INFLUENCE OF SOME NATURAL PLANT ADDITIVES ON THE ORGANOLEPTIC AND RHEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MINCED MEAT AND SAUSAGE PRODUCTS FROM SHARPTOOTH CATFISH
Rubrics: TECHNOLOGY OF HYDROCOLE PROCESSING
Authors:
1.
Kaliningrad State Technical University
(Postgraduate Student of the Department of Food Technology)
from 01.01.2020 until now
Kaliningrad, Kalinigrad, Russian Federation
from 01.01.2020 until now
Kaliningrad, Kalinigrad, Russian Federation
2.
Kaliningrad State Technical University
(Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department of Food Technology)
3.
Kaliningrad State Technical University
(Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Vice Rector for Academic Affairs)
Kalinigrad, Russian Federation
Kalinigrad, Russian Federation
Type:
Article
Pages:
from 127
to 136
Status:
Published
Received:
23.03.2022
Accepted:
23.03.2022
Published:
23.03.2022
Subject area:
UDK 664.952 Рыбная колбаса. Колбаса из печени трески. Колбаса из крабов в банках
Language:
Russian
Keywords:
clarid catfish, minced fish, fish sausages, wheat flour, corn starch, corn flour, rice flour, flaxseed flour, whole grain spelled flour
Abstract (English):
Minced fish manufacturing and producing various products from it are recognized as one of the promising trends, since it is possible to process not only valuable fish species, but also fish with a reduced market value or small size. The technology for the production of minced fish allows using not only minced fish meat, but also fillers of various nature. Developing multicomponent minced fish products is becoming more important every year. Using the aquaculture species in the industrial production of fish products will expand the raw material base, as well as enrich the range of products. The advantages of using clarid catfish meat include: no scales, tasty meat, relatively low cost of the raw material. This object is gaining more and more popularity among Russian fish farmers. This is due, inter alia, to an increase in the volume of aquaculture production. Improving the quality of products obtained from minced fish is possible due to the introduction of various fillers, structure-forming agents, dietary fibers, and various protein fortifiers. All this makes it possible to improve the organoleptic, physicochemical and rheological characteristics of the finished product, as well as to increase the biological value. The use of structure-regulating additives in the production of fish products allows to improve their properties, as well as create a large number of various recipes. There have been shown the results of studies of the effect of natural vegetative fillers, such as wheat flour, corn starch, corn flour, rice flour, flaxseed flour, whole grain spelled flour on the rheological characteristics of raw minced clary catfish and organoleptic characteristics of thermally processed samples. According to the combination of rheological and organoleptic indicators, the recommended samples for further research are samples with the addition of corn starch, flaxseed, corn and rice flour.
Minced fish manufacturing and producing various products from it are recognized as one of the promising trends, since it is possible to process not only valuable fish species, but also fish with a reduced market value or small size. The technology for the production of minced fish allows using not only minced fish meat, but also fillers of various nature. Developing multicomponent minced fish products is becoming more important every year. Using the aquaculture species in the industrial production of fish products will expand the raw material base, as well as enrich the range of products. The advantages of using clarid catfish meat include: no scales, tasty meat, relatively low cost of the raw material. This object is gaining more and more popularity among Russian fish farmers. This is due, inter alia, to an increase in the volume of aquaculture production. Improving the quality of products obtained from minced fish is possible due to the introduction of various fillers, structure-forming agents, dietary fibers, and various protein fortifiers. All this makes it possible to improve the organoleptic, physicochemical and rheological characteristics of the finished product, as well as to increase the biological value. The use of structure-regulating additives in the production of fish products allows to improve their properties, as well as create a large number of various recipes. There have been shown the results of studies of the effect of natural vegetative fillers, such as wheat flour, corn starch, corn flour, rice flour, flaxseed flour, whole grain spelled flour on the rheological characteristics of raw minced clary catfish and organoleptic characteristics of thermally processed samples. According to the combination of rheological and organoleptic indicators, the recommended samples for further research are samples with the addition of corn starch, flaxseed, corn and rice flour.
