CC BY
73
УДК 664.959.5:[636.084.413:636.5]
М. Е. Цибизова, Н. Д. Аверьянова, Д. С. Язенкова
ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФАРШЕВЫХ СИСТЕМ
ИЗ РЫБНОГО СЫРЬЯ
Введение
Мировые тенденции в области питания связаны с созданием ассортимента продуктов, способствующих улучшению здоровья при ежедневном потреблении в составе рациона функциональных продуктов. В последнее время популярность здоровой пищи возросла. Ежегодно производство функциональных продуктов питания увеличивается на 15-29 % [1]. Функциональные продукты определяются тремя основными параметрами качества: пищевая ценность, вкусовые качества и физиологическое воздействие.
В структуре современного питания функциональные пищевые продукты занимают среднее звено между обычными продуктами, которые выбираются, исходя из пищевых привычек и финансовых возможностей человека, и продуктами, которые предписывает человеку врач в составе лечебной диеты. При создании функционального продукта один из основных этапов -выбор и обоснование функциональных ингредиентов, формирующих новые свойства продукта, связанные с его способностью оказывать физиологическое воздействие. Второй аспект, который является значимым в технологии такого продукта, связан с потенциальной возможностью функциональных ингредиентов изменять потребительские свойства пищевого продукта, который не должен отличаться от традиционной пищи. В связи с этим их выбор и обоснование должны осуществляться с учетом совокупности потребительских свойств и целевого физиологического воздействия создаваемого функционального продукта [2].
Для производства функциональных продуктов питания с точечным и широкодиапазонным спектром направленного воздействия на метаболические процессы в организме человека из всех групп пищевого сырья растительного и животного происхождения значительным потенциалом в профилактической медицине обладают биоресурсы рек, морей и океанов. Многие классы гидробионтов содержат все жизненно важные макро- и микронутриенты: белки, пептиды, минеральные вещества и витамины, липиды, включая полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) омега-3 ряда (встречаются только в водных биоресурсах), БАВ, каротиноиды, токоферолы и другие компоненты, обеспечивающие биологическую и пищевую полноценность изготавливаемых из них пищевых продуктов.
Достоверно установлена важная роль рыбы и морепродуктов в питании человека в качестве профилактического и терапевтического средства, улучшающего деятельность сердечнососудистой системы за счёт содержащихся в них в достаточно больших количествах биологически активных омега-3 ПНЖК. Поэтому, на наш взгляд, проблема наиболее полного использования рыбного белка для пищевых целей является достаточно актуальной. Источником пищевого рыбного белка, безусловно, является рыбная белковая масса, получаемая из малорентабельного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна. Рыбная белковая масса является полноценным белковым продуктом, при выработке которого полностью сохраняются пищевая и биологическая ценность, вкусовые свойства, присущие целой рыбе.
Кроме этого, белковая масса может быть рассмотрена как пищевая система, обладающая определенными функционально-технологическими свойствами, которые достаточно лабильны при создании рецептурных композиций на ее основе. Вышесказанное обусловливает необходимость изучения реологических характеристик белковой массы, полученной из маломерного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна.
Таким образом, целью исследований являлось изучение влияния процесса дезагрегации рыбного белка на структурно-механические и реологические характеристики полученных фаршевых систем.
В соответствии с поставленной целью задачами исследования являлись:
— изучение химического состава и структурно-механических характеристик рыбных фаршей из малорентабельного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна;
— изучение химического состава и структурно-механических характеристик фаршевых систем - белковых масс, технология получения которых основана на процессах частичной ферментации рыбного сырья.
Материалы и методы исследования
В качестве объектов исследования были использованы рыбный фарш и рыбная белковая масса из маломерного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна, полученная по ранее разработанной технологии [3]. Пресноводное маломерное рыбное сырье, используемое для получения белковых масс, осеннего вылова, мороженое, приобретено в РА «Дельта плюс».
