автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии аналоговых продуктов функционального назначения из объектов аквакультуры

На правах рукописи / Ч,

Калач Елена Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ АНАЛОГОВЫХ ПРОДУКТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ ОБЪЕКТОВ АКВАКУЛЬТУРЫ

05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

1 5 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 20) 1

005006176

Работа выполнена на кафедре пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья ФГБОУ ВПО «Воронежского государственного университета инженерных технологий»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Антипова Людмила Васильевна (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»)

Заслуженный изобретатель РФ, доктор технических наук, профессор Касьянов Геннадий Иванович (ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»)

кандидат технически наук, доцент Жаркова Ирина Михайловна (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»)

«Всероссийский научно-исследовательский рыбного хозяйства и океанографии» (г. Москва)

Защита состоится «27» декабря 2011 года в 11 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, ауд. 035.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать в адрес совета академии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета инженерных технологий.

Автореферат размещен в сети Интернет на официальном сайте Министерства образования и науки Российской Федерации referat_vak@mon.gov.ru и официальном сайте ВГУИТ \vvvw.vgta.vrn.ru «25» ноября 2011 г.

Автореферат разослан «25» ноября 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Л.В. Голубева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одна из актуальных проблем современного перерабатывающего производства состоит в расширении и обновлении ассортимента продукции высокого качества и потребительских свойств на основе рационального и максимального использования имеющихся ресурсов.

В Концепции развития рыбного хозяйства Российской Федерации до 2020 года одним из основных направлений развития рыбохозяйственного комплекса признано формирование сырьевой базы прудового рыболовства за счет рационального использования аквакультурных источников. Это, в свою очередь, остро ставит вопрос перед отраслевым научным комплексом о необходимости переработки местных сырьевых источников, разработки инновационных технологий, обеспечивающих производство высококачественной продукции конкурентоспособной на мировом рынке.

Приоритетным направлением переработки объектов аквакультуры является технология приготовления аналоговой продукции, производство рыбопродуктов для максимального использования белка мяса рыб.

Одним из таких видов аквакультурных биоресурсов Воронежской области являются толстолобик, белый амур, карп, щука, которые по биологической ценности не уступает морским рыбам (J1.B. Антипова, О.П. Дворянинова и др., 2009). Высокое содержание белка при минимальном содержании липидов, бело-голубой цвет мяса, наряду с отличными реологическими свойствами, позволяют использовать имеющиеся аквакультурные источники в качестве идеального сырья для изготовления из них обезличенных фаршей (сурими) с последующим использованием их в качестве структурообразующей основы для создания деликатесной продукции, имитирующей мясо ракообразных и пользующихся популярностью среди населения страны чипсов. Создание деликатесной аналоговой продукции на основе фарша особых кондиций (сурими) поможет в определенной мере решить задачу белкового дефицита и одновременно повысит рентабельность переработки местного сырья. В разработку теоретических и практических основ использования белка рыб внесли вклад известные ученые JI. С. Абрамова, М. П. Андреев, JI.B. Антипова, Л. С. Байдапинова, Г. В. Маслова, О. Я. Мезенова, М. В. Новикова, Т. А. Орлова, Е. Ф. Рамбеза, Н. И. Рехина, И. А. Рогов, В. Б. Толстогузов, А. П. Черногорцев, А. П. Ярочкин, Hasimoto Е., Me. Cormik R. D., Nakayama Т., Nishimura Т., Nonaka N., Takahasi Т., Sajama M., Lee С. M. и др.

Проблема получения новых продуктов повышенной пищевой и биологической ценности с заданными свойствами решается путем создания аналоговой продукции на основе фарша особых кондиций из наиболее распространенных в Воронежском регионе рыб. Разработка технологии изготовления аналоговой продукции,

соответствующей свойствам деликатесных морепродуктов, из местных сырьевых ресурсов, предопределяет актуальность данной работы.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья Воронежского государственного университета инженерных технологий «Теория и практика производства биологически полноценных, комбинированных, аналоговых и функциональных продуктов питания на основе рационального использования сельскохозяйственных ресурсов с привлечением методов биотехнологии» (2006-2010 гг., № г. р. 012.006.037.63).

Целью работы является разработка технологии аналоговых продуктов из прудовых рыб, наиболее распространенных в Воронежском регионе, с заданными свойствами и повышенной пищевой и биологической ценностью.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- уточнить массовые характеристики, химический состав и соотношение белковых фракций мяса наиболее распространенных в Воронежском регионе рыб (толстолобик, карп, белый амур, щука);

- подобрать условия получения фарша «сурими» при обработке мяса прудовых рыб;

- обосновать возможность приготовления аналоговой продукции с заданными свойствами из фарша особых кондиций прудовых рыб;

- разработать технологии аналога «крабовых палочек» и чипсов из обработанного мяса прудовых рыб по типу «сурими»;

- исследовать качество аналоговой продукции и определить ее биологическую и пищевую ценность;

- разработать техническую документацию по реализации технологии и использованию прудовой рыбы в качестве сырья для производства аналоговых продуктов и апробировать ее в промышленных условиях.

Научная новизна. Обобщены и дополнены сведения о химическом составе, соотношении пищевых веществ, наличии биологически активных веществ мяса карпа, толстолобика, белого амура и щуки. Установлены особенности и обоснованы подходы к рациональной переработке мяса прудовых рыб на основе микроструктурного анализа, оценена приемлемость рыб к технологии аналоговых продуктов путем исследования функционально-технологических свойств. Обосновано использование растительных компонентов в составе рецептуры аналоговых продуктов из объектов региональной аквакультуры. Для получения обобщенной оценки запаха и прогнозирования качества анализируемых прудовых рыб (толстолобик, зеркальный карп, белый амур, окунь, щука) был исследована химическая природа ароматов мяса с использованием электронного носа. Методами математической

оптимизации обоснованы рецептурно-компонентные решения, обеспечивающие сбалансированность аминокислотного состава продукта-аналога имитирующего крабовые палочек и чипсов из прудовой рыбы.

Практическая значимость. Разработана модифицированная технология производства фарша «сурими» из прудовых рыб. С помощью методов математического моделирования разработаны и рекомендуются рецептуры аналогов «крабовых палочек» и чипсов повышенной пищевой ценности из растительного и прудового рыбного сырья. Разработанные технологии прошли промышленную апробацию на базе ЗАО «Камышинский рыбозавод», г. Камышин, Волгоградской области и показали целесообразность и практическую значимость. Разработана техническая документация: ТУ 9263-001-02068108-2011 «Чипсы из прудовых рыб», ТУ 9266001-02068108-2011 ««Крабовые палочки» из прудовых рыб». Экономический эффект от внедрения новых технологий для аналогов «крабовых палочек» составляет 25 тыс. руб., для чипсов - 23,5 тыс. руб.

Положения, выносимые на защиту- новые рыбные источники для производства аналоговых продуктов;

- технология получения фарша сурими из прудовых рыб;

- технология аналога «крабовых палочек» и чипсов, изготовленных на основе сурими из местных сырьевых источников;

- физико-химические показатели качества, безопасности, биологической ценности, функциональности изготовленных аналоговых продуктов по разработанным рецептурам.

Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п. 1, 2 и 5 паспорта специальности 05.18.04 - «Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии (2008-2011); международной научно -практической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008); научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология. Проблемы и перспективы» (Светлогорск, 2008); 3 Конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Обеспечение качества и безопасности продукции агропромышленного комплекса в современных социально-экономических условиях». (Москва, 2009); III Всероссийской конференции с международным участием «Аналитика России» (Краснодар, 2009); международной научно-практической Интернет-конференции «Современные технологии обеспече-

ния гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций» (Воронеж, 2010-2011); Первом студенческом форуме «Биотехнология XXI века» (Казахстан, Астана, 2010); IV Международной научной конференции "Актуальные вопросы современной техники и технологии» (Липецк, 2011); Всероссийском симпозиуме «Концентрирование и разделение в аналитической химии и радиохимии» (Краснодар, 2011).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 22 работы, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 11 статей, 7 тезисов в периодических изданиях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, обзор литературы, характеристику объектов и методов исследований, три главы экспериментальной части, выводы, список использованных источников и приложения. Работа содержит 143 стр. машинописного текста, 13 таблиц, 83 рисунка. Список литературы содержит 131 источник.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, сформулированы защищаемые положения.

