Разработка технологии деликатесной рыбы холодного копчения с использованием жидких коптильных сред, обогащенных компонентами растительного сырья

Актуальность работы. В настоящее время одним из приоритетных направлений концепции государственной политики в области здорового питания является создание безопасных продуктов при максимальном сохранении пищевой ценности и обогащении биологически активными веществами (БАВ). Среди последних особую роль играют парафармацевтики (ПФЦ), или лекарственные компоненты растительного происхождения (фитоПФЦ), к которым многовековые традиции и опыт народной медицины сформировали высокое доверие.

Современные тенденции в технологии копченой продукции направлены на совершенствование бездымного копчения и расширение ассортимента готовых изделий [12,39, 54, 62, 80,171−175, 181, 187]. Бесспорно перспективным на сегодня является использование жидких коптильных сред (ЖКС) на основе водных растворов продуктов пиролиза древесины, обладающих минимальной токсичностью при максимальной адекватности коптильному дыму. Примерами являются отечественные коптильные препараты последнего поколения: «ВНИРО», «Ольховый дым», «Нара», «СКВАМА», «Жидкий дым», «Вкусо-ароматические коптильные экстракты», коптильные СОг-экстракты и др., а также зарубежные коптильные композиции фирм «O.A.Broste», «Red Arrow», «Raucharoma» и др. Все названные ЖКС, являясь жидкими аналогами коптильного дыма, решают, как правило, экологические проблемы коптильного производства, однако актуальным при этом остается вопрос совершенствования технологии и повышения биологической ценности готовой продукции.

Аспекты совершенствования бездымного копчения, а также обогащения копченых продуктов биологически активными компонентами в различной степени освещены в трудах Гроховского В. А., Ершова A.M., Жар и нова А.И., Ильичева.

А.Ф., Касьянова Г. К, Кима Г. Н., Кима И. Н., Кима Э. Н., Курко В. И., Лапшина И. И., Масловой Г. В., Мезеновой О .Я., Радаковой Т. Н., Рогова И. А., Родиной Т. Г., Сафроновой Т. М., Слуцкой Т. Н., Шендерюка В. И., Bratzier L., Hollennbeck С., Maurer S., Muller, Potthast К., Ruiter A., Tilgner D., Toth L., Wittkowski R. и др. Однако до сих пор отсутствует научное обоснование технологии введения натуральных компонентов растительной природы в копченые рыбные продукты с целью получения деликатесных изделий повышенной биологической ценности упрощенным способом при использовании сырья массового потребления.

Фитокомпоненты, прежде всего, экологически чистого дикорастущего сырья, содержат в своем составе уникальный спектр биологически активных веществ (фиоПФЦ-в), которые не только позволяют повысить пищевую ценность продукции, но и, в случае введения в ЖКС, расширить функциональные свойства последних. Действующими веществами растений являются флавоноиды, гликозиды, алкалоиды, эфирные масла, витамины, дубильные, минеральные и другие компоненты, обладающие, помимо красящих, вкусо-ароматических и консервирующих свойств, выраженными фармакологическим, радиозащитным, антиканцерогенным и другими эффектами [9, 72, 73, 121, 143].

Представляется своевременной научная разработка эффективной технологии бездымного холодного копчения рыбы, основанной на принципах обогащения натуральных коптильных композиций функциональными фитоПФЦ-ми, а также обоснование рационального введения сбалансированной композиции в технологию холодного копчения рыбы с целью получения деликатесной продукции из сырья массового потребления.

Работа выполнялась по заказу Федерального Агентства РФ по рыболовству в КА ТУ (Калининград), ФГУП ВНИРО (г. Москва) и Бремерхафенском институте пищевой биотехнологии (Германия).

Цель и задачи исследования

Цель работы заключалась в совершенствовании технологии бездымного холодного копчения рыбы путем обоснования эффективных способов получения и применения обогащенных фитокомпонентами жидких коптильных сред.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

• обосновать выбор дикорастущего лекарственного растительного сырья, коптильного препарата и способа обогащения ЖКС фитоПФЦ-ми;

• оценить качество обогащенных ЖКС, провести их санитарно-гигиеническую экспертизу и разработать нормативную документацию на данные ЖКС;

• разработать способ применения обогащенных фитоПФЦ-ми ЖКС в технологии деликатесной рыбы холодного копчения;

• обосновать рациональные значения основных факторов технологии холодного копчения рыбы путем оптимизации ее ключевой операции;

• оценить биохимические изменения в тканевых белках и липидах в процессе приготовления и хранения деликатесной рыбы холодного копчения;

• исследовать пищевые достоинства и безопасность готовой продукции;

• разработать нормативную документацию на новую технологию бездымного копчения;

• провести производственные испытания полученных результатов;

• разработать рекомендации по использованию обогащенных ЖКС.

