Saratov, Russian Federation
Russian Federation
An original technology of a specialized fish-growing bar enriched with CO2 extracts with antioxidant properties has been developed. The chemical composition of naked carp, scaly carp, potatoes, carrots, lentils, CO2 lemongrass and eleutherococcus extracts has been studied. A structural scheme and formulations of fish-growing bars have been developed. A study was carried out to assess the relevance of works devoted to the creation of multicomponent fast food products. The sequence of technological stages of processing into minced meat of a hybrid of naked carp grown at the Shaparievsky fish farm in the Slavyansky district of the Krasnodar Territory is presented. Among the vegetable raw materials, the objects of the study were lentils of the Donskaya Krasnozernaya variety, potatoes of the Golubizna variety and carrots of the Lakomka variety. Cryopowder from carp bones was used as a mineral concentrator. It has been established that the most effective way of processing medicinal plants for food additives is the method of subcritical CO2 extraction. For the first time, CO2 lemongrass and eleutherococcus extracts have been included in the formulation of fish-growing products, which has increased the antioxidant properties of the finished product. Such a fish-growing bar has a specialized purpose, for example, as a sports nutrition product.
fish, vegetables, CO2 extracts, antioxidants, lemongrass, eleutherococcus, fish-growing bar
Состояние проблемы и задачи исследования
В Стратегии развития рыбохозяйственного комплекса России до 2030 г. предусмотрено значительное расширение производства продуктов питания на рыбной основе. Практическую реализацию этого направления сдерживают два обстоятельства. Во-первых, стоимость переработанных рыбных продуктов высока, т. к., в отличие от советского периода, цены на рыбу практически сравнялись с ценами на мясо. Во-вторых, несмотря на сравнительно высокое содержание в рыбе белка и жира, в ней отсутствуют углеводы, пищевые волокна и водорастворимые витамины, имеющиеся в растительном сырье.
На фоне возросшего ритма жизни, постоянного дефицита времени особую актуальность получили продукты быстрого питания. В последние годы снековая продукция специализированного назначения с антиоксидантными свойствами пользуется повышенным спросом. Особенно высокими темпами развивается рынок продуктов спортивного питания [1, 2].
В Кубанском государственном технологическом университете (КубГТУ) разработаны комбинированные продукты из животного и растительного сырья для спортсменов игровых команд, обогащенные фитопрепаратами [3]. Однако в работе не проанализирована адекватность взаимозаменяемых животных и растительных белков.
В статье [4] проведено сравнение аминокислотного состава мышечных тканей карпа, выловленного в естественном водоеме и выращенного в условиях замкнутого водоснабжения.
В контексте исследования заслуживает внимания работа по изготовлению сублимированных продуктов с использованием рыбного сырья [5]. Однако используемый для обезвоживания сырья способ сублимационной сушки считается энергозатратным и повышает себестоимость готового продукта.
Для придания рыборастительным продуктам антиоксидантных и противовирусных свойств авторы работы [6] использовали СО2-экстракты и СО2-шроты, в состав которых входили аскорбиновая и эллаговая кислоты, кверцетин, коричный альдегид, β-каротин, пиперин и миристицин.
При разработке технологии зерновых батончиков быстрого питания верифицировано соотношение и основные параметры базовых компонентов – взорванных зерен амаранта, киноа и риса [7].
Освоение новых технологий позволяет расширить ассортимент продуктов быстрого питания.
Калининградские ученые обосновали технологию и рецептурный состав снеков и протеиновых батончиков, с применением метода термомодификации мышечной ткани рыбы и включением в рецептуру тонкодисперсного порошка рыбных костей и яблочного жома [8, 9].
Сотрудники Астраханского государственного технического университета (АГТУ) разработали и запатентовали технологии производства рыборастительных снеков и крипсов на основе мышечной ткани рыб, выращенных в условиях замкнутого водоснабжения, порошка семян тыквы и СО2-экстракта перца душистого [10, 11]. Сотрудники Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова разработали технологию и рецептуры бездрожжевых галет с обогащением состава порошками моркови, тыквы и использованием модифицированного крахмала [12].