Изучение химического состава объектов исследования, определение влагоудерживающей способности проводились стандартными методами [4]. Расчет показателей, характеризующих реологические свойства объектов исследования: предельное напряжение сдвига (ПНС), критерий химического состава (К) и комплексный коэффициент химического состава (Ку), проводился по методикам, разработанным В. Д. Косым и др. [5].
Для определения реологических характеристик рыбной белковой массы использовали пенетрометр - автомат ПМДП с набором инденторов.
Предельное напряжение сдвига (бО, Па) определяли по зависимости П. А. Ребиндера:
бо = К ■ т/й2, (1)
где К - константа используемого индентора (2,13 Н/кг); т - рабочая масса подвижной части прибора (0,1 кг); Н - максимальная глубина погружения индентора в продукт при заданной массе (т), когда наступает равновесие сил тяжести и сопротивления измеряемого объекта, м.
Расчет критерия химического состава осуществляется по следующей формуле:
Б
К = ~^~, (2)
Ф- иV
где К - критерий химического состава; Б, ф - содержание соответственно белка и жира, %; и„ - влагосодержание, т. е. содержание влаги в 1 кг абсолютно сухого остатка, кг/кг.
Ж
, (3)
№ 1 — Ж
где Ж - содержание воды в рыбном фарше, доли единицы.
Комплексный коэффициент химического состава (Ку) рассчитывается по следующей формуле:
Б Б ф
--------1----1---
ф-и№ Ж Ж
где и ф - соответственно коэффициент обводнения белка и жира.
Для характеристики структурно-механических характеристик и реологических показателей использовали графическую зависимость эффективной вязкости п от химического состава П = / (К), разработанную для рыбных фаршевых продуктов (рис.).
2,5 1,0 3,5 6,0 8,5 11,0 13,5 Ку
Зависимость эффективной вязкости от комплексных коэффициентов химического состава рыбного фарша К и Ку [5]
Предлагаемую исследователями графическую зависимость эффективной вязкости от химического состава п = / (К) представляют в виде двух прямолинейных зон. Первая зона характеризуется интенсивным ростом эффективной вязкости от К в пределах от 0,9 до 2,4. Вторая зона незначительного роста эффективной вязкости рыбного фарша от его химического состава, характеризуемого коэффициентом К, находится в пределах 2,4 < К < 15 [6].
Во второй зоне эффективную вязкость белковой массы в зависимости от ее химического состава (по критерию химического состава К) можно рассчитать по следующей математической зависимости [5]:
П = А ■ (К + 17,5) = 80 ■ (К + 17,5) при 2,4 < К < 15, (1)
где А - коэффициент, характеризующий темп рост п от К, т. е. тангенс угла наклона функции
П (К), имеющий размерность Па ■ с, равный 80; К - критерий химического состава.
По уточненному химическому коэффициенту (Ку) вторая зона подчиняется уравнению
П = А ■ (Ку + 17,5) = 80 ■ (Ку + 17,5) при 2,8 < Ку < 15, (2)
где А - коэффициент, характеризующий темп возрастания п от К, т. е. тангенс угла наклона
функции п (К), имеющий размерность Па ■ с и равный 80; Ку - комплексный коэффициент химического состава.
Результаты исследования и их обсуждение
Наиболее перспективным и универсальным методом для контроля качественной величины -консистенции фаршевых систем является пенетрационный метод. Терещенко В. П. и Рулевым В. И. разработано определение сдвиговой прочности рыбного фарша, под которой понимается минимальное касательное напряжение сдвига, необходимое для смещения его слоев относительно друг друга в направлении действия приложенной тангенциальной силы, т. е. предельное напряжение сдвига (ПНС). Данный метод позволяет определить не только относительную величину пенетра-ции (ВП) при рациональных условиях измерения, но и абсолютную характеристику - ПНС.
Реологические свойства фаршевых систем в значительной мере определяются составом мышечных белков и их строением, содержанием воды и жира [7, 8]. Поэтому нами был изучен химический состав таких малорентабельных рыбных объектов Волго-Каспийского бассейна, как красноперка, синец, чехонь, густера, сопа, тарань, используемых для получения рыбной белковой массы (табл. 1).
