Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение
Известно, что в формировании иммунной защиты организма человека принимают участие витамины
А и D, полиненасыщенные жирные кислоты семейства Омега-3 (ω-3), медь и пребиотики, в частности инулин. Применение данных минорных макро- и микроэлементов позволяет увеличить устойчивость организма человека к инфекциям, ускорить выздоровление и обеспечить антиоксидантную и противовирусную защиту [1–9].
Одним из главных источников витаминов A, D, ω-3 и меди является морская рыба и ее печень
(в частности печень трески и минтая), а инулина – продукт растительного происхождения – топинамбур, которые возможно использовать при создании рецептурных составов и технологий натуральных функциональных пищевых продуктов [10] для профилактики дефицита минорных макро- и микроэлементов. Разработка таких рецептур и технологий, предусматривающих рациональное исполь-зование всех ценных компонентов сырья, в частности рыбного, на основе ассортиментно-рецептурной оптимизации с применением методов моделирования
и введение новых видов готовой продукции высокого качества, сбалансированных по элементам биологической ценности, являются актуальными задачами, имеющими важное соци-альное значение.
В связи с ускорением темпа жизни современного человека и его занятостью повышается спрос
не только на продукцию полной кулинарной готовности. К данной группе продукции отнесены тонкоизмельченные пищевые продукты – паштеты на основе рыбного сырья. Существенным преимуществом данных пищевых изделий является возможность использования для их производства практически любого сырья растительного и животного происхождения с установленными технологическими параметрами и свойствами, имеющими значение для повышения биологической ценности продукции.
Так как при проектировании рецептурного состава и технологии натуральных функциональных пищевых продуктов с иммуномодулирующими свойствами важным является максимальное сохранение минорных нутриентов и получение продукции с высокой степенью готовности, предпочтение было отдано группе пищевых продуктов «полуконсервы рыбные». Выбор обоснован тем, что полу-консервы изготавливают в герметичной таре, что снижает процессы окисления жиров и позволяет подвергать их пастеризации при температуре 60–100 °C согласно ТР ЕАЭС 040/2016 [11], а не стерилизации, температура которой выше 100 °С, приводящей к потерям полиненасыщенных жирных кислот и витаминов А и D [3, 4]. Температурный режим пастеризации в замкнутой системе, в отличие от термической обработки выше 100 °С в открытой системе (варка, жарка и запекание), способствует максимальному сохранению минорных нутриентов, в частности жирорастворимых витаминов А, D и полиненасыщенных жирных кислот семейства ω-3, которые чувствительны к высоким температурам, а также активно окисляются в присутствии кислорода [1–5].
В связи с этим основными целями исследований являлись проектирование рецептурного состава и разработка технологии полуконсервов рыбной паштетной группы с иммуномодулирую-щими компонентами животного и растительного происхождения.
Объекты и методы исследований
В качестве рыбного сырья для рецептурных составов тонкоизмельченных рыбных полуконсервов использовали макрурус (Macrourus), минтай (Theragra chalcogramma), скумбрию (Scomber), которые являются источниками полноценного белка (13,0–19,0 %) и полиненасыщенных жирных кислот семейства ω-3. В качестве источника витамина A и D для моделирования рецептурного состава были выбраны печень трески и минтая,
в которых их содержание варьирует от 3 500 до
4 600 мкг/100 г и от 100 до 250 мкг/100 г соответственно [5, 12, 13]. Использование данного сырья
в составе продукта будет способствовать его обогащению жирорастворимыми витаминами. Также печень трески и минтая является полноценным источником меди (иммуномодулирующий компонент), ее содержание достигает 125 000 мкг/100 г при суточной норме 1 000 мкг [9, 13]. Применение инулина позволит улучшить стабильность пище-вой системы и текстуру продукта за счет его эмульгирующих и стабилизирующих свойств
и обогатить пребиотиками, что положительно скажется на моторике желудочно-кишечного тракта организма человека [7, 14, 15]. Для снижения горечи печени трески и минтая и повышения насыщенности рыбного вкуса использовали смесь трав для рыбных блюд, огурцы соленые и обезжиренный мягкий творог.
