического привкуса продукта, что ухудшает его органолептические характеристики и придает получаемому гелю излишнюю рыхлость, мягкость, так как система теряет монолитность.
Применение рыбного бульона также обусловливается необходимостью получения гелеобразующей заливки с мягкой, нежной консистенцией и повышением пищевой ценности готового геля за счет водорастворимых белков, содержащихся в бульоне. Рыбный бульон должен иметь концентрацию сухих веществ не менее 3 и не более 8 %. Использование рыбного бульона с концентрацией сухих веществ менее 3 % не позволяет получить гель с мягкой, нежной консистенцией, он получается ломким, жестковатым. Рыбный бульон с концентрацией сухих веществ более 8 % образует гель со слишком мягкой, мажущейся консистенцией (Заявка № 2010105780).
Как видно на рис. 3-5, наилучшую тиксотропию проявляет гель с использованием желатина, после нагревания он быстро и практически на 100 % восстанавливает свою структуру. Это позволяет рекомендовать его к использованию в технологиях, где допускается многократное нагревание раствора гелеобразователя.
Гели каррагинана, как и гели желатина, проявляют хорошую степень тик-сотропии и устойчивы к многократному нагреванию.
Что касается агара, то тиксотропные свойства его гелей значительно хуже, чем желатиновых и каррагинановых, гели агара способны восстанавливать свою структуру без существенных изменений упругопластических свойств 2-4 раза, в зависимости от молярной массы. Например, гели агара с молярной массой 700 ед. способны восстанавливать свою структуру без существенных изменений 2 раза, в дальнейшем наблюдается значительное ослабление упругопластических их свойств. Однако это свойство является положительным фактором в технологиях производства кулинарной продукции с короткими сроками хранения, так как не позволяет пускать гель в так называемую вторичную переработку, и потребитель может быть уверенным, что продукт, изготовленный на основе такого геля, не поступал в доработку на предприятие при возврате его из торгово-розничной сети после истечения сроков годности. Кроме того, продукция, изготовленная на основе агаровых гелей, подвергается термической обработке один раз, следовательно, максимально полно сохраняет свои питательные свойства. К тому же температуры плавления агарового геля выше, чем у желатина и каррагинана, что позволяет продукции на основе этого структурообразователя дольше сохранять форму при комнатной температуре.
Выводы
Применение в качестве растворителя рыбного бульона целесообразно, так как прочностные характеристики получаемых на его основе гелей значительно выше, чем у гелей, получаемых на воде.
Экспериментальное исследование подтвердило, что оптимальное время варки бульонов на основе тепловых гидролизатов тканей сырья рыбного происхождения составляет 60-80 мин, а введение в композицию кожи значительно повышает количество белковых веществ в бульоне.
При производстве бульонов могут использоваться отходы филейного производства камбалы желтобрюхой, так как данный вид сырья не уступает по своим свойствам отходам филейного производства минтая и горбуши.
При производстве продукции разного профилактического назначения целесообразно использование рыбных бульонов из различных видов рыб.
При использовании структурообразователей для получения желатинового геля его растворы достаточно нагревать до температуры 50-60 0С, для получения каррагинанового геля необходима температура около 60 оС, а при использовании агара растворы необходимо нагревать до температуры не менее 60 оС.
Разработанный по результатам исследований многокомпонентный структу-рообразователь рыбный бульон — агар — альгинат натрия позволяет получить гель с хорошими реологическими свойствами — пластичный и упругий. Температура плавления этого геля составляет 30-34 0С, что является достаточно высокой для данного вида продукции. Полученный гель обладает диетическими, обусловленными низкой калорийностью рыбного бульона, и профилактическими, обусловленными применением альгината натрия, свойствами.
Список литературы
Акулин В.Н., Блинов Ю.Г., Швидкая З.П., Попков A.A. Состав липидов натуральных консервов из некоторых видов рыб и беспозвоночных // Изв. ТИНРО. — 1995. — Т. 118. — С. 48-53.
Акулин В.Н., Швидкая З.П., Блинов Ю.Г. и др. Консервированные продукты из лососевых — источник полиненасыщенных жирных кислот в питании человека // Изв. ТИНРО. — 1999. — Т. 125. — С. 131-138.
Альгинаты, агар-агар и их место в пищевой промышленности [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http//www.alganika.ru. (дата обращения 18.08.2010)
Антипова Л.В., Глотова И.А., Жаринов А.И. Прикладная биотехнология : монография. — Воронеж : Воронеж. гос. технол. акад., 2000. — 332 с.
Антипова Л.В., Голотова И.А., Рогов И.А. Методы исследования мяса и мясных продуктов : монография. — М. : КолосС, 2004. — 571 с.
Баратова Л.А., Белянова Л.П. Определение аминокислотного состава белков // Методы биохимического эксперимента : мат-лы метод. семинара межфакультет. лаборатории биоорг. химии МГУ им. Ломоносова. — М. : МГУ, 1974. — С. 3-36.