Таблица 1
Технологические свойства пресноводного маломерного сырья Волго-Каспийского бассейна
Рыба Содержание, % Коэффициент обводнения белка, Б/Ш Коэффициент обводнения жира, ф/Ш
воды белка жира минеральных веществ
Красноперка 78,0 17,5 2,7 1,8 0,224 0,034
Сопа 79,5 17,0 2,0 1,5 0,214 0,025
Синец 76,7 19,0 2,7 1,6 0,248 0,035
Чехонь 73,8 19,3 4,9 1,9 0,262 0,066
Тарань 75,0 20,0 3,5 1,5 0,267 0,047
Г устера 75,8 18,1 3,0 2,1 0,239 0,04
Изучение технологических свойств маломерного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна показывает, что оно по содержанию жира может быть разделено на 2 группы: тощее -с содержанием жира до 3 % и среднежирное - с содержанием жира от 3 до 8 %. К первой группе можно отнести красноперку (содержание жира 2,7 %), сопу (содержание жира 2,0 %) и синца (содержание жира 2,7 %), ко второй - чехонь (содержание жира 4,9 %), тарань (содержание жира 3,5 %) и густеру (содержание жира 3,0 %).
Взаимосвязь содержания жира и воды общеизвестна. Количественное соотношение в мясе рыбы между отдельными компонентами (белок, жир, минеральные вещества и вода) влияет на его строение и реологические свойства. Чем выше коэффициент обводнения, тем нежнее консистенция фарша и выше его водянистость. Увеличение Ко указывает на наличие в тканях воды, непрочно связанной с гидрофильными белковыми комплексами и плохо удерживаемой ими. В свою очередь, повышение жирности приводит к уменьшению Ко. По степени обводнения белка и жира соответственно (Ко) мясо исследуемых образцов можно разделить на следующие группы: суховатое и плотное (Ко = 0,214-0,224 и 0,025-0,034 соответственно) - сопа, красноперка; плотное и сочное (Ко = 0,239-0,248; 0,04-0,035 соответственно) - густера, синец; сочное и нежное (Ко = 0,262-0,267 и 0,066-0,047 соответственно) - чехонь, тарань. Увеличение массы соединительных тканей усиливает плотность мяса, уменьшение массы соединительной ткани делает мясо более нежным [5].
Различия в химическом составе значительно сказываются на физико-химических, биохимических и реологических показателях рыбы и фарша из нее и должны рассматриваться во взаимосвязи при изготовлении фаршевой рыбной продукции. Поэтому особый интерес при производстве фаршевой продукции и продукции из нее представляет взаимосвязь структурномеханических характеристик и их химического состава [5].
Структурно-механические и реологические характеристики фаршей из пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна представлены в табл. 2.
Таблица 2
Структурно-механические и реологические характеристики рыбных фаршей
Рыбный фарш из пресноводного сырья ВУС, % ПНС, Па К, доли единицы Ку, доли единицы П, Па • с ПУ, Па • с
Красноперка 63,2 ± 1,3 585,0 ± 10,4 3,16 3,40 1 652,8 1 672,0
Сопа 53,6 ± 0,8 474,0 ± 19,8 3,19 3,44 1 655,2 1 675,2
Чехонь 55,3 ± 1,2 478,0 ± 19,5 2,61 2,86 1 608,8 1 628,8
Густера 51,9 ± 1,5 495,0 ± 17,1 2,8 3,11 1 624,0 1 648,8
Линь 52,5 ± 1,7 477,0 ± 15,3 3,5 3,73 1 680,0 1 698,4
Окунь 55,8 ± 1,4 577,0 ± 1,3 2,8 3,04 1 624,0 1 643,2
Согласно полученным данным, рыбные фарши, полученные из различных видов пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна, имеют сходный химический состав и близкий по значению коэффициент обводнения белка и жира, по которому можно судить о консистенции фаршевой системы: плотность, водянистость, рассыпчатость и т. д. [5].