Keywords:
clarid catfish, minced fish, fish sausages, wheat flour, corn starch, corn flour, rice flour, flaxseed flour, whole grain spelled flour
clarid catfish, minced fish, fish sausages, wheat flour, corn starch, corn flour, rice flour, flaxseed flour, whole grain spelled flour
Введение
В настоящее время аквакультура – одно из са-мых быстро развивающихся направлений освоения биоресурсов, производство которого стабильно увеличивается. Преимуществами этой отрасли являются отсутствие зависимости от сырьевой базы
и, главное, возможность в любое время года поставлять на рынки продукцию стабильного качества.
Клариевый сом является одним из перспектив-ных объектов товарного рыбоводства в Российской Федерации, что связано с его уникальными биологическими особенностями, позволяющими существенно сэкономить на капитальных вложениях [1].
Целью исследования является обоснование влияния натуральных растительных добавок на органолептические и реологические характеристики фарша и готовых колбасных изделий из клариевого сома.
Придание пищевым продуктам заданной формы и структуры – одна из задач технологии пищевых производств [2–5]. Существуют различные способы формирования устойчивой структуры пищевых систем, при этом наряду с этими способами (или одновременно) в технологии применяются структурообразователи – вещества, изменяющие консистенцию пищевых продуктов [6, 7]. Структурообразователи могут быть натуральными, биосинтетическими, полусинтетическими и синтетическими. К нату-ральным структурообразователям относятся производные, получаемые из зерен растений. При производстве рыбных колбасных изделий внесение натуральных структурообразователей представляет интерес не только в части придания плотной однородной структуры готового продукта, но и с точки зрения пищевого наполнителя. В дальнейшем представляют интерес исследования, направленные на выявление границ использования натуральных пищевых добавок, определяющих диапазон их применения – как в качестве структурообразователей, так и в качестве пищевых наполнителей [8–11].
Знание основных реологических показателей, таких как эффективная вязкость, предельное напряжение сдвига и адгезионная прочность, поз-воляет оценить качество рыбного фарша и рыбных колбасных изделий и реализовывать автоматиче-ское управление технологическими процессами на разных этапах производства. Консистенция рыбного фарша непосредственно зависит от содержания влаги, влагоудерживающей способности и степени его измельчения [12–15]. Упругопластические свойства определяются комплексом показателей, характеризующих способность фарша и фаршевых изделий к формованию. Реологические показатели необходимы для расчета течения фаршевых систем в рабочих органах машин и аппаратов.
На кафедре технологии продуктов питания Ка-лининградского государственного технического университета (КГТУ) более 10 лет проводятся научные исследования по совершенствованию технологии производства различных видов рыбных колбас (сыровяленых, варено-копченых), охлажденных и замороженных рыбных полуфабрикатов (рыбные колбаски для гриля). На рис. 1 представлены фотографии образцов рыбных колбасных изделий, изготовленных в рамках проводимых научных исследований.
Рис. 1. Образцы рыбных колбасных изделий, изготовленных в рамках проводимых научных исследований
на кафедре технологии продуктов питания КГТУ:
а – рыбные колбаски для гриля в ассортименте с различным сочетанием мышечной ткани рыбы
(леща, скумбрии, судака) и способа измельчения; б – рыбная варено-копчения колбаса (карп, клариевый сом);
в – рыбная сыровяленая колбаса с добавлением имитационного шпика, изготовленного
на основе смесей растительных масел;
г – рыбные охлажденные полуфабрикаты – купаты (карп, клариевый сом)
Fig. 1. Samples of fish sausage products made as part of ongoing scientific research
at the Department of Food Technology of Kaliningrad State Technical University:
a – fish sausages for grilling in assortment with different combinations of fish muscle tissue
(bream, mackerel, zander) and grinding method; б – boiled-smoked fish sausage (carp, clarid catfish);
в – dried fish sausage with the addition of imitated bacon, made on the basis of mixtures of vegetable oils;
г – fish chilled semi-finished products - kupaty (carp, catfish)
Объекты и методы исследования
Основным объектом исследования являлся аквакультурный охлажденный африканский клариевый сом (Clarias gariepinus), соответствующий ГОСТ 814-2019 «Рыба охлажденная. Технические условия», с содержанием белка 15,4 %, жира –
6,2 %, воды – 77,3 %.