Научная новизна работы. Обосновано научное направление использования компонентов целебного растительного сырья (плодов можжевельника, цветов ромашки, календулы, липы, листьев мяты и т. д.) в технологии бездымного холодного копчения рыбы, позволяющее получать обогащенную коптильную композицию и деликатесную продукцию повышенной пищевой ценности из традиционного рыбного сырья. Новизна направления защищена 2 Патентами.

РФ на получение фитокоптильной композиции и деликатесной продукции холодного копчения.

Разработан эффективный способ обогащения ЖКС фитокомпонентами, заключающийся в интенсивном настаивании системы, состоящей из коптильного препарата «ВНИРО» и измельченных частей растений, при заданных параметрах. В итоговых композициях определены особенности сенсорных характеристик, изучен химический состав ключевой фракции, доказана гигиеническая безопасность, выявлена тенденция на снижение содержания балластных компонентов и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) при росте доли сухих экстрагируемых веществ, включающих фитоПФЦ.

Обоснована технология деликатесной рыбы холодного копчения, заключающаяся в предварительном охлажденном ароматизирующем посоле рыбного филе при определенных условиях и последующем его обезвоживании. Показано, что совокупность разработанных режимов позволяет сформировать в готовой продукции признаки повышенной привлекательности, оцененные органо-лептическими, биохимическими и физическими методами. Сформулированы характерные особенности аромата, вкуса и цвета готовой продукции в зависимости от вида фитодобавки в ЖКС.

Выявлены основные зависимости в формировании качества готовой продукции. Получены уравнения регрессии, связывающие массовую долю феноль-ных веществ в ЖКС и продолжительность ароматизации с органолептической оценкой, уровнем солености и прокопченности полуфабриката, а также временем его обезвоживания до появления деликатесных признаков.

На основных этапах технологии исследованы: динамика показателя активности тканевой воды филе леща холодного копченияхарактер биохимических изменений белков и липидовуровень накопления кислотных и карбонильных веществ в тканях, — которые количественно адекватны специфике формирования качества готовой продукции. С применением объективных интегральных цветовых систем МКО XYZ и Lab выявлены спектральные особенности цвета готовой копченой продукции в зависимости от вида фитокомпозиции.

Установлено влияние обогащенных ЖКС на жирнокислотный состав ли-пидной фракции копченой рыбы, особенностью которого является повышенное сохранение ценных ненасыщенных жирных кислот классов омега 6 и омега 3.

Показан уровень накопления в готовой продукции свободных аминокислот и образующихся из них биогенных аминов (спермина, кадаверина, путресцина, гистамина и др.) в зависимости от вида фитодобавки. Обоснован метод расчета биогенной токсичности готовой продукции, с применением которого установлена тенденция на ее снижение при обработке рыбы обогащенными ЖКС.

Доказана относительная повышенная химическая и санитарная безопасность готовой продукции по содержанию ПАУ и микроорганизмов, свидетельствующая об антиканцерогенном и антисептическом эффекте внесения фитоПФЦ-в. С применением биотеста на индикаторных организмах инфузориях Stylonichia mytilus установлена биологическая безопасность разработанной продукции.

Практическая значимость работы. Показаны рациональные пути совершенствования технологии холодного копчения путем использования разработанных: • способа приготовления обогащенных фитоПФЦ-ми ЖКС, позволяющего получать безопасные функциональные коптильные композиции (положительные заключения ГУ ПИИ питания РАМН по гигиенической экспертизе — № 72/э-12 176/и-2003 от 25.09.2003 г. и санитарно-эпидемиологической экспертизе — № 77.99.02.914.Т.1 189.10.03 от 22.10.2003 г.- ТУ 2455−033−38 155 «Жидкость коптильная «Фито» и соответствующая технологическая инструкция), приоритет которого подтвержден Патентом РФ № 2 156 071;

• технологии холодного копчения рыбы, обеспечивающей приготовление высококачественной продукций из сырья массового потребления (заключение аттестованной лаборатории ФГУП ВНИРО, проекты ТИ и ТУ «Филе рыбы холодного копчения деликатесное «БиоАроматное»), приоритет которой подтвержден Патентом РФ № 2 227 476.