Богданов В.Д. Пищевые структурообразователи : монография. — Находка : ИТиБ,
2000. — 96 с.
Богданов В.Д. Рыбные продукты с регулируемой структурой : монография. — М. : Мир, 2005. — 310 с.
Богданов В.Д., Сафронова Т.М. Структурообразователи и рыбные композиции : монография. — М. : ВНИРО, 1993. — 171 с.
Буланов Ю.Б. Анаболические стероиды и андрогены II : монография. — Тверь, 2003. — 207 с.
Герхард Ф. Методы общей бактериологии : монография. — М. : Мир, 1983. — Т. 1. — 533 с.
Головин А.Н. Контроль производства рыбной продукции : монография. — М. : Пищ. пром-сть, 1978. — Ч. 1. — 495 с.
ГОСТ 26185-84 Водоросли морские, травы и продукты их переработки. Методы анализа. — М. : Мин-во рыб. хоз-ва СССР, 1984. — 34 с.
ГОСТ 52349-2005Р Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения. — М. Стандартинформ, 2006.
Гришин А.С., Давлетшина Т.А., Шульгина Л.В. и др. Оценка качества многокомпонентных консервов из двустворчатых моллюсков (клем) // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2004. — № 10.— С. 48-50.
Данкбарас И.В. Разработка технологии производства рыбы в желейной заливке с использованием казеината : дис. ... канд. техн. наук. — Кемерово, 2006. — 123 с.
Забашта А.Г., Подвойская И.А., Молочников М.В. Справочник по производству фаршированных и вареных колбас, сарделек и мясных хлебов. — М. : Колос,
2001. — 702 с.
Заявка № 2010105780. Способ получения желирующей заливки / И.И. Парху-това. — Заявлено 17.02.2010.
Исаченко Е.Г., Дроздова Л.И., Иванова Г.К., Швидкая З.П. Возможности коррекции оксидативного стресса у крыс при белковой недостаточности // Здоровье. Медицинская экология. Наука. — 2005. — № 1. — С. 30-34.
Кузнецов O.A., Волошин E.B., Caгитoв Р.Ф. Реология пищевых масс : учеб. пособие. — Оренбург : ГОУ ОГУ, 2005. — 106 с.
Ляпунов A.H., Воловик Н.В. Создание мягких лекарственных средств на различных основах. Сообщение 2. Исследование реологических свойств гелей, образованных карбомерами // Фармаком. — 2001.— № 2.— С. 52-61.
Maчиxин Ю^., Maчиxин C.A. Инженерная реология пищевых материалов : монография. — M. : Лег. и пищ. пром-сть, 19В1. — 216 с.
Hилoвa Д.Ю., Heкpacoвa Т.Э. Современное состояние и тенденции функциональных продуктов питания // Пищ. ингредиенты. — 2005. — № 2. — С. 2В-29.
Ocтepмaн Л^. Xpoмoтoгpaфия белков и нуклеиновых кислот : монография. — M. : Наука, 19В5. — 536 с.
^MRoe C.M. Студнеобразное состояние полимеров : монография. — M. : Xимия, 1971. — 363 с.
Пaт. № 2139713 РФ. Способ лечения нефропатий в экологически неблагоприятных условиях у детей / M.C Игнатова, ^M. Османов, E.A. Xapинa и др. — Заявлено 16.09.96; Опубл. 20.10.99. — Бюл. № 29.
Пaт. № 2168885 РФ. Средство и способ протравливания семян / Г. Xaйнpиx, Э. Вебер, M. Циммерон. — Заявлено 0В.05.1995; Опубл. 20.06.2001.
Шорник рецептур блюд и кyлинapныx изделий. Для предприятий общественного питaния. — Киев : А.С.К., 2002. — 656 с.
Ta^p A.A. Физикохимия полимеров : монография. — M. : Xимия, 197В. — 544 с.
Швид^я З.П. Консервы из гидробионтов — источник биологически активных веществ в питании человека // Maт-лы 3-й Mеждунap. конф. "Повышение качества рыбной продукции — стратегия развития рыбопереработки в XXI веке". — Калининград, 2001. — С. 130-132.
Швид^я З.П., Дaвлeтшинa T.A., Дoлбнинa ^В. Функциональная направленность стерилизованной продукции из морских гидробионтов // Maт-лы науч. конф., посвящ. 70-летию CM. Коновалова "Современное состояние водных биоресурсов". — Владивосток, 200В. — С. 952-956.
Boldyrev A.A., Severin S.E. The histidine-containing dipeptides, carnosine and anserine: distribution, properties and biological significance // Adv. Enzyme Regul. — 1990. — Vol. 30. — P. 175-193.
Iain C.M. Industrial Polysaccharides // Pure Appl. Chem. — 19В9. — Vol. 61, № 7. — P. 1315-1322.
Walker B. Gums and stabillisers in food formulation Gums and stab // Food Ind. Proc. 2nd Intern. Conf. — Clywd, 19В4. — Vol. 2. — P. 137-161.
Поступила в редакцию 7.07.10 г.