Глава I. Современные тенденции в переработке аквакультурных источников. Проведен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы, дана краткая характеристика современного состояния сырьевой базы рыбной отрасли и производства рыбной продукции; рассмотрены концепции питания в современном мире, способы производства пищевой продукции из фарша «сурими», возможность использования объектов аквакультуры в производстве продуктов современного ассортиментного спроса, применение сенсорных технологий для контроля качества объектов исследования и готовой продукции.

Глава II. Объекты, материалы и методы исследования. Дана характеристика объектов исследований, представлена программно-целевая модель исследований, основные методы исследования. Программно-целевая модель исследований представлена на рис. 1.

Объектами исследования служили: живая рыба (карп, толстолобик, белый амур, щука) ГОСТ 14896-81 свободная от паразитов (рачков и гельминтов), подвижная, упитанная, без отслаивания чешуи, ссадин, не имеющая порочащих запахов (ила, нефтепродуктов). Сырье доставлялось из Павловского района Воронежской обл. (рыбхоз ООО «Восход»); выловленные в сентябре и октябре. Экспериментальные исследования проводили в условиях НИЛ кафедры пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья, лаборатории сенсоров Воронежского института Государственной противопожарной службы МЧС России, в испытательной лаборатории автономной некоммерческой организации «Научно-

технический центр» «Комбикорм» и лаборатории хроматографии кафедры аналитической химии государственного университета г. Воронежа.

Анализ современного состояния вопроса, обюр литературных источников, обоснование актуальности работы, инФормзиидуно - патентный поиск

Формулирование целей и задач исследований

Обоснование выбора объектов н методов исследования

Массовый состав

11ре сноводные рыбы: толстолобик, карп, белый амур, щука, окунь

Аминокислотный состав _белков_

Мышечная ткань

Химический состав

Разработка и обоснование технологии получения фарша суриыи из мяса толстолобика

Микробиологические исследования

Фарш «сурими»

Исследования микроструктуры

Химический состав

Реологические исследования

Разработка технологии получения фарша сурими из прудовых рыб

Биологическая безопасность

Химический состав

^^ Аналог «крабовых палочек», ^ рыбные чипсы «Рыберсы» V I—

Исследования микроструктуры

I ЛЦиБЦ

Реологические исследования

Аминокислотный состав

Переваримость I

»ункционально-технологичесжие 1 свойства

Определение качественных показателей

_±_

Разработка и утверждение технической документации

|Оцснка технико-экономической эффективности новой технологии |

Рис. 1. - Программно-целевая модель исследований

Анализ химического состава исследуемых объектов в лабораторных и производственных условиях проводили в соответствии с действующей нормативной документацией: массовую долю влаги по ГОСТ 9793-74; жира - методом Сокслета по ГОСТ 23042-86; золы - по ГОСТ 15113.8-77; белка - по ГОСТ 52421-2005. Аромат мяса прудовых рыб и готовых продуктов с применением системы «Электронный нос». Аминокислотный состав сырья определяли методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель-105». Витаминный состав определяли по ГОСТ 7047-55.

Содержание минеральных веществ в мышечной ткани исследуемых видов рыб определяли с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра AAS. Гисто-морфологические и ультраструктурные исследования проводили по ГОСТ Р 50372. Переваримость белков исследуемых продуктов пищеварительными ферментами «in vitro» - методом Покровского-Ертанова. Оценку безвредности и биологической активности готовых рыбных продуктов на тест-культуре Paramecium caudatum (Буз-лама B.C. и др., 1997). Органолептические показатели качества готовых изделий в соответствии с ГОСТ 9959-91.

Функционально-технологические свойства: влагосвязывающую способность -по методу Грау и Хамма в модификации В.П. Воловинской и Б.И. Кельман; влаго-удерживающую - согласно рекомендациям (Антипова Л.В. и д.р., 2001).

Моделирование рецептур аналогов «крабовых палочек» и чипсов из фарша «сурими» прудовых рыб осуществлялось с помощью программы компьютерного моделирования многокомпонентных рецептурных смесей Generic 2.0, разработанной на кафедре технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ A.A. Запорожским [2001].

Глава Щ. Контроль качества рыбного сырья и полуфабрикатов.

Анализ научно-технической литературы показал, что после засыпания рыбы в тушке начинает концентрироваться триметиламин, в результате окисления холина, содержание которого увеличивается с продолжительностью хранения продукции (снижение свежести). В связи с этим, для характеристики степени свежести рыбной продукции мы использовали показатель содержания триметиламина в паровой < над рыбой (рис. 2).

2 3 1

1 -пьезосенсором; 2 - методом газовой хроматографии; 3 - тест-метод

Время, ч

Рис. 2 - Взаимосвязь содержания триметиламина и времени хранения прудовой рыбы с момента улова (свежесть)

Полученная зависимость описывается экспоненциальным уравнением вида:

С=а (b-exp (-dt)), Отсюда время хранения:

t = (lg c/ab)/d

где С - концентрация, ррт, а, Ь, d - коэффициенты, зависящие от химической природы рыбы, а =-6,737, Ь = 0,159, <1 = 0,075. Коэффициент корреляции г=0,990.

При необходимости расчета времени хранения, следует знать химическую природу объекта исследования и концентрацию триметиламина (по справочным данным), по данной концентрации можно судить о степени порчи исследуемого образца.

Основными компонентами при формировании вкуса и аромата рыбного продукта являются аминокислоты и амиды: гистидин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, глутамин, треонин, фенилаланин, лейцин и др. Эти вещества образуются и накапливаются в процессе автолиза при распаде белков, а также пептидов, относящихся к экстрактивным веществам мышечной ткани рыб (глютатион, карнозин. ан-серин). Данный факт обусловливает необходимость контроля содержания аминокислот в мясе анализируемых прудовых рыб.

В качестве примера на рис. 3 приведена элекгрофореграмма толстолобика. Определение аминокислотного состава мяса исследуемых прудовых рыб проводили на приборе капиллярного электрофореза «Капель 105».

с>

OX) I

4 , А

" ' 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Рис. 3 - Электрофореграмма мяса толстолобика

Как видно на рис. 3, мясо анализируемых прудовых рыб содержит в своем составе полный набор протеиногенных аминокислот.

Данные об аминокислотном составе исследуемых прудовых рыб представлены в табл. 1

Из табл. 1 видно, что в мясе прудовых рыб содержится высокая доля аспа-рагиновой (1.28 - 1,56 %) и глутаминовой кислот (1,75 - 2,16 %), лизина (1.16 -1,64 %), фенилаланина (2.66-3,95 %). Их суммарное количество примерно одинаково. Лимитирующей биологическую ценность аминокислотой для всех видов рыб является метионин. Наибольшим содержанием незаменимых аминокислот характеризуется мясо толстолобика. Полученные результаты хорошо согласуются с известными справочными данными.

Таким образом, данные по биологической ценности мяса прудовой рыбы позволяют сделать вывод что, содержание незаменимых аминокислот, их оптимальное для организма соотношение, незначительная доля жира, высокая перевариваемость ферментами желудочно-кишечного тракта и усваиваемость определяют высокую пищевую ценность мяса прудовой рыбы (Л.В. Антипова, О.П. Дворянинова, 2009). В связи с этим представляет практическую ценность изготовление аналоговых продуктов на основе мяса прудовых рыб, наиболее распространенных в Воронежском регионе.

Табл. 1

Аминокислотный состав анализируемых прудовых рыб (в % к с.в.)