В работах [13, 14] описан принцип работы газожидкостных экстракционных установок для получения СО2-экстрактов и обоснована возможность их использования в продуктах спортивного питания.
При исследовании рынка пищевых добавок с антиоксидантными свойствами особое внимание обращено на продукты переработки травы лемонграсса и корней элеутерококка [15–17].
Как следует из выполненного обзора литературы, для изготовления специализированного продукта быстрого питания можно использовать белковую матрицу из рыбного сырья, углеводную составляющую из овощного и зернового сырья, а антиоксидантные свойства можно усилить за счет добавления СО2-экстрактов из нетрадиционного вкусоароматического сырья.
Цель исследования заключалась в разработке рыборастительного батончика быстрого питания, обогащенного СО2-экстрактами с антиоксидантными свойствами. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– выполнить подбор животного и растительного сырья, адекватного поставленной цели;
– усовершенствовать технологию получения СО2-экстрактов с антиоксидантными свойствами;
– разработать технологию и рецептуру рыборастительного батончика, обогащенного СО2-экстрактами.
Материалы и методы исследования
В южных регионах России активно развивается производство аквакультуры, в частности выращивание рыб карповых пород. В Краснодарском крае, даже в условиях экстенсивного рыбоводства, в год выращивается в среднем 25 тыс. т рыбопродукции. Наибольшим успехом пользуется выращивание карпа.
Объектом исследования выбран высокорентабельный гибрид карпа, выращиваемый в рыбколхозе «Шапариевский» Славянского района Краснодарского края. Гибрид получен в результате скрещивания карпов двух пород: венгерского «голого» карпа и черепецких «голых» самцов. Мясо гибрида карпа обладает высокими вкусовыми качествами и легко усвояемым белком.
Из растительного сырья выбраны среднеспелый сорт чечевицы «Донская краснозерная», выращиваемый в Краснодарском крае, обладающий не только пищевыми, но и лечебно-профилактическими свойствами; картофель сорта «Голубизна» среднеспелых сроков созревания; ранний сорт моркови «Лакомка», отличающийся сочностью, нежным вкусом и высоким содержанием углеводов и β-каротина.
Выполнение задач исследования сопровождалось аналитическими работами по оценке массового состава выбранного животного и растительного сырья. С этой целью использовались стандартные методы определения основных пищевых веществ в сырье (белков, липидов, углеводов, минеральных веществ). Из нетрадиционных методов использовались методы капиллярной хроматографии фенолподобных ингредиентов, входящих в состав СО2-экстрактов антиоксидантной направленности. Содержание антиоксидантов определяли спектрофотометрическим методом DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом), с длиной волны 517 нм. По методическим рекомендациям МР 2.3.1.2432-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» оценивали потребность организма в пищевых веществах.
Результаты исследования химического состава сырья
В табл. 1 приведены сравнительные данные химического состава гибрида голого и чешуйчатого карпа.
Таблица 1
Table 1
Массовый состав пищевых и биологически активных веществ мышечной ткани карпа голого и чешуйчатого
Mass composition of nutritional and biologically active substances of naked and scaly carp muscle tissue
|
Вода, г/100 г |
Белок, г/100 г |
Жир, г/100 г |
Зола, г/100 г |
Холестерин, г/100 г |
Ниацин, мг/100 г |
Витамин С, мг/100 г |
Витамин Е, мг/100 г |
β-каротин, мг/100 г |
|
Карп чешуйчатый |
||||||||
|
72,3 |
16,6 |
4,1 |
1,15 |
0,55 |
2,5 |
1,5 |
0,5 |
0,02 |
|
Гибрид карпа голого |
||||||||
|
76,2 |
21,8 |
4,6 |
1,16 |
0,42 |
3,1 |
1,7 |
0,6 |
0,04 |
Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что показатели содержания ценных компонентов и биологически активных веществ в мышечной ткани гибрида карпа голого значительно выше показателей карпа чешуйчатого.