Образцы фарша готовились с равномерным до-бавлением в фарш клариевого сома натуральных растительных компонентов: пшеничной муки (ГОСТ 26574-2017), кукурузного крахмала (ГОСТ 32159-2013), кукурузной муки (ТУ 9293-003-0069224072-2014), рисовой муки (ТУ 10.61.20-001-32916290-2020), льняной муки (ТУ 9146-004-31496822-2009), цельнозерновой полбяной муки (ТУ 9293-014-89751414-11). Сочетание раститель-ных компонентов в рецептуре, в зависимости от массовой доли фарша клариевого сома, представ-лены в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Процентное соотношение растительных компонентов в рецептурах
в зависимости от массовой доли фарша клариевого сома
Combinations of vegetative ingredients in recipes depending
on the mass fraction of minced clarid catfish
Компонент рецептуры Номер рецептуры
1 (контроль) 2 3 4 5 6 7
Соотношение компонентов, %
Фарш клариевого сома 100 85 85 85 85 85 85
Пшеничная мука – 15 – – – – –
Кукурузный крахмал – – 15 – – – –
Кукурузная мука – – – 15 – – –
Рисовая мука – – – – 15 – –
Льняная мука – – – – – 15 –
Цельнозерновая полбяная мука – – – – – – 15
Всего 100 100 100 100 100 100 100
Для приготовления фаршевой смеси охлажден-ный клариевый сом подвергался разделыванию на филе, далее полученная мышечная ткань измель-чалась на мясорубке с диаметром отверстия 4 мм,
а затем тщательно перемешивалась с компонента-ми рецептуры. Контрольный образец фарша также подвергался тщательному перемешиванию парал-лельно с другими образцами.
Для обоснования рецептуры фаршевой смеси исследовалось влияние различных натуральных растительных компонентов, перечисленных
в табл. 1, на реологические характеристики сырого фарша и органолептические показатели термически обработанных образцов. В сырых свежевы-мешенных фаршах определялись следующие рео-логические характеристики: изменение величины предельного напряжения сдвига (ПНС) и глубины погружения конуса пенетрометра в зависимости от времени пенетрации, динамика изменений эф-фективной вязкости в зависимости от градиента скорости сдвига, адгезионные свойства в виде усилия отрыва, а также изменение влагоудержи-вающей способности (ВУС).
Изменение величины ПНС и глубины погружения конуса пенетрометра в зависимости от времени пенетрации определяли на коническом пластометре КП-3. Динамику изменений эффек-тивной вязкости
в зависимости от градиента скорости сдвига определяли на ротационном вискозиметре Брукфильда DV-II + Pro. Адгезионные свойства в виде усилия отрыва определяли на экспериментальной установке, собранной на кафедре технологии продуктов питания КГТУ, при этом образец адгезива перед отрывом от поверхности субстрата, выполненного из нержавеющей стали площадью 0,000484 м2, подпрессовывался массой 1 кг в течение 5 с. Для проведения органолептической оценки модельные образцы подвергались термической обработке при темпе-ратуре 170 °С в течение 20 мин до достижения ку-линарной готовности.
Результаты исследования и их обсуждение
В процессе органолептического исследования фарша клариевого сома без добавок было установ-лено, что в готовых образцах колбасных изделий структура полученного продукта была рыхлая
и сухая, со значительными потерями влаги в процессе термической обработки, а в отдельных об-разцах наблюдалось расслоение (рис. 2).
Рис. 2. Образцы рыбных колбасных изделий, приготовленных на гриле,
без добавления дополнительных структурообразующих компонентов
Fig. 2. Samples of grilled fish sausages (without adding structure-forming components)
Для устранения данного дефекта было решено увеличить ВУС фаршевой смеси за счет добавления в нее натуральных растительных компонентов.