Наименование аминокислоты Карп Толстолобик Щука Белый амур

Треонин 0,903 0,569 0,855 0,903

Валин 1,105 0,765 0,852 0,884

Метионин 0,506 0,303 0,620 0,300

Изолейцин 0,892 0,551 0,853 0,381

Лейцин 1,601 1,073 1,487 0,663

Лизин 1,706 1,161 1,628 1,164

Фенилаланин 0,699 1,163 0,641 0,844

Аспарагиновая кислота 1,901 1,264 1,784 1,604

Серии 0,891 0,632 0,647 0,881

Глутаминовая кислота 2,712 2,915 2,921 3,871

Пролин 0,632 0,941 0,478 0,983

Цистин 0,202 0,233 0,198 0,235

Глицин 0,811 0,794 0,814 1,116

Алании 1,536 0,811 1,172 1,002

Тирозин 0,614 0,351 0,531 0,161

Гистидин 0,402 0,375 0,381 0,408

Аргинин 1,985 0,949 1,1 0,945

Итого 19,10 15,223 17,083 16,661

СКОРтт, % 60,15 45,21 57,78 55,35

КРАС, % 24,93 32,84 25,45 27,04

БЦ, % 77,73 67,16 75,65 72,96

Глава IV. Прудовая рыба - как основа для производства структурированных продуктов.

При переработке рыб большое значение имеет массовый выход ткани и отходов. С этой целью были проведены исследования массовых характеристик основных и вторичных продуктов и отходов, формирующихся при переработке прудовых рыб. Полученные данные представлены в табл. 2.

Как видно из данных таблицы 2, во всех случаях наибольший массовый выход имеет мышечная ткань (бескостное мясо) - более 50 % независимо от вида рыбы. При этом рыб можно расположить в виде следующего ряда по убыванию массового выхода: толстолобик > белый амур > карп > щука.

Установлено, что мясо рыбы различаются, прежде всего, по массовой доле жира при близких значениях содержания белка. При этом минимум жировых компонентов обнаружен у толстолобика, затем у щуки, белого амура и карпа. Одновременно в мясе толстолобика содержится больше всего влаги.

Табл. 2

Массовый выход сырых продуктов после разделки рыбы

Части тушки Массовая доля, %

Карп Толстолобик Белый амур Щука

Мышечная ткань 66,7 68,8 68,3 65,7

Шкурка 3,3 3,2 3,4 3,1

Голова 14,7 15,1 15,5 15,1

Кость 5,9 5,2 4,4 5,7

Внутренности (общ.) 5,7 4,1 4,9 5,5

Плавники 3,4 2,4 2,3 3,2

Отходы производства 0,3 1,2 1,2 1,7

Высока массовая доля белков (более 16 %) (табл. 3), общий дефицит и функциональность которых в пищевых рационах известна в мировых масштабах. Для сохранения хорошей структуры готового продукта необходим ряд белков и важно, чтобы они были в оптимальном соотношении. В мышечной ткани исследуемых рыб содержатся в значительном количестве кальций (30-35 мг/100г), фосфор (210220 мг/ЮОг), йод (50-54 мкг/ЮОг) и железо (0,5-0,8 мг/100г).

Табл. 3.

Общий фракционный состав белков рыб

Наименование рыбы Содержание белков, %

Водораствори- Солераствори- Щелочераствори- Всего

мые мые мые

Белый амур 5,28 6,62 4,8 16,7

Карп 6,41 6,69 5,2 18,3

Сазан 5,88 7,12 4,7 17,7

Толстолобик 5,2 7,58 4,2 17,7

Анализ фракционного состава белков показал, что в мышечной ткани рыб преобладают солерастворимые фракции белков (более 6 %). Солерастворимые белки играют в образовании рыбных систем особую роль - они являются их стабилизаторами. Наименьшей массой солерастворммой фракции обладает белый амур (6,62 %). По массовому содержанию водорастворимого белка преобладает мышечная ткань карпа (6,41 %).

Функции белков, как технологические, так и биологические, зависят от аминокислотного состава, который в свою очередь, определяет пищевую ценность, а также может служить средством идентификации и оценки качества различных белков.

Исследование массовых характеристик, химической и пищевой ценности мяса прудовых рыб позволили предложить ассортимент рыбопродуктов, позволяющих значительно усилить продовольственную базу населения области высококачественными продуктами питания относительно невысокой стоимости. Гели, полученные из белков рыб, застывают при более низкой температуре. Для выбора рационального способа получения фарша типа «сурими» были использованы разные способы разделывания и отбеливания с установлением его выхода и коэффициента расхода сырья (табл. 4).

Выход отбеленного фарша типа «сурими» зависит как от вида объекта, так и от способов разделывания и отбеливания. Наибольшие выходы (28,0% и 26,76%) отбеленного фарша типа «сурими» установлены из толстолобика и карпа свеже-охлажденных при коэффициенте расхода сырья 3,74% и 3,57% соответственно.

Табл. 4

Выход фарша «сурими» и коэффициент расхода сырья

Объект ис- Способ разделыва- Способ отбеливания Выход % отбеленно-

следования ния го фарша (сурими) /

коэффициент расхода

сырья

I II I II I II

Карп свеже- 26,76/3,74 23,0/4,35

охлажден-

ный На филе На пласт Двукрат- Двукрат-

Толстолобик с по- без голо- ная про- ная про- 28,0/3,57 20,0/5,0

свежеохла- следу- вы с мывка мывка

жденный ющим бланши- фарша с бланши-

Белый амур измель- рованием отжимом рованно- 18,22/5,5 16,6/6,02

свежеохла- чением и измель- после го пласта

жденный на чением на каждой из с отжи-

Щука све- фарш фарш промывок мом по- 25,46/3,89 19,5/6,48

жеохла- сле каж-

жденная дой из промывок

Табл. 5

Функционально-технологические свойства фаршей из мяса прудовых рыб

Объект исследования ВСС** ВУС ЖУС Эмульгирующая способность ОС) Стабильность эмульсии (СЭ)

Фарш из карпа 69,50±1,74* 68,32± 2,45 48,I8±2,67j 16,25± 1,05 21,98±0,35

Фарш из толстолобика 74,26±2,01 * 74,15± 2,51 55,34± 1,56 15,05± 0,78 25,10± 0,81

Фарш из белого амура 70,19 ± 1,98 69,85± 2,12 50,13± 2,47 14,36± 0,50 22.08± 0,13

Фарш из щуки 72,56±2,01 * 72,45± 2,51 55,34± 1,56 14,85± 0,78 24,9J± 0,81

* - Р < 0,05 по отношению к белому амуру; **- ВСС рассчитана к общей влаге

Как видно из данных табл. 4 влагосвязывающая способность (ВСС) мяса рыб колеблется от 69,50 % до 74,26 % к общей влаге. Мясо толстолобика отличается более высоким уровнем ВСС по сравнению с мясом карпа и белого амура.

У фаршей на основе мяса этих рыб достаточно высокое значение ВУС (69,32 - 74,15 %) и ЖУС (48,18 - 55,34 %), что говорит о хорошем выходе готовой продукции. Мясо толстолобика обладает одновременно хорошими свойствами ВУС и ЖУС по сравнению с карпом и белым амуром. Значения ЭС и СЭ мяса рыб незначительно отличается друг от друга.

В процессе двукратной промывки при одной и той же частоте 400 оборотов/мин. ВУС увеличивается на 1,0-5,0%, после второй промывки значительно снижается: до 47,7% для фарша из карпа, на 11,5% - для фарша из толстолобика, 22,8% - для фарша из белого амура и 21% - для фарша из щуки. В связи с этим вторая промывка была осуществлена при частоте 250 оборотов/мин., что позволило получить фарш с ВУС - 71,2-76,4%.

Консистенция промытого рыбного фарша в значительной степени зависит от содержания воды в конечном продукте. Выявлено, что удаление избытка воды в большей степени ухудшает его консистенцию.

Были исследованы органолептические и физико-химические показатели качества фаршей типа «сурими». Установлено, что по всем органолептическим показателям качество фаршей типа «сурими» из исследуемых объектов соответствует требованиям, предъявляемым к ним. Водоудерживающая способность для всех видов фаршей составила более 70%, что соответствует требованиям стандарта на промытый фарш. Фарши типа «сурими» из толстолобика, карпа, белого амура и щуки были исследованы по санитарно-гигиеническим показателям. Содержание в фаршах типа «сурими» токсичных элементов, радионуклидов и пестицидов находится на заданном уровне.