В табл. 2 приведены данные о содержании основных пищевых и биоактивных веществ в растительном сырье, входящем в состав продуктов быстрого питания.
Таблица 2
Table 2
Массовый состав ценных компонентов в 100 г растительного сырья
Mass composition of valuable components in 100 g of vegetable raw materials
|
Вид сырья |
Сухие |
Белки, г |
Жиры, г |
Углеводы, г |
β-каротин, мкг |
Витамин Е, мкг |
Витамин С, мг |
|
Картофель |
24,0 |
2,2 |
0,4 |
20,3 |
8,0 |
– |
22,0 |
|
Морковь |
13,6 |
1,1 |
0,2 |
11,3 |
9,0 |
0,6 |
8,0 |
|
Чечевица |
86,2 |
24,5 |
1,5 |
57,5 |
23,0 |
13,0 |
– |
Комбинированное использование предложенных веществ в одной рецептуре позволяет сбалансировать химический состав, например, недостаток белка в картофеле и моркови компенсируется высоким содержанием белка в чечевице (см. табл. 2).
Выбор антиоксидантных добавок
Из значительного числа фитопрепаратов, обладающих антиоксидантными свойствами, выбраны СО2-экстракты, выпускаемые на экстракционном заводе ООО «Компания Караван» (г. Краснодар). По содержанию фенолподобных веществ выбор сделан в пользу СО2-экстрактов лемонграсса и элеутерококка. Лемонграсс (Cymbopogоn citratus) – травянистое растение азиатского происхождения и культивируемое в Центрально-Черноземном регионе России. Лимонное сорго, или лемонграсс, содержит гераниол и цитраль, придающие траве лимонно-имбирный вкус и аромат. Препараты из лемонграсса обладают антиоксидантным, иммуностимулирующим и противовоспалительным действием.
Препараты, получаемые из корней и корневищ элеутерококка колючего (Eleutherocóccus senticósus), считаются адаптогенами и повышают сопротивляемость организма человека неблагоприятным воздействиям. В экстрактах элеутерококка обнаружены антиоксиданты – двух- и трехатомные фенолы и элеутерозиод В, а также повышенное содержание тритерпеновых сапонинов, лигнанов, фенолкарбоновых кислот и флавоноидов. Такие компоненты способны стимулировать тонус и факторы физической и умственной трудоспособности. Трудами сотрудников АГТУ и КубГТУ установлено, что наиболее эффективным способом переработки лекарственных растений на пищевые добавки является способ субкритической СО2-экстракции.
В табл. 3 представлен химический состав используемых экстрактов.
Таблица 3
Table 3
Содержание химических соединений в СО2-экстрактах
Content of chemical compounds in CO2 extracts
|
Группа химических соединений |
Значение показателя, масс. % от экстракта |
|
|
СО2-экстракт лемонграсса |
СО2-экстракт элеутерококка |
|
|
Азотсодержащие |
2,36 |
2,48 |
|
Альдегиды |
1,63 |
4,65 |
|
Гликозиды |
4,58 |
14,53 |
|
Карбоновые кислоты |
7,36 |
4,83 |
|
Кетоны |
2,68 |
12,33 |
|
Серосодержащие |
0,31 |
2,41 |
|
Спирты |
9,32 |
2,49 |
|
Углеводороды |
0,53 |
2,21 |
|
Фенолы |
19,26 |
31,07 |
|
Эфиры |
12,22 |
5,14 |
Приведенные в табл. 3 данные по содержанию основных химических соединений в СО2-экстрактах лемонграсса и элеутерококка свидетельствуют о высоком содержании в экстрактах спиртов, фенолов и эфиров, обладающих адаптогенными и антиоксидантными свойствами.
