Russian Federation
UDC 664.951.2
Color is a key factor determining the consumer appeal of food products such as sausages. In this study, the effect of nitrite salt on the color formation of molded dried products in a shell of muscle tissue of mirror carp (Cyprinus carpio) and silver carp (Hypophthalmichthys) grown in the Kaliningrad region was studied. RGB and CIELAB color models were used to represent and describe colors digitally. The obtained color coordinates made it possible to describe the dynamics of color changes in dried fish sausage products during the drying process. It was found that dried carp products changed their color characteristics from yellowish-gray to pearl-beige, while carp samples showed a transition from pink-brown to gray-purple. The differences in the color coordinates (ΔE) of the samples with different nitrite salt content did not exceed the threshold value of perception by human visual organs. The analysis of physico-chemical parameters showed that the nitrite salt has no significant effect on changes in such indicators as active acidity, water activity and the content of formally titrated nitrogen (FTN) in samples of finished dried products. By the end of drying, the values of these indicators for all samples were close and amounted to 5.83-5.89 pH for carp products, 0.805-0.813 water activity and a pH content of 174.61-179.3 mg/100 g, and 5.96-5.99 pH for carp products, 0.774-0.781 water activity and FTN value of 180.25-183.75 mg/100 g. Studies have confirmed that nitrite salt has a minimal effect on the color formation of dried fish products, which is associated with a significantly lower content of myoglobin in fish muscle tissue compared to meat products, and, consequently, color differences are due to the nature of the raw materials and biochemical processes occurring in the muscle tissue.
color coordinates, CIELAB model, dried fish products, nitrite salt
Введение
Цвет пищевых продуктов является одним из ключевых факторов, определяющих их потребительскую привлекательность, поскольку визуальные характеристики непосредственно влияют на восприятие свежести, качества и сенсорных свойств продукта. В производстве колбасных изделий стабильность окраски важна для удовлетворения ожиданий потребителей, которые ассоциируют яркие оттенки коричнево-красного, красного и розового с натуральностью и безопасностью продукта. Для регулирования цветообразования традиционно используется нитритная соль (обычно в виде нитрита натрия (Е250) или калия (Е249)), которая не только стабилизирует пигментацию, но и выполняет консервирующую функцию. Нитриты, являясь солями азотистой кислоты, взаимодействуют с гемоглобином и миоглобином в условиях отсутствия кислорода и при активации восстановительных процессов, образуя нитрозогемоглобин (NO-гемоглобин) – соединение, стабилизирующее красный цвет мясного сырья. При термической обработке соленой мышечной ткани нитрозогемоглобин трансформируется в нитрозогемохромоген (NO-гемохромоген), сохраняющий характерную окраску за счет стабильной связи оксида азота (II) с гемовым железом. В рыбных пищевых продуктах, характеризующихся низким содержанием миоглобина по сравнению с мясными продуктами, влияние нитритной соли на формирование цвета проявляется значительно слабее, что ставит под сомнение его использование в качестве стабилизатора окраски.
Консервирующую функцию нитрита натрия в производстве вареных и копченых рыбных колбас рассматривали еще во времена СССР, где нитрит натрия вводился в рецептуру в растворе [1]. Однако анализ современной научной литературы и патентных баз свидетельствует об отсутствии консенсуса относительно целесообразности применения нитрита натрия в производстве рыбных изделий. С одной стороны, некоторые исследования [2] и патентованные технологии (RU 2361460 C1 и RU 2366305 C1) по-прежнему включают нитритную соль как компонент для обеспечения стабильного окраса и подавления роста патогенных микроорганизмов, что подчеркивает ее технологическую значимость. С другой стороны, все больше публикаций указывает на устойчивую тенденцию к минимизации, замене путем использования природных антиоксидантов, ферментативных систем, микроорганизмов и комбинированных технологий или полному исключению нитритов из рецептур, обусловленную как регуляторными ограничениями, так и меняющимися предпочтениями потребителей [3, 4].