После обработки опытных данных построили графики зависимости частоты вращения ротора (N) и эффективной вязкости (ri) от массы заставляющих вращаться ротор грузов (т) (рис. 4,5).

На рис. 4 и 5 видно, что при увеличении эффективной вязкости, увеличивается масса грузов, заставляющих вращаться ротор, что приводит к возрастанию частоты вращения ротора. Графики приведены в сравнении с данными для фарша «сурими» из мяса минтая потому, что фарш «сурими» из мяса минтая - это основной компонент, используемый в традиционной технологии производства крабовых палочек. Такое сравнение необходимо для оценки способности фарша «сурими» из толстолобика к структурообразованию, а в последствие и к формовке подобно фаршу «сурими» из мяса минтая. Данная способность является основополагающей в технологии производства формованной продукции из фарша «сурими». Именно высокие показатели вязкости позволяют получить структурированный продукт с высокой степенью связанности, с прочным и эластичным внутренним каркасом, консистенцией.

Рис. 4 - График зависимости эффективной Рис. 5 - График зависимости частоты вра-вязкости продукта (г|) от массы вращающих щения ротора (Ы) от массы вращающих ро-ротор грузов тор грузов (т)

Для оценки качества фарша «сурими» из мяса толстолобика, а именно его способность к формованию, была рассчитана липкость равная 981 Па, позволяющая сделать вывод, что данный фарш типа «сурими» обладает хорошей формующей способностью и предполагает наличие потенциальной предрасположенности к структурообразованию, а следовательно хорошие показатели качества готовой продукции. Для получения информации о технологических качествах, а именно, структуре, текстуре и консистенции фарша «сурими» из мяса толстолобика, было определено усилие среза равное 2540 Н. Данный факт свидетельствует, что фарш типа «сурими» из прудовых рыб имеет хорошо связанную структуру с плотным внутренним гелевым каркасом, а также упругую, плотную, некрошливую консистенцию.

Фарш «сурими» и фарш обработанный паром были проанализированы на микроскопе марки «Биомед-2» (ЛОМО) (рис. 6-7). В препаратах фарша «сурими» из мяса прудовых рыб выявлена типичная картина экстремального механического воздействия на мышечную ткань, а также признаки глубокого автолиза. Выявлен-

ные изменения выражались в практическом исчезновении поперечной исчерченно-сти мышечных волокон, кроме того практически не выявлялись ядра мышечных клеток, хотя, в целом, контуры мышечных пучков просматривались достаточно четко. Микроструктура фарша «сурими» после обработки паром характеризовалась появлением специфической зернистости, кроме того в продукте структура отличалась высокой гомогенностью и оптической плотностью.

Ц.'вда

шШ ■ ■ ■ ' ■ ' -ЯНИЕк* ■ ¿ЯШ1 г ГФ «в.

- -еУ явв

ЕЖМ 1 ' нншнш^нн

Рис. 6 - Микроструктура фарша типа «сурими» Окр. Рис.7 - Микроструктура фарша типа «сурими» после гем.-эоз. ув. *200 обработки паром Окр. гем.-эоз. ув. *200

Таким образом, можно сделать вывод, что фарш «сурими» из мяса прудовых рыб обладает высокими структурообразующими свойствами и может использоваться как самостоятельный продукт или основной компонент при производстве формованной продукции.

Глава У. Разработка частных технологий производства «крабовых палочек» и чипсов из фарша «сурими» прудовых рыб.

С применением методов компьютерного моделирования была разработана и оптимизирована рецептура «крабовых палочек» из фарша «сурими» (табл. 6).

Табл. 6

_Рецептура аналогов «крабовых палочек» из фарша прудовых рыб, %_

Наименование компонента Содержание, %

Фарш «сурими» - аналог из прудовой рыбы 69,938

Поваренная соль 2,110

Картофельный крахмал 6,063

Яичный белок (жид) 12,146

Глутаминат натрия 1.122

Каррагннан 1,000

Пищевая коллагеновая эмульсия из шкурки прудовой рыбы 1.000

Сахар 0,133

Вода 6,138

Выход 52,23

Крабовый ароматизатор 0,209

Краситель красный 0,008

Диоксид титана 0,133

Графическое изображение мультипликативной модели сбалансированности аминокислотного состава «крабовых палочек» из фарша «сурими» представлено на рис. 8.

Рис. 8 - Мультипликативная модель частных (<¡0 и обобщенной (Б) функций желательности аминокислотного состава рецептуры «крабовых палочек» из фарша сурими;<11 - валин; ¿2 -лейцин; <13 - изолейцин; <14 - лизин; <15 - метионин + цистеин; <16 - фенилала-нин + тирозина, (17 - треонин; <18 -триптофан; 0общ - обобщенный критерий качества

С учетом значений частных функций желательности каждой из аминокислот ((¡¡) обобщенный критерий желательности сбалансированности аминокислотного состава (Б) для рецептуры «крабовых палочек» из фарша сурими прудовых рыб составляет 0,86, что по шкале желательности соответствует оценке «очень хорошо».

Выход аналогов «крабовых палочек» из мяса прудовых рыб по разработанной технологии составляет 52,23 %, что является достаточно высоким показателем для данного вида продукта (выход палочек рыбных палочек по традиционной технологии составляет 50 %)

Анализ и обобщение полученных результатов позволили предложить модифицированную технологическую схему производства аналогов «крабовых палочек» на основе фарша «сурими». Особенностью данной схемы является использование мяса рыб, наиболее распространенных в Воронежском регионе и внесение пищевой коллагеновой эмульсию из шкурки прудовых рыб, способ получения которой разработан на кафедре пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (Л.В. Антипова, О.П. Дворянинова, 2009), на этапе подготовки фаршевой смеси. Такой подход приводит к повышению функционально-технологических свойств, улучшает качественные показатели и выход продукта и позволяет реализовать безотходную технологию переработки вторичных коллаген-содержащих продуктов разделки прудовой рыбы (рис. 9).

Производство крабовых палочек из мяса прудовой рыбы по предлагаемой технологии осуществляется согласно следующей схеме.

Таким образом, можно сказать, что производство формованной продукции из фарша «сурими» - это многоэтапный процесс, включающий такие операции как приготовление фаршевой массы, раскатка массы в ленту, формовка, порциониро-

вание, термообработка, соблюдение которых является гарантом выпуска продукции высокого качества, к производству которой предъявляется широкий ряд технологических требований и режимов. Вместе с тем, богатый накопленный опыт производства продукции из фарша «сурими» не исключает развития новых перспективных направлений производства рыбных формованных продуктов.

Прием фарша «сурими» (!-= - )8°С)

Микроструктура аналогов «крабовых палочек» подтверждает компонентный состав рецептуры, где видны включения растительного происхождения с характерной структурой (картофельный крахмал), а также белковый гель из фарша.

Для оценки потенциальной ценности белковых компонентов «крабовых палочек» из новых видов сырья капиллярным электрофорезом был уточнен их аминокислотный состав, который представлен на электрофореграмме (рис. 10), полученной на приборе «Капель105».

Рис. 9 - Модифицированная технологическая схема производства аналоговых «крабовых палочек» из фарша прудовых рыб

Анализируя данные, можно сделать вывод, что палочки рыбные содержат полный набор незаменимых аминокислот. Следует отметить большое содержание таких аминокислот, как лизина (1,336 %) - играет важную роль в борьбе с вирусами; лейцина (1,027 %) - занимает важную роль в биосинтезе холестерина; аспарагиновой (1,390 %) и глутаминовой кислот (2,786%), которые являются предшественниками вкуса и аромата.

mAU 60"

Рис. 10 - Элекгрофореграмма «крабовых палочек» (аналог) из прудовой рыбы

Анализируя химический состав аналога «крабовых палочек» и крабовых палочек «Альбатрос» уже существующих на рынке продаж, можно сделать вывод, что аналоговые «крабовые палочки» из прудовой рыбы содержат меньше влаги (64 %), чем крабовые палочки «Альбатрос» (77,24 %), оба продукта содержат практически одинаковое количество углеводов (9 % - аналоговые «крабовые палочки» из прудовой рыбы; 12,1 % - крабовые палочки «Альбатрос», изготовленные но ТУ 9266-001-38999874-02, г. Москва), содержание жира в аналоговых палочках - 4,4 %, что значительно превышает его содержание в крабовых палочках «Альбатрос» -0,56 %, содержание белка в аналоговых палочках из прудовой рыбы - 22,6 %, что превышает его содержание в крабовых палочках «Альбатрос» - 10,1 %, в два раза.