На рис. 1 приведена хроматограмма СО2-экстракта лемонграсса: методом капиллярной хроматографии определено содержание лимонена (1), 6-метил-5-гептен-2-она (2), цитронеллаля (3), кариофиллена (4), нераля (5), гераниаля (6), геранилацетата (7) и гераниола (8). Входящие в состав СО2-экстракта лемонграсса фенолподобные соединения и высшие спирты обладают антиоксидантными и иммунозащитными свойствами. На рис. 2 приведена хроматограмма СО2-экстракта элеутерококка, в составе СО2-экстракта идентифицированы соединения: даукостерин (1), сирингин (2), элеутерозид В1 (3), элеутерозид В2 (4), элеутерозид С (5), элеутерозид Е (6), элеутерозид Е1 (7).
Рис. 1. Хроматограмма СО2-экстракта лемонграсса
Fig. 1. Chromatogram of CO2 lemongrass extract
Рис. 2. Хроматограмма СО2-экстракта элеутерококка
Fig. 2. Chromatogram of CO2 eleutherococcus extract
Приведенная на рис. 2 хроматограмма свидетельствует о содержании в СО2-экстракте элеутерококка фенилпропаноидов, обладающих антиоксидантными и бактерицидными свойствами.
Совершенствование технологии рыборастительных батончиков, обогащенных антиоксидантными СО2-экстрактами
На рис. 3 приведена структурная схема изготовления рыборастительных батончиков. Выбранное для переработки рыбное и растительное сырье проходило стадии инспекции, мойки, удаления несъедобных частей, смешивания с чечевичной мукой, картофельным и морковным пюре, антиоксидантами в виде СО2-экстрактов и тонкодисперсным криопорошком из рыбных костей.
Рис. 3. Последовательность технологических процессов производства
рыборастительных батончиков
Fig. 3. Sequence of technological processes for the production of fish-growing bars
В табл. 4 приведены рецептуры разработанных рыборастительных батончиков.
Таблица 4
Table 4
Массовый состав компонентов рецептур рыборастительных батончиков
Mass composition of components of formulations of fish-growing bars
|
Ингредиент |
Количество ингредиентов, % |
|
|
Рецептура 1 |
Рецептура 2 |
|
|
Фарш мяса карпа |
57,0 ± 2,7 |
|
|
Чечевичная мука |
19,0 ± 0,9 |
20,0 ± 0,9 |
|
Картофельное пюре |
18,0 ± 0,7 |
– |
|
Морковное пюре |
– |
17,0 ± 0,7 |
|
Подсолнечное масло рафинированное |
3,0 ± 0,1 |
|
|
Криопорошок рыбных костей |
1,2 ± 0,06 |
|
|
СО2-экстракт лемонграсса |
0,06 |
|
|
СО2-экстракт элеутерококка |
0,04 |
|
|
Соль пищевая поваренная |
1,7 ± 0,08 |
|
В табл. 5 приведены данные массового состава компонентов рыборастительных батончиков.
Таблица 5
Table 5
Массовый состав компонентов рыборастительных батончиков
Mass composition of components of fish-growing bars
|
Показатель |
Значение показателя |
||
|
Рецептура 1 |
Рецептура 2 |
Суточная потребность, г/сут |
|
|
Влага, % |
14,3 |
14,5 |
– |
|
Сухие вещества, % |
85,7 |
85,5 |
|
|
Белок, % |
23,5 |
23,9 |
81,6 |
|
Жир, % |
9,4 |
9,2 |
95,5 |
|
Углеводы, % |
47,4 |
47,6 |
72,1 |
|
Минеральные вещества, % |
4,6 |
4,4 |
– |
|
Са, % |
0,48 |
0,44 |
1,0 |
|
Р, % |
0,32 |
0,36 |
0,8 |
|
Антиоксиданты, % |
2,0 |
2,1 |
– |
|
Энергетическая ценность, ккал (на 100 г) |
368,2 |
369,2 |
|
Таким образом, проведенные исследования демонстрируют возможность изготовления рыборастительного батончика быстрого питания, обогащенного СО2-экстрактами с антиоксидантными свойствами.