Установлены повышенный антиокислительный, консервирующий и экологический эффекты разработанной технологии. Предложен авторский метод оценки бйогенотоксичности рыбы холодного копчения.

Разработаны рекомендации по использованию обогащенных ЖКС в технологии рыбных продуктов.

Результаты научных исследований использованы в учебном процессе подготовки бакалавров и магистрантов по направлению 552 400 «Технология продуктов питания» и инженеров по специальности 271 000 «Технология рыбы и рыбных продуктов».

Достоверность полученных данных подтверждена результатами производственных испытаний в р/к «За Родину» (Калининградская обл., пос. Взморье). Показана экономическая и социальная целесообразность практической реализации разработки.

На защиту выносятся:

• Результаты научного конструирования фитокоптильных композиций, обогащенных натуральными парафармацевтиками.

• Зависимости формирования качества деликатесной копченой рыбы от основных факторов новой технологии.

• Параметры качества, обосновывающие повышенную пищевую ценность и безопасность готовой копченой продукции.

ВЫВОДЫ.

1. Научно обоснована и аналитически подтверждена рациональность совершенствования технологии бездымного холодного копчения рыбы путем получения и эффективного применения обогащенных биологически активными фитокомпонентами (фитопарафармацевтиками) современных жидких коптильных сред, что позволяет расширить ассортимент копченой продукции, повысить ее пищевую ценность и безопасность.

2. Обоснованы ключевые параметры и режимы получения обогащенных ЖКС на базе коптильного препарата «ВНИРО» с применением плодов можжевельника, цветов ромашки, липы, календулы, листьев мяты, включенные в соответствующую технологическую инструкцию.

3. Изучены основные особенности качества итоговых фитокоптильных композиций: органолептические и физико-химические показатели, количественные профилограммы ароматов, фенольный состав ЖКС, — которые свидетельствуют о качественном совершенствовании их функциональных свойств. Доказана безопасность обогащенных коптильных сред по содержанию бенз (а)пирена и других ПАУ при снижении в 2,9 раза значения показателя общей канцерогенной опасности относительно препарата «ВНИРО». Обоснованные характеристики ЖКС регламентированы в ТУ 2455−033−38 155.

4. Разработана технология деликатесной рыбы холодного копчения, основанная на предварительном охлажденном ароматизирующем посоле филе и последующем его обезвоживании до заданного уровня. Получены математические регрессии, адекватно описывающие процесс формирования качества копченой рыбы при ароматизирующем посоле. Установлено количественное влияние и оптимальные значения концентрации фенольных веществ в ароматизированном солевом растворе и продолжительности выдержки в нем полуфабриката на качество копченой продукции.

5. Описаны основные закономерности биохимических изменений в тканевых белках и липидах филе леща холодного копчения в процессе его приготовления и хранения: рост содержания низкомолекулярных продуктов гидролиза белка, установленный по показателям небелкового и аминного азотаактивное накопление карбонильных соединений в липидах в процессе ароматизирующего посола, а также уменьшение их количества в 2−5 раз при подсушке и хранениинеоднозначное изменение кислотного числа липидов. Выявленная динамика тканевых превращений обусловлена совокупностью биохимических и массообменных процессов.

6. Установлено повышенное антиокислительное действие обогащенных ЖКС на тканевые липиды готовой продукции, проявляющееся в относительном росте содержания ненасыщенных жирных кислот. Отмечено увеличение абсолютного содержания ценных жирных кислот семейства м'-З (линоленовой, октадекатетраеновой, эйкозопентаеновой, докозопентаеновой, докозогексае-новой), что свидетельствует о действенном парафармацевтическом эффекте фитокомпонентов в копченой рыбе.

7. Установлены особенности накопления биогенных аминов (гистамина, кадаверина, путресцина, тирамина, спермина, смермидина) в зависимости от вида фитодобавки в экспериментальной продукции из леща. Обоснованы методы расчета относительных показателей биогенотоксичности копченой рыбы с учетом токсипотенциала отдельных биогенных аминов и особенностей их образования. Получен качественный и количественный спектр ПАУ в копченой продукции, свидетельствующий о её повышенной канцерогенной безопасности при обогащении фитокомпонентами. Изучено содержание тяжелых металлов, М-нитрозаминов, хлорорганических пестицидов в копченой рыбе.

Доказана биобезопасность разработанной продукции экспресс-тестами с использованием индикаторной культуры инфузории Stylonichia туШиБ.