Можно сделать вывод, что пищевая ценность палочек рыбных превышает пищевую ценность крабовых палочек «Альбатрос». Содержание влаги в крабовых палочках из прудовой рыбы хотя и меньше, чем в крабовых палочках «Альбатрос», но оно находится в пределах нормы для данного вида продукции (не менее 60 %).

«Крабовые палочки» (аналог) из фарша типа «сурими» прудовых рыб - это принципиально новое техническое решение в производстве пищевой продукции, они содержат полный набор незаменимых аминокислот, а по количеству белка имеют функциональное значение, употребление которых на 27 % удовлетворяет суточную норму белка.

Показатели перевариваемости системой пищеварительных ферментов «пепсин-трипсин» (in vitro) позволили оценить скорость ферментативного гидролиза аналогов «крабовых палочек» из прудовой рыбы. Экспериментальные данные свидетельствуют о высокой доступности и степени деструкции белков ферментами желудочно-кишечного тракта человека, что составляет 86,5 %, что выше, чем пере-

вариваемость животных белков. Изучение биологической безопасности аналоговых «крабовых палочек» на культуре Р. Саис1аШт, выявило, что готовый продукт полностью безвреден для потребления. Себестоимость 1 т «крабовых палочек» из прудовой рыбы составляет 10 тыс. руб. (в ценах 2011 г.), а рентабельность - 18,2 %.

Современный человек живет в постоянном движении, в связи с этим всё большей популярностью пользуются продукты быстрого приготовления, в частности, чипсы. Чипсы становятся наиболее перспективным сегментом рынка продуктов быстрого питания в России. За последние несколько лет данный сегмент демонстрирует высокие показатели роста.

Особый практический интерес представляет использование местных сырьевых ресурсов в производстве чипсов. Разработана технологическая схема производства рыбных чипсов на основе мяса прудовой рыбы (толстолобик). Технологическая схема производства рыбных чипсов приведена на рис. 11.

В технологии производства рыбных чипсов для повышения пищевой ценности предусматривали замену кукурузной муки на муку амаранта.

Храпение и рсачизация (1 = 25'С, 1=3 мес )

Рис. 11 - Модифицированная технологическая схема производства чипсов из фарша прудовых рыб

Амарантная мука обладает высокой биологической ценностью, служит богатым источником минеральных веществ, таких как кальций, магний, фосфор, селен и витаминов С и РР.

Также для улучшения внешнего вида рыбных чипсов в фарш добавляется диоксид титана (0,08-0,1 г/100 г), выступающий в качестве пищевого отбеливателя. Фарш с внесенными в него добавками тщательно перемешивают в течение 5 мин, при этом температура фарша не должна превышать 10 °С.

В качестве структурообразующих веществ также использовали пищевую коллагеновую эмульсию из шкурки прудовых рыб, картофельный крахмал и пи-

Иолготовка компонен- \ топ_р

Полированная соль (2.4%)

|Присмка свежей рыоы (пюи-1 л С )|

| Мойка и разделка (^щНО'С) | У

| Прессование на неонрессе |

Смешивание рецептурных компо-нентов(т=2040 мин) 4-- "Мука амаран-1 та (4.37%) !

Т

Дозированное введение пищевой коллагеновой эмульсии из шкурки прудовых рыб (I %) - Приготовление пищевой коллагеновой эмульсии из

У вых рыб

Варка острым паром ( Г =30мии)

У

Формование полученной массы на противни (Ь=3-4см)

Охлаждение (1=0-12пС) и выдержка (Г =6-10ч)

Замораживание (1-=-18°С) ▼

Резка на пластины (Ь=|,5 мм)

Обжар!

во фритюре

Сушка в искусственных условиях

/I

рофосфат Na. Добавление пищевой коллагеновой эмульсии приводит к повышению функционально-технологических свойств, улучшает качественные показатели и выход продукта; введение пирофосфата Na способствует улучшению консистенции продукта, замедляет процесс окисления жиров. А роль вкусовых веществ играла йодированная соль, ароматизатор Креветка Silesia 1200401162 и укроп сушеный

С применением методов компьютерного моделирования была разработана композиционная рецептура чипсов из фарша прудовых рыб (табл. 7). Графическое изображение мультипликативной модели сбалансированности аминокислотного состава рыбных чипсов представлено на рис. 12.

Рис. 12 - Мультипликативная модель частных (4) и обобщенной (Э) функций желательности аминокислотного состава рецептуры рыбных чипсов ;с11 - валин; с12 - лейцин; (В - изолейцин; <34 - лизин; с!5 - метионин + цистеин; <36 - фенилала-нин + тирозина, - треонин; <38 - триптофан; Во5щ - обобщенный критерий кар чества

С учетом значений частных функций желательности каждой из аминокислот й) обобщенный критерий желательности сбалансированности аминокислотного состава (Б) для рецептуры чипсов из фарша прудовых рыб составляет 0,82, что по шкале желательности соответствует оценке «очень хорошо».

Таблица 7

Рецептуры рыбных чипсов

Компоненты Рецептура №1, % «Рыберсы» Рецептура №2, % «Молодежные»

Фарш толстолобика 83,8 87.5

Пищевая коллагеновая эмульсия из шкурки прудовых рыб 0,84 0,87

Пирофосфат Ыа 0,25 0,26

Кукурузная мука 8,4 -

Мука амаранта - 4,37

Укроп сушеный 2,5 2,02

Иодированная соль 2,3 2,45

Ароматизатор «Креветка» 0,17 0,17

Крахмал картофельный 1,68 2

Выход 38,5 40,1

Диоксид титана 0,08 0,09

Данные по определению аминокислотного состава рыбных чипсов представлены на электрофореграмма (рис. 11). Определение проводили на приборе «Капель-105».

шАи 3 5"

ЗО-

Рисунок 13 - Электрофореграмма чипсов из фарша прудовой рыбы

Как видно на рис. 13, рыбные чипсы содержат в своем составе все незаменимые аминокислоты. Известно, что создание вкуса и аромата чипсов происходит при технологической обработке сырья вследствие изменений белковых, азотистых экстрактивных веществ и липидов. Активно участвуют в этом процессе производные аминокислот, а именно гистидина (0,794%), глутаминовой кислоты (5,404%), аланина (2,472%), валина (1,794%), серина (1,723%), и других, которые формируются в результате биохимических превращений. Микроструктура рыбных чипсов представлена специфичной ячеистой структурой, характеризующей сырье после обработки во фритюре.

Выявляющиеся пустоты появляются во время высокотемпературной обработки в кипящем масле, кроме того, количество зернистости появившейся после обработки паром сырья резко увеличивается.

Научно и экспериментально обоснована технология производства рыбных чипсов, позволяющая получать из мяса прудовой рыбы продукты с высокой биологической ценностью и органолептическими показателями. Применение в рецептурах кукурузной муки и муки амаранта позволяет модифицировать и улучшить функционально-технологические свойства готового продукта, регулировать орга-нолептические и структурно-механические характеристики рыбных чипсов, расширить ассортимент продуктов такого типа.

Показатели перевариваемости системой пищеварительных ферментов «пепсин-трипсин» (in vitro) позволили оценить скорость ферментативного гидролиза чипсов из прудовой рыбы.

Экспериментальные данные свидетельствуют о высокой доступности и степени деструкции белков ферментами желудочно-кишечного тракта человека, что составляет 89 %, что выше, чем перевариваемость животных белков. Изучение биологической безопасности рыбных чипсов с использованием культуры P. Cauda-tum, выявило, что готовый продукт полностью безвреден для потребления. При этом себестоимость 1 т чипсов из прудовой рыбы составляет 15 тыс. руб. (в

ценах 2011 г.), а рентабельность -19%.