Для получения тонкоизмельченных полуконсервов разработана технология, базирующаяся на таких технологических процессах, как гомогенизация и пастеризация. Гомогенизация позволяет получить однородную нежную, мажущую консистенцию пищевой системы для рыбных полуконсервов, представляющих собой паштеты, которые являются тонкоизмельченными гомогенными продуктами. Учитывалось, что жирорастворимые витамины устойчивы к высоким температурам, но
не выше 120 °C для витамина А и 100 °C для витамина D [3, 4]. В связи с этим для сохранения их химической структуры и биологической активности в качестве термической обработки была выбрана пастеризация под вакуумом при температуре 95 °C, позволяющая обеспечить наибольшее сохранение липидного компонента рыбного сырья
в герметично укупоренных банках без доступа кислорода [16].
На первой стадии рыбное сырье (макрурус, минтай, скумбрия) подвергали размораживанию в проточной или периодически сменяемой воде температурой не выше 15 °С при соотношении массы рыбы и воды 1 : 2 и последующей мойке и разделке на филе. Полученное филе рыб измельчали через волчок с диаметром отверстий 3 мм. Замороженную печень трески и минтая размораживали и нарезали на кусочки диаметром 3–5 см. Измельчение печени трески и минтая на волчке нерационально, т. к. приводит к высоким потерям жировой фракции. Далее, для подготовки к процессу гомогенизации, форми-ровалась пищевая система продукта. Для этого
в зависимости от примера рецептурного состава измельченное филе рыб, печень, творог обезжиренный, огурцы соленые, вода, инулин и пищевые добавки (соль, смесь трав для рыбных блюд, альгинат, каррагинан) смешивались в емкости.
На второй стадии проводили гомогенизацию сформированной пищевой системы для рыбных полуконсервов при 7 000–9 000 об/мин в течение 4–6 мин, что позволило получить тонкоизмельченную гомогенную массу. Далее ее расфасовывали
в стерилизованные стеклянные банки объемом 100 мл. Для этого на дно банки и под крышку укладывают пергаментные кружки, смоченные в кипяченой пресной воде (диаметр пергаментных кружков должен быть на 3–4 мм меньше внутреннего диаметра банки) и производили фасовку гомогенной массы, с последующей герметизацией.
На третьей стадии проводили вакуумную пастеризацию продукта при температуре 95 °C в течение 30 мин до полной готовности. Продолжительность пастеризации продукта обоснована экспериментальным путем. При выбранных режимах достигается получение продукта, готового к употреблению, что подтверждено температурой в центре продукта 72 °С. После завершения пастеризации банки с образцами продукта охлаждали до температуры 12–15 °С, мыли и сушили.
Обработку экспериментальных данных и рецептурную оптимизацию осуществляли с применением математической статистики с помощью программ Microsoft Excel 365 [17–19].
Массовую долю воды, белка, жира углеводов и золы, в частности меди, определяли по ГОСТ 7636-85, ГОСТ 34134-2017, ГОСТ 26931-86 [20–22].
Массовую долю инулина определяли спектрофотометрическим методом, основанном на способности сахаров, как фруктоза и сахароза, при нагреве с концентрированными кислотами образовывать продукты с максимальным поглощением при длине волны 200–380 нм [14].
Содержание жирорастворимых витаминов определяли по ГОСТ 32307-2013 [23].
Жирнокислотный состав продукта определяли методом газожидкостной хроматографии на хроматографе «Кристалл 5000.2» («Хроматэк») согласно ГОСТ 31663-2012 [24].
Содержание токсичных элементов, в том числе свинца, мышьяка, кадмия и ртути, определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре Nexion 300D («PerkinElmer», США).
Энергетическую ценность полуконсервов рыбной паштетной группы определяли расчетным методом, используя данные по химическому составу и коэффициенты пересчета белок : жир : углеводы 4 : 9 : 4 [18, 19].
Рекомендованная суточная норма пищевых веществ рассчитывалась в соответствии с нормами употребления, установленными на территории РФ [8, 9, 18, 19].