Как для вареных и копченых рыбных колбас, для вяленых рыбных колбас отсутствуют четкие и обоснованные рекомендации по применению нитрита натрия. Вяленая рыбная колбасная продукция характеризуется комплексом барьерных факторов, включающих низкую активность воды, высокую концентрацию поваренной соли, поддержание активной кислотности на уровне рН 5,0–5,5, а также последующее холодильное хранение. Совокупность этих параметров обеспечивает достаточный уровень микробиологической безопасности и эффективно подавляет рост патогенов, включая Clostridium botulinum, что делает консервирующую функцию нитрита избыточной. В то же время его роль в формировании и стабилизации цвета в условиях вяления – процесса, протекающего в отсутствие термической обработки, – остается недостаточно изученной, что дополнительно ставит под сомнение целесообразность его включения в рецептуру вяленых рыбных колбас. Исходя из этого, становится актуальным поиск объективных критериев оценки цвета вяленого продукта, позволяющих определить необходимость использования нитрита натрия в качестве компонента, формирующего и стабилизирующего окраску продукта [2–5].
Пищевые системы, как правило, характеризуются сложным многокомпонентным составом, их цвет формируется в результате наложения спектров различных веществ, входящих в продукт. Современные методы обработки цифровых изображений позволяют количественно оценивать цветовые характеристики пищевых продуктов, что критически важно для контроля качества, стандартизации и удовлетворения потребительских ожиданий.
Цвет в колориметрии описывается через трехмерные координаты, отражающие реакцию колбочек человеческого глаза на световые волны различной длины. Основой стандартизации служит цветовое пространство CIE 1931 (XYZ), где цвет представлен комбинацией трех условных базовых сигналов. Это позволяет объективно измерять и воспроизводить цвет вне зависимости от устройства регистрации. Дальнейшее развитие моделей цветового пространства связано с адаптацией к задачам промышленности и медицины.
Математическое описание цвета в колориметрии базируется на том, что, как установлено экспериментально, любой цвет можно представить в виде смеси (суммы) определенных количеств трех линейно независимых цветов. В качестве основных цветов используют красный (R), зеленый (G) и синий (В), т. е. три монохроматических излучения с длинами волн 700, 546,1 и 435,8 нм соответственно.
Существует множество цветовых моделей, разработанных для представления и описания цвета на компьютере. Наиболее часто в цифровых технологиях используются цветовые модели RGB, CMYK, XYZ, HSB и CIELAB.
Для количественной оценки цвета в пищевой промышленности благодаря равномерности восприятия цветовых различий и независимости от устройств принято использовать модель CIELAB. Представленная модель, разработанная Международной комиссией по освещению (CIE), предназначена для равномерного восприятия цветовых различий. Она описывает цвет через три координаты: светлоту (L*), отклонение от зеленого к красному (a*) и от синего к желтому (b*). Основным преимуществом модели является независимость от устройств и равномерность цветового пространства, где одинаковое евклидово расстояние между точками соответствует субъективно равным различиям в цвете [6–9].
Целью исследования являлось исследование влияния нитритной соли на формирование цветовых
и физико-химических характеристик вяленых рыбных колбас из мышечной ткани карпа и толстолобика.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись вяленые рыбные колбасы из мышечной ткани зеркального карпа (Cyprinus carpio) и толстолобика (Hypophthalmichthys), выращенных в Калининградском регионе. Используемое сырье соответствовало требованиям ТР ТС 021/2011 и ТР ТС 040/2016. Химический состав мышечной ткани рыб приведен в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Химический состав мышечной ткани основного сырья
Chemical composition of muscle tissue of the main raw material
|
Вид сырья |
Показатель, % |
|||
|
Вода |
Белок |
Жир |
Зола |
|
|
Толстолобик |
76,7 ± 0,5 |
19,5 ± 0,2 |
2,7 ± 0,3 |
1,1 ± 0,10 |
|
Карп зеркальный |
75,4 ± 0,4 |
16,0 ± 0,4 |
7,3 ± 0,2 |
1,3 ± 0,10 |
Опыты проводились в лабораториях кафедры технологии пищевых продуктов и кафедры физики Калининградского государственного технического университета.