выводы

1. Обоснована возможность использования и разработана технология изготовления аналоговой продукции из аквакультурных источников Воронежского региона «крабовых палочек» и чипсов из прудовой рыбы.

2. Методами капиллярного электрофореза и атомно-адсорбционной спектроскопии уточнен химический состав мяса толстолобика, белого амура, карпа, щуки и окуня. В исследуемых образцах мяса прудовых рыб незаменимых аминокислот и витаминов содержится в количествах равных 27 % от суточной потребности человека.

3. Установлено, что биологическая ценность фарша из мяса прудовых рыб (толстолобик, белый амур, карп, щука) имеет высокие показатели (67,16 - 77,73), что доказывает целесообразность создания биологически полноценных и функциональных продуктов питания на основе мышечной ткани рыб, распространенных в Воронежской области.

4. Исследовано качество разработанной аналоговой продукции из фарша прудовых рыб и определена ее биологическая и пищевая ценность. Разработана методика определения свежести мяса прудовой рыбы с использованием «электронного носа»

5. Разработаны ТУ на аналоговые продукты «Крабовые палочки» из прудовых рыб» и «Рыбные чипсы из прудовых рыб». Рентабельность продукции составляет 18,2 % и 19 % соответственно.

6. Установлено, что предлагаемая ассортиментная группа продукции будет пользоваться спросом среди не менее 1/3 населения. Лабораторная апробация разработанных технологий была проведена на кафедре пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья «ВГУИТ», а промышленная - на базе ЗАО «Камышинский рыбозавод», г. Камышин, Волгоградской области.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Антипова, Л.В. Пищевая биотехнология в обеспечении правильного питания населения на основе биоресурсов и исследование показателей качества региональной пресноводной аквакультуры [Текст] / Л.В. Антипова, Е.В. Калач, О.П. Дворянинова // Вестник Воронеж, гос. техн. акад., 2010. - № 3. - С. 71-74.

2. Антипова, Л.В. Исследование сенсорной характеристики показателей качества объектов пресноводной аквакультуры [Текст] / Л.В. Антипова, Е.В. Калач, А.Б. Плаксицкий // Вестник ВГТУ, 2011. -Т.7 № 6. - С. 152-154

3. Антипова, Л.В. Разработка рецептуры «крабовых палочек», на основе фарша сурими из прудовой рыбы [Текст] / Л.В. Антипова, Е.В. Калач // Вестник Воронеж, гос. техн. акад., 2011. -№ 3. - С. 89-91.

4. Антипова, Л.В. Технология изготовления чипсов из прудовой рыбы [Текст] / Л.В. Антипова, Е.В. Калач // Вестник ВГТУ, 2011. - Т.7 № 9. - С. 142-144

Статьи и материалы конференций

1. Калач, Е.В. Идентификация рыбы и рыбных продуктов с использованием системы «Электронный нос» [Текст] / Е.В. Калач // Материалы студенческой научной конференции за 2008 год. Воронеж, 2008. С. 208-209. - 0,06. (лично автором - 0,06 п.л.).

2. Дворянинова, О.П. Определение зависимости концентрации триме-тиламина от времени хранения рыбы [Текст] / Дворянинова О.П., A.B. Алехина,

E.B. Калач // Международная научно - практическая конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство». - Воронеж, 2008. - С. 404-410. - 0,44. (лично автором-0,15 п.л.).

3. Калач, Е.В. Оценка качества и безопасности рыбы и рыбной продукции с применением системы «Электронный нос» [Текст] / Калач Е.В. // Материалы VIII научно-практической конференции «Совершенствование техники, технологии и методов управления на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности». Воронеж, 2008. С. 72-78. - 0,44. (лично автором - 0,44 п.л.).

4. Антипова, JI.B. Сенсорная характеристика - как составляющая качества рыбного сырья [Текст] / Антипова JI.B., Дворянинова О.П., Алехина A.B., Калач Е.В. // Научно-практическая конференция «Пищевая и морская биотехнология. Проблемы и перспективы». - Светлогорск, 2008. - С. 15. - 0,06. (лично автором - 0,02 п.л.).

5. Антипова, JI.B. Экспресс-метод контроля качества прудовой рыбы [Текст] / JI.B. Антипова, A.B. Калач, В.Ф., Селеменев, Е.В. Калач // Материалы III Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия» «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (приоритеты развития). Воронеж, 2009. Том 1. С. 351-352.-0,13 (лично автором-0,03 п.л.).

6. Рудаков, О.Б. Определение углеводов методом эксклюзионной хроматографии [Текст] / О.Б. Рудаков, A.B. Калач, К.К. Полянский, Е.В. Калач // Материалы III Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия» «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (приоритеты развития). Воронеж, 2009. Том 1. С. 160-162.-0,19. (лично автором - 0,05 п.л.).

7. Калач, Е.В. Сенсорная характеристика показателей качества прудовых рыб [Текст] / Калач Е.В. // 3-я Конференция молодых ученых и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Рос-сельхозакадемии «Обеспечение качества и безопасности продукции агропромышленного комплекса в современных социально-экономических условиях». Москва, 2009. С. 125-128.-0,13 (лично автором-0,03 п.л.).

8. Антипова, JI.B. Применение системы «Электронный нос» для идентификации осмофорических компонентов объектов пресноводной аквакультуры [Текст] / Л.В. Антипова, О.П. Дворянинова, Е.В. Калач // Материалы III Всероссийской конференции с международным участием «Аналитика России». Краснодар,

2009. С. 115 - 0,06. (лично автором - 0,02 п.л.).

9. Калач, Е.В. Инструментальная оценка пищевой безопасности мяса пресноводной рыбы [Текст] / Е.В. Калач // Материалы XLVIII отчетной научной конференция преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2009 г. Часть 1. Воронеж,

2010. С. 40-41. - 0,13 (лично автором - 0,13 п.л.).

10. Дворянинова, О.П. Перспективы использования сырья пресноводного происхождения в технологии получения рыбных чипсов [Текст] / О.П. Дворянинова, Е.В. Калач // Материалы XLVIII отчетной научной конференция преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2009 г. Часть 1. Воронеж, 2010. С. 119 - 0,06. (лично автором - 0,03 п.л.).

11. Сборец, М.К, Сенсорные технологии в определении свежести объектов аквакультуры [Текст] / М.К. Сборец, Е.В. Калач // Материалы I международной

научно-практической конференции, посвященной 20-летию образования МЧС России и 65-летию Победы в Великой Отечественной войне. «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуации». Воронеж, 2010. С. 53-58 - 0,38. (лично автором - 0,19 пл.).

13. Калач, Е.В. Управление качеством рыбных продуктов на основе современных сенсорных технологий [Текст] / Калач Е.В. // Проблемы ноосферной безопасности и устойчивого развития: сборник научных статей молодых ученых и студентов. Тамбов, 2010. С. 59-60 - 0,13. (лично автором - 0,13 пл.).

14. Дворянинова, О.П. Инновационные тенденции использования мяса пресноводных рыб в технологии фарша сурими [Текст] / О.П. Дворянинова, Калач Е.В. // Материалы ХЬУШ отчетной научной конференция преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2009 г. Часть 1. Воронеж, 2010 С 152-156- 0 13 (лично автором-0,04 пл.). ' '

15. Сборец, М.К. Методы пищевой биотехнологии в обеспечении физиологически адекватного питания детей младшего школьного возраста на основе региональных биоресурсов [Текст] / М.К. Сборец, Л.В. Антипова, О.П. Дворянинова, Е.В. Калач // Материалы Первого студенческого форума «Биотехнология XXI века». Астана, 2010. С. 146-149- 0,13. (лично автором - 0,04 пл.).

19. Калач, Е.В. Разработка имитационных продуктов с использованием фарша прудовых рыб [Текст] / Калач Е.В. // Материалы ХПХ отчетной научной конференция преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2010 г. Часть 1 Воронеж, 2011. С. 161-165-0,13. (личноавтором-0,04 пл.).