На рис. 3 представлены модельные образцы из фарша клариевого сома с различными структуро-образующими натуральными растительными до-бавками по рецептурам, представленным в табл. 1.
Рис. 3. Модельные образцы фарша клариевого сома с различными структурообразующими натуральными
растительными добавками: 1 – рецептура № 1 (контроль); 2 – рецептура № 2 (с пшеничной мукой);
3 – рецептура № 3 (с кукурузным крахмалом); 4 – рецептура № 4 (с кукурузной мукой);
5 – рецептура № 5 (с рисовой мукой); 6 – рецептура № 6 (с льняной мукой);
7 – рецептура № 7 (с цельнозерновой полбяной мукой)
Fig. 3. Model samples with various structure-forming natural plant additives from minced catfish:
1 – formulation No. 1 (control); 2 – recipe No. 2 (with wheat flour); 3 – recipe No. 3 (with corn starch);
4 – recipe No. 4 (with corn flour); 5 – recipe No. 5 (with rice flour); 6 – recipe No. 6 (with flaxseed flour);
7 – recipe number 7 (with whole grain spelled flour)
Из рис. 3 видно, что модельный образец 1, изготовленный по рецептуре № 1 (контроль), имеет рыхлую структуру и белково-липидные подтеки.
В оставшихся образцах белково-липидные подтеки не наблюдаются, что связано с увеличением ВУС за счет добавления в них натуральных растительных компонентов.
Далее проводились органолептические исследования образцов по 5-балльной шкале. Общая оценка рассчитывалась как среднее арифметиче-ское значение оценок всех испытателей, прини-мавших участие в оценке. Полученные данные представлены в табл. 2.
Таблица 2
Table 2
Сводная таблица оценок органолептических показателей качества образцов фарша клариевого сома
с различными структурообразующими натуральными растительными добавками
(без коэффициентов весомости)
Summary table of assessing the organoleptic characteristics of the minced catfish
with various structure-forming natural plant additives quality
(without weight coefficients)
Образец Внешний вид Запах Вкус Консистенция Цвет на разрезе
Балл
1 4,5 ± 0,1 4,8 ± 0,1 4,8 ± 0,3 4,6 ± 0,3 4,6 ± 0,2
2 4,7 ± 0,2 4,9 ± 0,2 4,9 ± 0,3 4,6 ± 0,2 4,6 ± 0,1
3 4,3 ± 0,1 4,7 ± 0,3 4,9 ± 0,1 4,8 ± 0,1 4,8 ± 0,3
4 4,7 ± 0,2 4,8 ± 0,3 4,9 ± 0,3 4,7 ± 0,3 4,9 ± 0,1
5 4,8 ± 0,3 4,9 ± 0,1 4,8 ± 0,2 4,8 ± 0,2 4,8 ± 0,2
6 4,5 ± 0,1 4,8 ± 0,1 4,8 ± 0,1 4,6 ± 0,3 4,6 ± 0,1
7 4,7 ± 0,3 4,9 ± 0,2 4,9 ± 0,2 4,6 ± 0,1 4,6 ± 0,3
Отмечается, что более упругая, плотная и однородная консистенция получена у образцов 3, 4 и 5, изготовленных, соответственно, с добавлением кукурузного крахмала, кукурузной и рисовой му-ки. У образцов 2, 6 и 7 отмечена пористая конси-стенция готового продукта, но при этом относи-тельно контрольного образца 1 консистенция про-дукта отмечается как значительно более плотная
и упругая. Запах всех образцов отмечен как приятный. Цвет образцов 6 и 7 не является традиционным для рыбного фарша, который, как правило, имеет светло-серый цвет, однако на общую оценку это повлияло незначительно.
На рис. 4 представлены данные по изменению ВУС в образцах фаршей (до термообработки), полученных из клариевого сома, с добавками, ука-занными в табл. 1.