Для исследования влияния нитритной соли на формирование цвета и физико-химических характеристик вяленых рыбных колбас из карпа и толстолобика были приготовлены образцы с различным содержанием нитритной соли. Согласно ТР ТС 029/2012 нитриты при производстве пищевой продукции должны применяться только в виде нитритно-посолочных смесей с массовой долей нитрита натрия (нитрита калия) не более 0,9 %.
Рецептура образцов представлена в табл. 2.
Таблица 2
Table 2
Рецептура образцов с различным содержанием нитритной соли
Formulation of samples with different nitrite salt content
|
Ингредиент |
Образцы |
||
|
Контроль |
№ 1 |
№ 2 |
|
|
Сырье несоленое, % |
|||
|
Рыбный фарш |
100 |
||
|
Вспомогательные материалы, % |
|||
|
Пищевая поваренная соль |
2,5 |
2,1 |
1,7 |
|
Нитритно-посолочная смесь (массовая доля нитрита натрия – 0,6 %) |
– |
0,4 |
0,8 |
|
Сахар |
0,5 |
||
|
Смесь специй |
0,3 |
||
|
Комплексная пищевая добавка «РУТАФИШ Мирсол БС» |
1,3 |
||
Подготовленный рыбный фарш набивали в пищевую коллагеновую оболочку. Размер колбас составлял 15 ± 2 см с диаметром не более 1 см. Образцы вялили при температуре 22 ± 2 °С, относительной влажности 75–80 % и циркуляции воздуха 1 м/с в течение 3 суток до массовой доли влаги в конечном продукте 32 ± 1 %.
Цветовые координаты образцов определяли на спектрофотометре СФ-2000 с приставкой зеркального и диффузного отражения СФО-2000 и профилем освещения D50. Снятие показаний осуществляли на разрезе. Достоверность полученных результатов обеспечивалась трехкратной повторяемостью проведения испытания. Значение конечных цветовых координат определяли как среднеарифметическое трех определений.
Расстояние между двумя цветами (ΔE) находили по формуле
где ΔL*, Δa*, Δb* – разница между координатами первого и второго цвета.
Перевод из цветовой модели CIELAB в цветовую модель RGB осуществлялся при помощи научного образовательного цветового онлайн-конвертера с открытым кодом cielab.xyz (CIE LCh).
Для изучения влияния нитритной соли на физико-химические характеристики в образцах также определяли содержание формольно-титруемого азота (ФТА), активную кислотность и активность воды. Математическая обработка полученных результатов проводилась при помощи программного пакета Microsoft Office 2016.
Результаты исследования
На первом этапе исследования изучалось изменение цветовых координат образцов вяленой продукции из карпа и толстолобика в системе CIELAB в процессе сушки (табл. 3).
Таблица 3
Table 3
Изменение цветовых координат L*, a*, b* образцов вяленой продукции из карпа и толстолобика
в процессе сушки
Changing the color coordinates L*, a*, b* of mirror carp and silver carp products during
the drying process
|
Образец |
Обозначение координат |
Значение цветовых координат |
||||
|
Фарш |
Осадка |
1 день сушки |
2 день сушки |
3 день сушки |
||
|
Вяленая продукция из карпа |
||||||
|
Контроль |
L* |
59,56 |
58,95 |
45,30 |
40,1 |
42,6 |
|
a* |
24,16 |
16,06 |
10,16 |
9,66 |
8,62 |
|
|
b* |
14,39 |
9,46 |
1,31 |
2,72 |
3,24 |
|
|
Образец № 1 |
L* |
– |
55,67 |
46,72 |
38,97 |
39,45 |
|
a* |
– |
14,24 |
11,46 |
10,21 |
8,4 |
|
|
b* |
– |
7,55 |
2,10 |
2,03 |
3,07 |
|
|
Образец № 2 |
L* |
– |
60,24 |
42,19 |
36,15 |
37,96 |
|
a* |
– |
13,98 |
12,41 |
11,13 |
7,88 |
|
|
b* |