20. Калач, Е.В. Обеспечение безопасности продуктов из прудовой рыбы с использованием системы «Электронный нос» [Текст] / Калач Е.В. // 1У-я Международная научная конференция "Актуальные вопросы современной техники и технологии» Липецк, 2011. С. 133-134 - 0,13. (лично автором -0,13 пл.).

со V21' Е'В' 0беспечение безопасности пищевых продуктов [Текст1 /

Ь.В. Калач // Материалы II всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций». Воронеж 2011 С. 39-61 - 0,19. (лично автором - 0,19 пл.).

гт 7^ЛТ4уХОВа' Е'В' Инструментальная оценка качества рыбного сырья 11 екст] / Е.В. Алтухова, О.П. Дворянинова, Е.В. Калач // Академия естествознания Международный журнал экспериментального образования. Москва, 2011. № 8 С. 326 - ¿27 - 0,13. (лично автором - 0,04 пл.).

Подписано в печать 24.11.2011. Формат 60 х 84 1/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии 394036, Воронеж, пр. Революции, 19

61 12-5/1251

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Калач Елена Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ АНАЛОГОВЫХ ПРОДУКТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ ОБЪЕКТОВ АКВАКУЛЬТУРЫ

Специальности: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

На рукописи

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Л.В. Антипова

Воронеж-2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1 Современные тенденции в переработке аквакультурных источников 8

1.1 Концепции питания в современном мире 8

1.2 Производство пищевой продукции из фарша сурими 20

1.3 Использование объектов аквакультуры в производстве продуктов современного ассортиментного спроса 36

1.4 Сенсорная характеристика - как составляющая

42

качества продуктов ^

Глава II Объекты, материалы и методы исследования 48

2.1 Характеристика и обоснование выбора объектов исследования 48

2.2 Схема экспериментальных исследований 56

2.3 Общие методы исследования

2.4 Математическое планирование и статистическая обработка 70 результатов эксперимента

Глава III Контроль качества рыбного сырья и полуфабрикатов 74

3.1 Определение степени свежести и срока хранения рыбы 74

3.2 Определение аромата прудовых рыб с использованием системы 77

«Электронный нос»

3.3 Аминокислоты - как предшественники вкуса и аромата 79 рыбных продуктов

Глава IV Прудовая рыба - как основа для производства 84

структурированных продуктов 4.1 Химический состав, пищевая и биологическая ценность 84

мяса прудовой рыбы

4.2 Динамика функционально-технологических свойств 91 мышечной ткани рыб

4.3 Изготовление фарша типа «сурими» из региональных 96

биоресурсов

Глава V Разработка частных технологий производства рыбных чипсов и 109 крабовых палочек (имитации) из фарша типа «сурими» прудовой рыбы

5.1 Подбор и моделирование рецептур «крабовых палочек» 109 с помощью компьютерной программы «Generic 2.0»

5.2 Разработка модифицированной технологической схемы 111 производства «крабовых палочек»

5.3 Разработка и обоснование технологии производства 124 рыбных чипсов

ВЫВОДЫ 134

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 135

ПРИЛОЖЕНИЯ 147

ВВЕДЕНИЕ

Рыба и морепродукты являются важнейшими компонентами пищи человека. Они имеют огромное значение как источники белков, жиров, минеральных веществ, содержат такие физиологически важные элементы - калий, кальций, магний, железо, фосфор и комплекс необходимых для организма человека витаминов. В балансе потребления полноценных белков животного происхождения, доля рыбных продуктов составляет около 30 % [43].

Следует отметить, что рынок рыбных товаров России формировался стихийно, без научно обоснованной стратегии и при отсутствии механизма рыночных отношений. Все это негативно сказалось на товаропроизводителях и большинстве потребителей. В настоящее время среднедушевое потребление рыбных товаров сократилось до 10 кг/год, что вдвое меньше, чем соответствующий показатель в 2000 году [1].

В последние годы происходит улучшение рыбохозяйственного комплекса (рис.1), что позволяет существенно расширить базу налогообложения, особенно в части пополнения местных бюджетов в отдалённых районах.

Установлено, что развитие рыбного хозяйства в период 2006-2010 гг. возросло на 1351 тыс. т, что подтверждает улучшение состояния аквакульту-ры в России [48]. Мировая аквакультура является быстро развивающимся направлением ■ производства пищевой продукции. Темпы роста в мире составляет 11 % в год, а в России - около 5 %. По темпам развития мировая аквакультура опережает вылов рыбы и составляет на сегодня 40 % общего мирового улова. Доля аквакультуры в общей стоимости, поступающих на реализацию, биоресурсов в мире ежегодно увеличивается примерно на 3 %. В России же вклад аквакультуры в обеспечение населения рыбопродукцией минимален, всего 115 тыс. т (2 % от мирового объема). В сравнении с 1991 г. в России рыборазведение снизилось в 3,5 раза, а объемы добычи уменьшились на 55 % или на 145 тыс. т.

I >....!! ),;;! и ОМ шнж • *:: • I к' > >• : • ■ ; • ;.....' - V: • : • -: .........

Обеспечение населения белковыми продуктами высокого качества -одна из главных и актуальных задач пищевой промышленности. В настоящее время предприятия этой отрасли вырабатывают более 2000 наименований пищевой продукции. Применение современных технологий позволит расширить и разнообразить ассортимент рыбных продуктов, завоевать новых потребителей и, одновременно, обеспечить положительные производственные показатели; позволит организовать максимальную переработку прудовых рыб, связав ее напрямую с безотходностью производства.

5000 4000 3000 2000 1000 j 0

4310

3542

2006

2007

4517

г- ■■ 1111

i !

2008

4705

2009

4893

2010

ГОД

Рис. 1 - Основные показатели развития рыбного хозяйства РФ в 2006-2010 гг.

Данные мировой практики показывают, что наиболее полное удовлетворение потребностей населения в рыбной продукции осуществляется за счет рационального использования локальных природных ресурсов [1]. При этом в равных долях привлекаются как морские и океанические рыбы, так и продукты аквакультуры. Такой подход обеспечивает устойчивое потребление полноценного белка в рационе человека с разным социальным и физиологическим статусом, а также значительно повысит роль России в мировом производстве продуктов питания.

Ассортимент рыбной продукции, реализуемый в торговой сети, в настоящее*время.достаточно разнообразен. Наряду с традиционной рыбной продукцией (солёная, копчёная рыба, пресервы и консервы) на прилавках по-

явилась продукция в современной термоупаковке, под вакуумом, различные соусы и маринады из рыбы и др.

Продажа прудовой рыбы в России из года в год растет. Масса прудовой рыбы, направляемой на прилавки магазинов, растет - с 4000 тонн в 2008 г до 9500 тонн в 2009 году. Т.е., Россия приближается к мировому уровню потребления прудовой рыбы. На рис. 2 представлена динамика потребления прудовой рыбы на одного человека.

Рис. 2 - Потребление прудовой рыбы в России (кг/чел.)

Из диаграммы видно, что потребление прудовой рыбы к 2010 году увеличивается до 18,2 кг на одного человека. Для сравнения рекомендованная норма потребления рыбы составляет 18,6 кг рыбы в год. Все это еще раз подтверждает, что развитие прудового рыбоводства в России является перспективным направлением в развитии рыбного хозяйства.

Рельеф местности, климатические условия региона, кормовая база в Центрально-Черноземном регионе подходят для развития прудового хозяйства. При этом себестоимость прудовой рыбы в 2 - 4 раза ниже, чем морской, и в 1,5 - 2 раза ниже по сравнению с традиционной мясной продукцией. Разработка подходов и способов консервирования, хранения, первичной обработки и оценки функционально-технологических свойств рыбного сырья позволят разработать оригинальные технические решения и создать разнооб-

разный ассортимент прудовых рыбопродуктов с высокими потребительскими свойствами.

В соответствии с утвержденной Водной стратегией Российской Федерации на период до 2020 года и плана мероприятий по ее реализации, перспективными направлениями развития рыбного хозяйства являются развитие регионального прудового рыбоводства и аквакультуры [Голубев В.Н. Пищевая биотехнология [Текст]/В.Н. Голубев, И.Н. Жиганов.-М.:ДелиПринт, 2001].