Рис. 4. Изменение влагоудерживающей способности в образцах фаршей (до термообработки),
полученных из клариевого сома, с добавками, указанными в табл. 1
Fig. 4. Change of water-holding capacity in minced meat samples (before heat treatment)
obtained from clarid catfish with the additives indicated in Table 1
Из представленных на рис. 4 данных видно, что наименьшим значением ВУС (50,5 %) обладает контрольный образец без растительных добавок. При последующей тепловой обработке это выра-жается
в ухудшении технологических свойств готового продукта, т. е. в разрыхлении и размягчении структуры готового продукта, а также в значительных потерях влаги. В образцах, ВУС которых выше 55 %, отмечена плотная и некрошливая консистенция.
На рис. 5 и 6 представлены данные по изменению глубины погружения конуса пенетрометра и величины ПНС в образцах фаршей, полученных из клариевого сома, с добавками, указанными в табл. 1.
Рис. 5. Глубина погружения конуса пенетрометра в образцах фаршей,
полученных из клариевого сома, с добавками, указанными в табл. 1
Fig. 5. Penetrometer cone immersion depth in minced meat samples
obtained from clarid catfish with the additives indicated in Table 1
Рис. 6. Изменение величины предельного напряжения сдвига в образцах фаршей,
полученных из клариевого сома, с добавками, указанными в табл. 1
Fig. 6. Change in the value of the ultimate shear stress (USS) in minced meat samples
obtained from clarion catfish with the additives indicated in Table 1
Из представленных на рис. 5 и 6 данных видно, что наибольшее значение изменения глубины погружения конуса пенетрометра (22,16 мм), а также наименьшее значение величины ПНС (871,57 Па) имеет контрольный образец. Это сви-детельствует
о том, что контрольный образец фарша обладает наихудшими структурно-механическими свойства-ми.
На рис. 7 и 8 представлены данные по динамике изменений эффективной вязкости (мПа·с = 1 сантипуаз [сП]) в зависимости от градиента скорости сдвига и изменению адгезионных свойств в виде усилия отрыва в образцах фаршей, получен-ных из клариевого сома, с добавками, указанными в табл. 1.
Рис. 7. Динамика изменений эффективной вязкости в зависимости от градиента скорости сдвига
в образцах фаршей, полученных из клариевого сома, с добавками, указанными в табл. 1
Fig. 7. Dynamics of change of effective viscosity depending on the shear rate gradient
in samples of minced meat obtained from catfish with the additives indicated in Table 1
Рис. 8. Изменение адгезионных свойств в виде усилия отрыва в образцах фаршей,
полученных из клариевого сома, с добавками, указанными в табл. 1
Fig. 8. Change in adhesive properties in the form of tear force in minced meat samples,
obtained from clarid catfish with the additives indicated in Table 1
Из представленных на рис. 7 данных видно, что наименьшие значения изменений эффективной вязкости в зависимости от градиента скорости сдвига имеет контрольный образец, что сви-детельствует об увеличении эффективной вязкости в образцах с добавлением растительных ком-понентов.
Из представленных на рис. 8 данных видно, что наименьшим усилием отрыва (902,9 ± 0,5 Па) обладал образец 4 с добавлением в фарш кукурузной муки. Образцы 1, 5, 7 имели величины в среднем от 1 250 до 1 500 Па.
Представляют интерес дальнейшие исследования по установлению не только максимального
и минимального количества структурообразователей, но и исследование их в качестве наполнителей, влияющих на вкусовые показатели готового продукта. При этом возможно получение сбалансированного продукта (по аминокислотному и жирнокислотному составу). Также представляет интерес дальнейшее исследование влияния натуральных растительных компонентов на микробиологическую обсеменен-ность готового продукта.
Выводы
1. Установлено, что добавление в фарш клариевого сома натуральных растительных добавок улучшает его органолептические, реологические
и функционально-технологические свойства, при этом влагоудерживающая способность увеличивается в среднем на 5–10 %. Наибольшее напряжение сдвига (2 247,42 Па) имеет образец с добавлением льняной муки, наименьшее – контрольный образец (без добавок). Адгезионное напряжение образцов фарша клариевого сома составляет в среднем от
1 250 до 1 500 Па, однако значение этого показателя для образцов 4 и 5 – с кукурузной и рисовой мукой соответственно – ниже контрольного.