– |
8,11 |
3,16 |
2,22 |
2,14 |
|
|
ΔЕ |
К–№ 1 |
– |
4,21 |
2,08 |
1,43 |
3,16 |
|
К–№ 2 |
– |
2,80 |
4,26 |
4,24 |
4,83 |
|
|
№ 1–2 |
– |
4,61 |
4,75 |
2,97 |
1,83 |
|
|
Вяленая продукция из толстолобика |
||||||
|
Контроль |
L* |
70,06 |
62,39 |
48,38 |
38,86 |
38,9 |
|
a* |
7,47 |
9,32 |
3,3 |
6,24 |
4,54 |
|
|
b* |
20,00 |
15,72 |
8,97 |
9,14 |
7,4 |
|
|
Образец № 1 |
L* |
– |
61,68 |
50,37 |
39,72 |
37,8 |
|
a* |
– |
10,68 |
4,33 |
6,54 |
4,36 |
|
|
b* |
– |
14,47 |
6,1 |
12,13 |
9,32 |
|
|
Образец № 2 |
L* |
– |
66,24 |
48,82 |
40,6 |
39,03 |
|
a* |
– |
11,17 |
4,49 |
7,42 |
4,89 |
|
|
b* |
– |
13,19 |
9,96 |
11,84 |
7,85 |
|
|
ΔЕ |
К–№ 1 |
– |
1,98 |
3,64 |
3,13 |
2,22 |
|
К–№ 2 |
– |
4,96 |
1,61 |
3,42 |
0,58 |
|
|
№ 1–2 |
– |
4,76 |
4,16 |
1,28 |
1,99 |
|
Анализ данных табл. 3 показывает, что количественные различия в цветовых координатах образцов не превышают порогового значения ΔE = 5 и находятся в пределах допуска цветового равенства колориметрической системы CIELAB [7, 9]. Статистически незначимые отклонения в показателях свидетельствуют об отсутствии существенного влияния содержания нитритной соли на формирование цветовых характеристик вяленых колбас из карпа и толстолобика. Это позволяет сделать вывод о том, что варьирование концентрации нитритов в исследуемых образцах не оказывает критического воздействия на их визуальные параметры, что подтверждается низкими значениями метрики цветового различия ΔE.
Для представления результатов полученных координат в системе CIELAB в цифровом виде было проведено преобразование в систему RGB (табл. 4).
Таблица 4
Table 4
Изменение цветовых координат R, G, B и цвета образцов вяленой продукции из карпа
и толстолобика в процессе сушки
Changing the color coordinates of R, G, B and the color of samples of dried products
from mirror carp and carp silver carp during the drying process
|
Образец |
Обозначение |
Значение координат |
||||
|
Фарш |
Осадка |
1 день сушки |
2 день сушки |
3 день сушки |
||
|
Контроль |
R |
187 |
170 |
123 |
110 |
114 |
|
G |
126 |
129 |
101 |
89 |
94 |
|
|
B |
119 |
124 |
105 |
91 |
95 |
|
|
Образец № 1 |
R |
– |
158 |
128 |
106 |
106 |
|
G |
– |
123 |
102 |
84 |
87 |
|
|
B |
– |
120 |
106 |
87 |
87 |
|
|
Образец № 2 |
R |
– |
171 |
120 |
103 |
99 |
|
G |
– |
136 |
92 |
78 |
83 |
|
|
B |
– |
131 |
95 |
82 |
84 |
|
|
Контроль |
R |
194 |
173 |
123 |
103 |
99 |
|
G |
166 |
144 |
112 |
86 |
87 |
|
|
B |
135 |
124 |
101 |
75 |
78 |
|
|
Образец № 1 |
R |
– |
171 |
129 |
107 |
100 |
|
G |
– |
141 |
116 |
88 |
86 |
|
|
B |
– |
123 |
109 |
73 |
74 |
|
|
Образец № 2 |
R |
– |
186 |
125 |
110 |
103 |
|
G |
– |
153 |
111 |
90 |
89 |
|
|
B |
– |
138 |
99 |
77 |
79 |
|
Из цветовых характеристик, представленных в табл. 3 и 4 видно, что в процессе сушки вяленой рыбной продукции наблюдались изменения цветовых характеристик, которые зависели, в первую очередь, от вида сырья. Образцы из толстолобика меняли свои цветовые координаты от желтовато-серого до перламутрово-бежевого оттенка, тогда как образцы из карпа меняли цвет от розово-коричневого до серо-пурпурного. Помимо влияния нитритной соли на цветовые характеристики в процессе сушки образцов вяленых колбас из карпа и толстолобика определяли изменение рН, активности воды и ФТА.