Варьирование коэффициента обводнения белка от 3,75 до 4,68 и коэффициента обводнения жира от 0,025 до 0,047 показывает, что полученные фаршевые системы по структурномеханическим характеристикам практически не отличаются. Увеличение коэффициента обводнения белка указывает на наличие в тканях воды, непрочно связанной с гидрофильным белковым комплексом и плохо удерживаемым им. Повышение содержания жира приводит к уменьшению коэффициента обводнения мышечной ткани, и мясо становится более нежным и сочным [5, 6].
Рассмотрим влияние химического состава фаршевых систем и продуктов из них на их эффективную вязкость. Фарши из рыб, имеющие близкий химический состав и строение тканей, имеют равнозначные параметры эффективной вязкости. Варьирование химического состава отражается на качественных показателях фаршей. С увеличением содержания жира снижается эффективная вязкость и липкость, увеличивается пластичность фаршей [5].
Рассчитанные нами критерии химического состава рыбных фаршей варьируют от 2,61 до 3,5 и находятся в пределах 2,4 < К < 15, что позволяет констатировать незначительный рост эффективной вязкости рыбного фарша в зависимости от химического состава, т. е. графическая зависимость данного интервала будет отнесена ко второй зоне.
Полученные значения комплексного уточненного химического коэффициента Ку рыбных фаршей (табл. 2) показывают, что варьирование Ку от 2,86 до 3,73 позволяет также охарактеризовать данный интервал как вторую зону [6].
Классификация рыбного фарша по химико-технологическим и реологическим характеристикам, т. е. по критериям химического состава и характеру изменения эффективной вязкости, позволяет разделить фаршевые системы на три группы [5, 6].
Группа 1 - фарш с высокой стабильной консистенцией, в которой эффективная вязкость незначительно изменяется в зависимости от критерия химического состава К, при этом темп ее изменения равен 80 и характеризуется следующими параметрами: 2,4 < К < 16; 1 600 < п < 2 700 Па ■ с. Данная группа, согласно классификации рыбного фарша, предложенной Г. В. Масловой [5], может быть представлена в виде двух подгрупп:
а) первая подгруппа характеризуется следующими параметрами и их пределами: 7,5 < К < 16; 2 000 < п < 2 700 Па ■ с. В эту подгруппу входят фарши из рыб белковых тощих;
б) вторая подгруппа со следующими параметрами и их пределами: 2,4 < К < 7,5; 1 600 < П < 2 000 Па ■ с. В эту подгруппу входит фарш из рыб высокобелковых маложирных.
Группа 2 - фарш с резко контрастной консистенцией, которая изменяется в широких пределах при значительном изменении его химического состава. Темп изменения функции п =/ (К) выше по сравнению с первой группой более чем в 12 раз. Фарш второй группы ограничивается следующими пределами изменения определяющих характеристик: 0,94 < К < 2,4; 130 < п < 1 600 Па ■ с. В эту группу входит фарш из белковых маложирных и белковых, высокобелковых среднежирных рыб, а также из некоторых рыб низкобелковых, маложирных, которые практически находятся на точке раздела второй и третьей группы.
Группа 3 - фарш с мажущейся консистенцией (с повышенным содержанием жира в пределах от 10 до 18,5 %), при этом вязкость изменяется в обратной зависимости от критерия химического состава (К) по сравнению с первыми группами. С увеличением К, в основном за счет увеличения содержания жира в фарше, его вязкость уменьшается. Пределы изменения основных характеризующих параметров следующие: 0,3 < К < 0,9; 130 < п < 520 Па ■ с. К этой группе относится фарш из рыб среднебелковых жирных и белковых высокожирных [5, 6].
Полученные значения эффективной вязкости рыбных фаршей из пресноводного рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна (табл. 2) находятся в пределах от 1 608,8 до 1 680,0, т. е. имеют близкие значения эффективной вязкости и, соответственно, обладают близкими структурно-механическими характеристиками, позволяющими отнести их к группе фаршей из высокобелковых маложирных рыб с высокой стабильной консистенцией.