2. По совокупности реологических и органо-лептических показателей рекомендуемыми образцами для дальнейшего исследования являются об-разцы с добавлением кукурузного крахмала, льня-ной, кукурузной и рисовой муки.
1. Hrustalev E. I., Kurapova T. M., Molchanova K. A., Savina L. V. Temp rosta klarievogo soma v UZV v uslo-viyah Kaliningradskoy oblasti // Tehnologii pischevoy i pererabatyvayuschey promyshlennosti APK - produkty zdorovogo pitaniya. 2020. № 2. S. 91-99.
2. Docenko S. M., Skripko O. V., Stacenko E. S. Ku-linarnye izdeliya na osnove rybnogo kombinirovannogo farsha // Izv. vyssh. ucheb. zavedeniy. Pisch. tehnologiya. 2006. № 1 (290). S. 63-66.
3. Afanas'eva K. M. Issledovanie vliyaniya struktu-roreguliruyuschih dobavok na strukturu rybnyh formo-vannyh izdeliy // Vestn. Kamchat. gos. tehn. un-ta. 2012. № 22. S. 61-66.
4. Kim G. N., Pankina A. V., Bogdanov V. D. Kompozi-cionnye strukturoreguliruyuschie dobavki v tehnologii rybnyh konservov iz formovannyh izdeliy // Vestn. Kamchat. gos. tehn. un-ta. 2007. № 6. S. 44-53.
5. Pankina A. V Issledovaniya kachestva konservov s rastitel'nymi strukturoreguliruyuschimi kompoziciyami // Nauch. tr. Dal'rybvtuza. 2009. № 21. S. 317-320.
6. Bogdanov V. D., Safronova T. M. Strukturoobrazovateli i rybnye kompozicii. M.: Izd-vo VNIRO, 1993. 172 s.
7. Cibizova M. E. Rasshirenie assortimenta kuli-narnoy produkcii iz ob'ektov tovarnoy akvakul'tury // Vestn. MGTU. Tr. Murm. gos. tehn. un-ta. 2018. T. 21. № 3. S. 513-523.
8. Karavay L. V., Levochkina L. V. Ispol'zovanie ri-sovyh produktov dlya uluchsheniya struktury rybnyh izdeliy // Izv. Tihookean. nauch.-issledovat. ryboho-zyaystv. centra). 2006. T. 147. S. 361-367.
9. Bogdanov V. D., Oleynikova K. M. Obosnovanie ra-cional'nyh rezhimov termicheskoy obrabotki rybnyh kolbasnyh izdeliy s vetchinnoy strukturoy // Izv. Ti-hookean. nauch.-issledovat. rybohozyaystv. centra. 2010. T. 161. S. 292-302.
10. Bogdanov V. D. Rybnye produkty s reguliruemoy strukturoy: monogr. M.: Mir, 2005. 310 s.
11. Studencova N. A., Krinickaya N. V. Sostoyanie i perspektivy proizvodstva farshevyh izdeliy iz ryby // Izv. vyssh. ucheb. zavedeniy. Pisch. tehnologiya. 2002. № 1 (266). S. 5-8.
12. Bogdanov V. D., Pustovalova E. M. Povyshenie kachestva rybnogo farsha iz ryb s ponizhennoy pischevoy cennost'yu // Nauch. tr. Dal'rybvtuza. 2011. T. 24. S. 135-137.
13. Boyarkina L. G., Yakush E. V. Uluchshenie formuyu-schey sposobnosti nepromytyh farshey ryb pribrezhnogo lova // Izv. Tihookean. nauch.-issledovat. rybohozyaystv. centra. 2001. T. 129. S. 274-278.
14. Gorbatovskiy A. A., Rakityanskaya I. L., Kaledina M. V. Tehnologiya proizvodstva produktov iz farsha treskovyh mehanicheskoy obvalki // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. 2020. T. 50. № 2. S. 361-371.
15. Saltanov D. M. Opredelenie pischevoy cennosti formovannyh produktov na osnove surimi // Vestn. Kamchat. gos. tehn. un-ta. 2012. № 21. S. 43-48.