Заключение
Выполнена оценка актуальности работ, посвященных созданию многокомпонентных продуктов быстрого питания. Разработана оригинальная технология рыборастительного батончика специализированного назначения, обогащенного СО2-экстрактами с антиоксидантными свойствами. Представлена последовательность технологических этапов переработки в фарш мышечной ткани гибрида голого карпа, выращиваемого в рыбколхозе «Шапариевский» Славянского района Краснодарского края. Из овощного сырья объектами исследования выбраны чечевица сорта «Донская краснозерная», картофель сорта «Голубизна» и морковь сорта «Лакомка». В качестве минерального обогатителя использовали криопорошок из костей карпа. Впервые в рецептурный состав рыборастительных продуктов включены СО2-экстракты лемонграсса и элеутерококка, что позволило повысить антиоксидантные свойства готового продукта. Исследован химический состав карпа голого, карпа чешуйчатого, картофеля, моркови, чечевицы, СО2-экстрактов лемонграсса и элеутерококка. Разработана структурная схема и рецептуры рыборастительных батончиков.
1. Fomin S. V., Kas'ianov G. I., Mostovoi I. S. Osobennosti rynka sportivnogo pitaniia [Features of the sports nutrition market]. Nauka. Tekhnika. Tekhnologii (politekhnicheskii vestnik), 2023, no. 4, pp. 91-97.
2. Shterman S. V., Sidorenko M. Iu., Shterman V. S., Sidorenko Iu. I. Sovremennye tendentsii razvitiia proizvodstva produktov sportivnogo pitaniia [Current trends in the development of sports nutrition products]. Pishchevaia promyshlennost', 2019, no. 1, pp. 56-59.
3. Aboneeva A. V., Mazurenko E. A., Butov S. P. Tekhnologiia prigotovleniia sportivnogo pitaniia, osnovnye trebovaniia i vozdeistvie na organizm cheloveka [Technology of sports nutrition preparation, basic requirements and effects on the human body]. Tekhnologiia i tovarovedenie innovatsionnykh pishchevykh produktov, 2019, no. 2, pp. 44-49.
4. Guseva Iu. A., Avdeeva U. E. Otsenka ami-nokislotnogo sostava myshechnoi tkani karpa, vyrashchennogo v estestvennykh i industrial'nykh usloviiakh [Assessment of the amino acid composition of carp muscle tissue grown in natural and industrial conditions]. Sostoianie i puti razvitiia akvakul'tury v Rossiiskoi Federatsii: materialy V Natsional'noi nauchno-prakticheskoi konferentsii (Kaliningrad, 22–23 oktiabria 2020 g.). Saratov, OOO «Amirit», 2020. Pp. 77-81.
5. Zarubin N. Iu., Strokova N. G., Bredikhina O. V., Krasnova I. S., Lavrukhina E. V. Sublimirovannye produkty «bystrogo pitaniia» na osnove gomogenizirovannykh ryborastitel'nykh sistem [Freeze-dried fast food products based on homogenized fish growing systems]. Rybnoe khoziaistvo, 2021, no. 2, pp. 99-103.
6. Zolotokopova S. V., Zaporozhskaia S. P., Kosenko O. V., Lebedeva E. Iu. Innovatsionnaia tekhnologiia ryborastitel'nykh pashtetov s antioksidantnymi i protivovirusnymi svoistvami [Innovative technology of fish-growing pates with antioxidant and antiviral properties]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Rybnoe khoziaistvo, 2021, no. 1, pp. 114-124.
7. Krasina E. V., Krasina I. B., Kritskaia S. S., Kurakina A. N. Vliianie sootnosheniia bazovykh komponentov na kachestvo zernovykh energeticheskikh batonchikov [The effect of the ratio of the basic components on the quality of grain energy bars]. Izvestiia vuzov. Pishchevaia tekhnologiia, 2021, no. 1 (378), pp. 90-93.