В табл. 3, 4 представлены технологические свойства белковых масс, полученных из пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна по ранее разработанной технологии, основанной на частичном ферментировании [3]. Химический состав белковой массы, как и химический состав самого рыбного сырья, используемого для её получения, варьирует в зависимости от массы, места, времени вылова рыбного сырья. Химический состав полученных белковых масс приведен в табл. 3.
Таблица 3
Химический состав белковых масс из пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна
Белковая масса из пресноводного сырья Содержание, % Коэффициент обводнения белка, Б/ W Коэффициент обводнения жира, ф /W
воды белка жира минеральных веществ
Красноперка 71,6 ± 0,7 24,4 ± 0,8 2,5 ± 0,1 1,5 ± 0,1 0,34 0,035
Линь 67,0 ± 0,9 28,0 ± 0,9 2,5 ± 0,1 1,0 ± 0,1 0,42 0,037
Сопа (синец) 66,5 ± 0,7 27,0 ± 1,8 2,0 ± 0,1 1,3 ± 0,1 0,41 0,030
Чехонь 67,5 ± 0,5 29,0 ± 1,4 2,5 ± 0,1 1,0 ± 0,1 0,43 0,037
Окунь 69,6 ± 0,5 26,4 ± 1,2 1,8 ± 0,1 1,8 ± 0,1 0,38 0,036
Густера 69,4 ± 0,5 27,6 ± 1,5 1,7 ± 0,1 1,3 ± 0,1 0,40 0,024
Согласно полученным данным, белковые массы из различных видов пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна характеризуются близким химическим составом, коэффициентом обводнения белка и жира, по которому можно судить о консистенции фаршевой системы. Варьирование коэффициента обводнения белка составляет от 0,34 до 0,42, коэффициента обводнения жира - от 0,02 до 0,04. Повышение содержания жира приводит к уменьшению коэффициента обводнения мышечной ткани, при этом мясо становится более нежным и сочным [5].
Белковые массы, полученные из пресноводного сырья, имеют невысокие значения ПНС и нормальную влагоудерживающую способность (табл. 4). Значения критерия химического состава варьируют от 4,12 до 6,82, т. е. находятся в пределах 2,4 < К < 15, что позволяет констатировать незначительный рост эффективной вязкости белковой массы, значения которой могут быть отнесены ко второй зоне [6] .
Полученные значения комплексного уточненного химического коэффициента Ку (табл. 4) показывают, что его значения варьируют от 4,5 до 7,26, позволяя охарактеризовать данный интервал как вторую зону графической зависимости [6].
Таблица 4
Структурно-механические свойства белковой массы из пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна
Белковая масса из пресноводного сырья ВУС, % ПНС, Па К, доли единицы Ку, доли единицы П, Па • с ПУ, Па • с
Красноперка 73,2 ± 0,3 694,0 ± 18,4 5,5 5,95 1 840,0 1 876,0
Сопа (синец) 63,6 ± 0,9 573,0 ± 15,8 5,52 5,98 1 841,6 1 878,4
Чехонь 65,3 ± 1,1 598,0 ± 19,2 6,82 7,26 1 945,6 1 980,8
Густера 61,9 ± 0,5 625,0 ± 17,4 4,12 4,5 1 729,6 1 760,0
Линь 62,5 ± 0,7 597,0 ± 24,8 6,40 6,81 1 912,0 1 944,8
Окунь 59,8 ± 0,4 670,0 ± 19,3 4,64 5,01 1 771,2 1 800,8
Полученные расчетным путем данные по эффективной вязкости белковых масс из пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна, варьирующие в пределах от 1 729,6 до 1 945,6 Па ■ с, позволяют классифицировать данные белковые продукты как белковые массы 1 группы второй подгруппы с высокой стабильной консистенцией.