На основе проведенных лабораторных исследований, результаты которых представлены на рис. 1, можно заключить, что нитритная соль также не оказывает значительного влияния на конечные значения таких показателей, как активная кислотность (рН), активность воды и ФТА в мышечной ткани образцов вяленых колбас из толстолобика и карпа в процессе сушки. К завершению сушки все образцы демонстрируют близкие значения исследуемых параметров.
Графики зависимости рН, активности воды и формольно-титруемого азота от времени сушки
в вяленой продукции из мышечной ткани: а – карпа; б – толстолобика
Graphs of the dependence of pH, water activity and formally-titrated nitrogen on the drying time
in dried products from muscle tissue: a – mirror carp; б – silver carp
Заключение
На основании проведенных исследований показаны изменение цвета и цветовых координат в системе CIE L*a*b* для вяленых колбасных изделий из карпа и толстолобика с различным содержанием нитритной соли в процессе сушки. Расстояние между цветами (ΔE) образцов с различным содержанием нитритной соли находилось в пределах допусков цветового равенства и для образцов из карпа составило 1,43–4,83, для образцов из толстолобика 0,58–4,96. Обосновано, что добавление нитритной соли не является определяющим фактором для конечных физико-химических характеристик продукта.
1. Rekhina N. I., Budina V. G., Polyakova L. K., Ver-hoturova F. I. Proizvodstvo rybnyh kolbasnyh izdelij [Pro-duction of fish sausages]. Moscow, Pishchevaya promysh-lennost' Publ., 1976. 64 p.
2. Lerfall J., Østerlie M. Use of sodium nitrite in salt-curing of Atlantic salmon (Salmo salar L.) – Impact on product quality. Food Chemistry, 2011, vol. 124 (3), pp. 759-766. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.06.092.
3. Wang X. H., Ren H. Y., Liu D. Y., Zhu W. Y., Wang W. Effects of inoculating Lactobacillus sakei starter cultures on the microbiological quality and nitrite depletion of Chinese fermented sausages. Food Control, 2013, vol. 32, pp. 591-596. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.foodcont.2013.01.050.
4. Bukleshova A. V., Cibizova M. E. Obosnovanie vy-bora komponentnogo sostava kolbasnyh izdelij na osnove rybnogo syr'ya dlya povysheniya ih pishchevoj cennosti i hranimosposobnosti [Justification of the choice of the component composition of sausage products based on fish raw materials to increase their nutritional value and storage capacity]. Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Rybnoe hozyajstvo, 2025, no. 2, pp. 131-140.
5. Tekhnologiya ryby i rybnyh produktov: uchebnik [Technology of fish and fish products: textbook]. Pod redakciej A. M. Ershova. Saint Petersburg, GIORD, 2006. 939 p.
6. Bajdicheva O. V., Rudakova L. V., Rudakov O. B. Primenenie cifrovyh tekhnologij v cvetnyh testah biologiche-ski aktivnyh veshchestv [The use of digital technologies in color tests of biologically active substances]. Butlerovskie soobshcheniya, 2008, no. 13 (2), pp. 50-61.
7. Zhbanova V. L. Issledovanie metodov opredeleniya cvetovyh razlichij v ravnokontrastnoj kolorimetricheskoj sisteme CIELAB [Investigation of methods for determining color differences in the CIELAB equal-contrast colorimetric system]. Svetotekhnika, 2020, no. 1, pp. 36-40.
8. Domasev M. V., Gnatyuk S. P. Cvet, upravlenie cvetom, cvetovye raschety i izmereniya [Color, color man-agement, color calculations and measurements]. Saint Pe-tersburg, Piter Publ., 2009. 224 p.
9. Ivanov V. E., Shirokih T. V. Sravnenie ravnokontrastnyh kolorimetricheskih sistem [Comparison of equal-contrast colorimetric systems]. Svetotekhnika, 2014, no. 6, pp. 44-47.