8. Достоверность научных выводов доказана положительными результатами апробации разработанной технологии в промышленных условиях р/к «За Родину» (Калининградская область). Подготовлена нормативная документация на технологию копчения с использованием обогащенных ЖКС. Обоснована эффективность внедрения результатов исследования в практику. Разработаны рекомендации по использованию обогащенных ЖКС в технологии рыбных продуктов.

Заключение

.

Анализ специальной литературы позволяет заключить, что одна из основных тенденций развития современного производства рыбы холодного копчения направлена на технологию малосоленой деликатесной продукции. Признаками последней являются минимальное количество соли (до 6%), максимальный выход съедобной части, высокие органолептические показатели. Кроме того, деликатесная копченая продукция должна быть гарантированно безопасной не только по регламентированным показателям (содержание ПАУ, нитрозаминов, тяжелых металлов, хлорорганических пестицидов и т. д.), но и всем потенциально критическим факторам, к которым сегодня относят и биогенные амины — спермин, спермидин, кадаверин, путресцин, гистамин и другие [138−140, 142, 153, 165]. Непременным условием современной копченой рыбной продукции является ее высокий уровень пищевых достоинств, прежде всего, биологической ценности.

Для рыбной продукции она выражается, прежде всего, показателями полноценности аминокислотного состава белков и содержанием высокоэффективных полиненасыщенных жирных кислот в липидах мышечной ткани [118].

Развитие коптильного производства в рыбной промышленности сегодня идет по пути приоритетной переработки регионального сырья. В Калининградской области к такому сырью, добываемому в относительно больших объемах, относятся лещ и салака. Популярными объектами аквакулыуры являются также карп и форель. Немаловажным фактором в выборе объекта является стабильность его поступления на сырьевой рынок, невысокая стоимость и традиционность в обработке. Данным требованиям удовлетворяют такие виды рыб массового вылова, как сельдь и скумбрия, неизменно пользующиеся спросом в копченом виде.

Однако названные виды рыб не рассматривались ранее в качестве источника деликатесной копченой продукции, что объясняется как психологическими причинами, так и производственными обстоятельствами, связанными с отсутствием научно обоснованных технологических решений.

Учитывая опыт применения фитодобавок в пищевой промышленности, следует заключить, что эффективным способом повышения качества и биологической ценности копченой рыбы, выводящим ее на уровень деликатесной, потенциально являются технологии, связанные с применением бездымных коптильных фито ком позиций, обладающих заданным составом и свойствами за счет введения в ЖКС рациональных компонентов растительной природы — фитоПФЦ-в.

Таким образом, разработку технологии деликатесной рыбы холодного копчения из рыб массового применения с использованием ЖКС, обогащенных компонентами растительного сырья с функциональными свойствами и фармацевтическим эффектом (фитопарафармацевтиками), целесообразно рассматривать, как один из вариантов научно обоснованного решения проблемы совершенствования производства копченых рыбных продуктов.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1. Общая методологическая схема исследований.

Обобщенная схема исследований, включающая их обоснование, подготовку и проведение, а также реализацию результатов, приведена на рис. 2.1.

Г Анализ научно-технической и патентной литературы Т г.

Формулировка цели и задач исследования.

Выбор объектов исследования.

Обоснование способа обогащения фи-тоПФЦ-ми жидких коптильных сред (ЖКС).

Обоснование технологии применения ЖКС при приготовлении деликатесной рыбы холодного копчения.

Математическое моделирование процесса ароматизированного посола рыбы.

Оценка качества ЖКС Оценка качества рыбы холодного копчения.

ОрганоХимические БезопасОргаСпекХимичеБиоБиоБезопаслептич. и физиконость нолептральские и фихимичелогиность показатели химические тич. ные хазико-хим. ские поческая показатели покарактепоказатели казатели цензатели ристики ность.

24 7,8,10,11, 18 24 15 Х7,8,9, 3,4,5,6 16 17,18,.

12,13,14 10,11,12, 19,20,.

14 21,22,23.

Производственная апробация технологических решений.

1 —.

Разработка и утверждение нормативной документации.

Рис. 2.1. Схема постановки эксперимента.

2.2. Сырье и материалы.

Объектами исследования в настоящей работе являлись лещ обыкновенный {Abramis brama) Балтийского района, карп зеркальный (Cypriniis carpio) и скумбрия атлантическая (Scomber scombrus), по качеству отвечающие требованиям действующих стандартов [10, 117]. Химический состав мышечной ткани рыб приведен в табл. 2.1 [106,124,125, 131].