Характер изменения реологических показателей белковых масс согласуется с характером их изменений у рыбных фаршей и отличается повышенной ВС, большим ПНС. Таким образом, частичная ферментация рыбного фарша при получении белковой массы положительно влияет на структурно-механические характеристики фаршевых систем, улучшая структуру и консистенцию, повышая вязкость. В процессе данной технологической обработки протекают не только физико-химические изменения, связанные с размерами частиц измельченного сырья, химическим составом, но и биохимические изменения, обусловливающие связывание воды с белком. Имеет место освобождение большого количества актомиозина, расщепление его на актин и миозин, молекулы которого лучше поглощают воду и легче переводятся в растворимое состояние, чем комплекс актомиозина [5, 7]. Поэтому возрастает и ВС белковых масс, что, по-видимому, также связано с увеличением поверхности поглощения воды, приводящее к повышению количества адсорбционно связанной воды и, соответственно, к росту ВС. Кроме того, предполагают, что частички фаршевой системы взаимодействуют не только в результате прямого контакта с водой, но и через мостики, образованные белковыми молекулами, пронизывающими водные прослойки и имеющие гидратную оболочку, т. е. вода достаточно прочно удерживается поверхностью белковых молекул массы [7].
Установлено, что белковая масса, полученная из маломерного пресноводного рыбного сырья, имеет более однородную консистенцию и качество изделий из нее должно быть выше, чем из рыбного фарша, прошедшего только процесс измельчения и куттерования. Безусловно, использование белковой массы вместо фаршей позволит полностью исключить из рецептурных композиций вещества, улучшающие структурно-механические характеристики фаршевых систем, или уменьшить их концентрацию.
Заключение
Предварительная ферментация рыбных фаршей, полученных из маломерного пресноводного сырья Волго-Каспийского бассейна, является достаточно актуальной, т. к. позволяет не только снизить количество образующихся при переработке рыбного сырья отходов и увеличить выход съедобной части, но и улучшить структурно-механические характеристики полученных фаршевых систем. Получение белковой массы из маломерного сырья, предусматривающей предварительное разделывание рыбы на тушку, ее измельчение, частичную ферментацию измельченной массы, увеличивающую степень отделения костной ткани от мышечного волокна, приводит к получению фаршевой системы с улучшенными структурно-механическими характеристиками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. Технологические проблемы и перспективы производства. - М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.
2. Горбатов А. В. Реология мяса и молочных продуктов. - М.: Пищ. пром-сть, 1979. - 383 с.
3. Цибизова М. Е., Аверьянова Н. Д., Язенкова Д. С. Исследование возможности биотрансформации рыбного сырья как основного компонента биопродуктов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер. Рыбное хозяйство. - 2009. - № 1. - С. 170-175.
4. ГОСТ 7636-85. Рыба. Морские млекопитающие, морские беспозвоночные, водоросли и продукты их переработки. Методы анализа. - Введ. 1985-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1985.
5. Маслова Г. В., Маслов А. С. Реология рыбы и рыбных продуктов / Г. В. Маслова.- М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981. - 216 с.
6. Косой В. Д. Инженерная реология. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 664 с.
7. Скурихин И. М., Нечаев А. П. Все о пище с точки зрения химика: справ. издание. - М.: Высш. шк., 1991. - 288 с.
8. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2. Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов / под ред. И. М. Скурихина, М. Н. Волгарева. - М.: Агропромиздат, 1987. - 360 с.
Статья поступила в редакцию 19.02.2010
INFLUENCE OF PRELIMINARY TECHNOLOGICAL PROCESSING
ON STRUCTURAL-MECHANICAL CHARACTERISTICS OF FORCEMEAT SYSTEMS FROM FISH RAW MATERIAL
M. E. Tsibizova, N. D. Averyanova, D. S. Yazenkova
The chemical compound and structural-mechanical characteristics of fish forcemeat from unprofitable fresh-water raw material of the Volgo-Caspian basin (rudd, zope, sabrefish, silver bream, sea roach, perch, tench) and their influence on technological properties of fish albuminous weights from the given objects is investigated in the paper. It is established that the partial fermentation of fish raw material improves the structure and consistence of fish albuminous weights. The consistence of albuminous weights differs by the increased viscosity, which improves its organoleptic indicators.
Key words: fish albuminous mass, chemical compound, structural-mechanical characteristics.