8. Mezenova O. Ia., Barotova M. A., Bedareva O. M., Shenderiuk V. I. Obosnovanie retseptury i tekhnologii sushenykh ryborastitel'nykh snekov na osnove termomodifitsirovannykh tkanei baltiiskogo leshcha [Substantiation of the formulation and technology of dried fish-growing snacks based on thermomodified Baltic bream tissues]. Vestnik mezhdunarodnoi akademii kholoda, 2020, no. 1, pp. 52-59.
9. Nekrasova Iu. O., Mezenova O. Ia. Modelirovanie retseptury proteinovogo batonchika, prednaznachennogo dlia sportivnogo pitaniia [Modeling the formulation of a protein bar designed for sports nutrition]. Vestnik molodezhnoi nauki, 2021, № 5 (32). Available at: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_49173959_21038186.pdf (accessed: 03.11.2024).
10. Nevalennaia A. A., Griaznova T. N., Mironov A. I. Sovershenstvovanie retseptur ryborastitel'nykh snekov [Improving the recipes of fish-growing snacks]. Vserossiiskii konkurs kulinarnogo i konditerskogo masterstva – 2023: sbornik nauchnykh trudov molodykh uchenykh i spetsialistov. Moscow, Rusains Publ., 2023. Pp. 104-109.
11. Zolotokopova S. V., Lebedeva E. Iu., Nevalennaia A. A. Sposob polucheniia ryborastitel'nykh kripsov [The method of obtaining fish-growing creeps]. Patent RU 2819161; 14.05.2024.
12. Filina D. K., Novikova Iu. D., Akhmetzhanov I. A., Nepovinnykh N. V. Ispol'zovanie netraditsionnogo rastitel'nogo syr'ia v tekhnologii bezdrozhzhevykh galet [The use of non-traditional vegetable raw materials in the technology of yeast-free biscuits]. Industriia pitaniia, 2024, vol. 9, no. 1, pp. 26-34.
13. Ol'khovatov E. A., Grinchenko V. S., Mazurenko E. A. Poluchenie SO2-ekstraktov i ikh ispol'zovanie v ratsionakh pitaniia sportsmenov [Obtaining CO2 extracts and their use in athletes' diets]. Tekhnologiia i tovarovedenie innovatsionnykh pishchevykh produktov, 2017, no. 5, pp. 45-49.
14. Medvedev A. M., Savin V. N., Shipulin V. I. The mathematical justification of the extraction plant elements operation.Modern Science and Innovations, 2022, no. 1 (37), pp. 91-99.
15. Belozerova L. I., Khadartsev A. A., Platonov V. V. Sravnitel'naia kharakteristika khimicheskogo sostava zhen'shenia, eleuterokokka i rodioly rozovoi [Comparative characteristics of the chemical composition of ginseng, Eleutherococcus and Rhodiola rosea]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologii. Elektronnoe izdanie, 2017, no. 4. Publikatsiia 1-1. Available at:https://doi.org/10.12737/article 5a3216884f5e40.55095987 (accessed: 03.11.2024).
16. Vial'tseva K. Iu., Kolobaeva A. A., Falaleev A. V., Kotik O. A., Korol'kova N. V., Parinov D. B. Poluchenie i issledovanie efirnogo masla lemongrassa (Cymbopogon citratus), vyrashchennogo v usloviiakh Tsentral'no-Chernozemnogo regiona [Obtaining and researching lemongrass essential oil (Cymbopogon citratus) grown in the Central Chernozem region]. Fundamental'nye issledovaniia, 2015, no. 5-2, pp. 265-268. Available at: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38204 (accessed: 03.11.2024).
17. Komarova A. A., Stepanova T. A. Eleuterokokk koliuchii – populiarnyi adaptogen Dal'nego Vostoka: istoriia izucheniia, issledovanie biologicheskoi i farmakoterapevticheskoi aktivnosti [Eleutherococcus prickly is a popular adaptogen of the Far East: a history of study, a study of biological and pharmacotherapeutic activity]. Dal'nevostochnyi meditsinskii zhurnal, 2018, no. 2, pp. 65-71.