В связи с необходимостью улучшения структуры питания, обеспечения доступности биологически полноценных продуктов для всех социальных слоев населения, разнообразия и заполнения рынка белковых продуктов, реализацией потенциала местных пищевых ресурсов, переработка продукции прудовых хозяйств представляется актуальной и практически значимой.

«>и1 и Целью данной диссертационной'работы является разработка технологии аналоговых продуктов из прудовых рыб, наиболее распространенных в Воронежском регионе, с заданными свойствами и повышенной пищевой и биологической ценностью.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- уточнить массовые характеристики, химический состав и соотношение белковых фракций мяса наиболее распространенных в Воронежском регионе рыб (толстолобик, карп, белый амур, щука);

- подобрать условия получения фарша «сурими» при обработке мяса прудовых рыб;

- обосновать возможность приготовления аналоговой продукции с заданными свойствами из фарша особых кондиций прудовых рыб;

- разработать технологии аналога «крабовых палочек» и чипсов из обработанного мяса прудовых рыб по типу «сурими»;

- исследовать качество аналоговой продукции и определить ее биоло-

, ^ -1 И 1 Г :.

гическую и пищевую ценность;

- разработать техническую документацию по реализации технологии и использованию прудовой рыбы в качестве сырья для производства аналоговых продуктов и апробировать ее в промышленных условиях.

7

■ , . .......... '

ГЛАВА I Современные тенденции переработки аквакультурных источников

Значение продуктов из гидробионтов в организации рационального питания заключается в том, что они содержат белки животного происхождения (содержание 16-20 %), жиры - единственные природные источники непредельных жирных кислот (эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот), необходимые для организма человека минеральные вещества, а также витамины группы В, РР, А, Б, Е. Анализируя перспективы совершенствования переработки рыбного сырья, необходимо обратиться к задачам, которые обозначены и уже решаются в рамках научного обеспечения и практической реализации «Концепции государственной политики в области здорового питания населения России», направленные на улучшение структуры питания за счет увеличения доли продуктов массового потребления с высокой пищевой и биологической ценностью.

Современная наука о питании рассматривает пищу не только как источник пластического материала и энергии, но и как комплекс биологически активных веществ, регулирующих отдельные функции организма. Рассмотрим самые распространенные концепции питания [44].

1.1 Концепции питания в современном мире

В настоящее время в развитых странах мира задача увеличения продовольственных ресурсов перешла на качественно новый этап, что объясняется многими причинами, в том числе ростом численности населения, его миграцией в города, истощением природных ресурсов, а главное - повышением требований к биологической и пищевой ценности продуктов питания. При современном уровне развития нашего общества уже недостаточно просто возмещать энергетические затраты людей. На фоне быстрого роста интеллектуальных, нервных, эмоциональных нагрузок, с одной стороны, и снижением физической активности, с другой, стоит вопрос об обеспечении населения

8

полноценными в биологическом отношении продуктами питания с заданной энергетической ценностью, обогащенными витаминами, минеральными веществами и другими компонентами. Назрела также необходимость в разработке сбалансированных пищевых рационов для отдельных групп населения -детей разных возрастов, пожилых людей, лиц, страдающих различными заболеваниями, работающих в экстремальных условиях, спортсменов [16].

Наука о питании - древнейшая из наук, так как человечество начинало познание окружающего мира с изучения возможных источников пищи. Современная наука о питании - многопрофильная бурно развивающаяся отрасль, интегрирующая большое число фундаментальных и прикладных дисциплин, отличительной чертой которой является исключительный динамизм и частая смена приоритетов, как в глобальном масштабе, так и в учете регионального и национального факторов.

Прогресс науки о питании, по мнению В.А. Тутельяна, невозможен без опережающего развития фундаментальных исследований по биохимии и физиологии питания, лежащих в основе разработки «Норм физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии различных групп населения», а также по токсикологии - расшифровки путей метаболизма наиболее опасных и распространенных контаминантов пищи.

Необходимо также отнести к приоритетам и проблемы информатики в области науки о питании. Речь идет не только о создании и эффективном использовании банков данных по состоянию фактического питания различных групп населения, но и по пищевой токсикологии. Первостепенное значение в сегодняшней ситуации приобретает вопрос, связанный с информированием населения нашей страны согласно современным знаниям, накопленным наукой о питании [55].

Питание является одной из наиболее существенных форм взаимосвязи человека с окружающей средой, обеспечивающей поступление в организм в составе пищевых продуктов органических соединений (белков, жиров, углеводов, витаминов), простых химических элементов, минеральных веществ,

9

воды. Поэтому только с пищей человек получает необходимый пластический материал и энергию, обеспечивающие интенсивный обмен веществ, формирование органов, их совершенствование. Для выполнения этих функций пища должна полностью соответствовать физиологическим потребностям и возможностям растущего организма. В противном случае в организме возникают тяжелые, порой необратимые нарушения, приводящие к задержке развития или возникновению ряда серьезных заболеваний, последствия которых могут сказываться на протяжении всей жизни человека [69].

Известно [53], что пища человека должна содержать более шестисот веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Каждое из этих веществ занимает свое место в сложной цепочке биохимических процессов. Около 96 % получаемых с пищей органических и неорганических соединений обладают теми или иными лечебными свойствами. Поэтому от того, в каком количестве и в каких соотношениях содержатся эти вещества в рационе, зависит состояние здоровья человека.

Рассмотрим существующие современные концепции питания, которыми руководствовались ведущие научные организации нашей страны при конструировании продуктов специализированного назначения.

Концепция сбалансированного питания A.A. Покровского В основе концепции сбалансированного питания, разработанной академиком A.A. Покровским [128-130], лежит определение пропорций отдельных пищевых веществ в рационе. Эти пропорции соответствуют ферментным наборам организма, отражают сумму обменных реакций и их химизм. Впервые она начала формироваться тогда, когда стало ясно, что античные схемы кровообращения и пищеварения неправильны и должны быть заменены: первая - учением о циркуляции крови, первоначально высказанным У. Гарвеем в 1628 г. и опровергавшим представления, господствовавшие со времен Гале-на, вторая - новыми представлениями о пищеварении, развитыми Р. Реомюром и JL Спалланцани. Последние особенно важны, так как мысль о приготовлении жидкостей тела из пищи заменялась принципиально новой идеей

10

о разложении пищи на элементы, часть которых (собственно пищевые вещества - нутриенты) ассимилировалась, т. е. включалась в состав организма, а другая часть (балластные вещества) отбрасывалась. Эта идея явилась поворотным пунктом во взглядах на сущность питания и его нарушения, а также на промышленные технологии, так или иначе касающиеся продуктов питания.

Классическая теория сбалансированного питания базируется на следующих фундаментальных положениях: 1) приток веществ должен точно соответствовать их расходу; 2) приток веществ обеспечивается за счет разрушения пищевых структур и всасывания полезных веществ - нутриентов, необходимых для метаболизма и построения структур тела; 3) утилизация пищи осуществляется самим организмом; 4) пища состоит из нескольких компонентов, различных по физиологическому значению: пищевых, балластных и токсичных веществ; 5) метаболизм определяется уровнем аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, витаминов и некоторых солей, следовательно, можно создать так называемые элементные (мономерные) диеты.

Утратой в процессе эволюции определенных ферментных систем объясняется появление незаменимых пищевых веществ (некоторые витамины, аминокислоты, минеральные вещества и др.). Так, например, аскорбиновая кислота незаменима только для человеческого организма и некоторых животных (антропоидные обезьяны, морские свинки и т.д.), а у остальных животных характерно синтезирование витамина С самим организмом.

Пропорции отдельных пищевых веществ в рационе отражаются в формуле сбалансированного питания Покровского. Эта теория питания стимулировала развитие важных теоретических практических положений, в том числе положений об идеальной пище и парентеральном питании (минуя пищеварительный канал). Однако балансный подход и вытекающая из него идея рафинированной, безбалластной пищи и принесли и существующий �