Органолептические показатели определяли визуальным, обонятельным и вкусовым методом с использованием словесной характеристики свойств и балльной шкалы [25].
Микробиологические показатели безопасности определяли по ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ ISO 21871-2013, ГОСТ 29185-2014, ГОСТ 31747-2012, ГОСТ 31746-2012 [26–30].
Результаты и их обсуждение
Расчет массовых долей компонентов, входящих в рецептурный состав полуконсервов рыбной паштетной группы, проводили с использованием методов математического моделирования [16–19, 31–33]. Были спроектированы 15 рецептурных составов тонкоизмельченных рыбных полуконсервов с иммуномодулирующими свойствами. На основе расчетного количественного содержания витами-нов
A, D, ω-3, меди и пребиотиков, суточных норм их потребления, а также органолептического анализа, сделана выборка 4-х оптимальных рецептурных составов продукции для дальнейших исследований (табл. 1).
Таблица 1
Table 1
Рецептурный состав полуконсервов рыбной паштетной группы с иммуномодулирующими компонентами
Formulation of semi-canned fish pate group with immunomodulatory components
Компоненты рецептурного состава Содержание компонентов
Рецептура № 1 Рецептура № 2 Рецептура № 3 Рецептура № 4
г/100 г
Фарш макруруса 44,60 47,00 – –
Фарш скумбрии 24,40 22,80 24,50 21,40
Фарш минтая – – 39,50 42,60
Печень трески 10,00 – 10,00 –
Печень минтая – 10,00 – 10,00
Вода 10,60 10,80 9,80 10,80
Соль 0,50 0,50 0,50 0,50
Смесь трав для рыбных блюд 0,50 0,50 0,50 0,50
Огурцы соленые 5,00 5,00 – –
Творог обезжиренный – – 10,80 10,80
Инулин 4,00 3,00 4,00 3,00
Альгинат + каррагинан (1 : 1) 0,40 0,40 0,40 0,40
Разработка технологии тонкоизмельченных пищевых продуктов с функциональными свойствами заключается не только в моделировании рецептурных составов (варьировании вида и соотношения основных компонентов), но также в оптимизации параметров основных технологических операций: гомогенизации и пастеризации. Эти операции позволили диспергировать обладающие различной прочностью структуры компонентов рецептурного состава [25, 31].
На основе смоделированных рецептурных составов и установленных рациональных параметров процессов гомогенизации (продолжительность процесса – 4 мин при скорости 7 000 об/мин для рецептур № 1 и 2; продолжительность процесса – 6 мин при скорости 9 000 об/мин для рецептур № 3 и 4)
и пастеризации (продолжительность обработки – 30 мин при температуре 95 °С) разработана технология полуконсервов рыбной паштетной группы с иммуномодулирующими компонентами.
Обосновано, что для тонкого измельчения и получения мажущей консистенции диаметр частиц тонкоизмельченной мышечной ткани должен находиться в пределах 0,1–1,4 мм [33]. Подобранные экспериментальным путем, основываясь на диаметре частиц при измельчении и реологических свойствах, параметры гомогенизации позволяли получить тонкоизмельченный продукт типа паштет, диаметр частиц мышечной ткани которых входил в установленный диапазон. Различия в пара-метрах гомогенизации для рецептур № 1 и 2 и рецептур № 3 и 4 связаны с тем, что мышечная ткань макруруса более рыхлая и обводненная, чем мышечная ткань минтая, которая более волокнистая
и плотная и требует больше времени и скорости оборотов для измельчения [34–36].
Проведена опытная выработка образцов разработанной продукции и ее исследование по качественным показателям: жирнокислотный состав липидов, содержание жирорастворимых витаминов А и D, меди и инулина (табл. 2, 3).
Таблица 2
Table 2
Химический состав и энергетическая ценность полуконсервов рыбной паштетной группы
с иммуномодулирующими компонентами
Chemical composition and energy value of semi-canned fish pate group with immunomodulatory components
Показатель Рецептура Рекомендованная суточная норма* Доля от суточной нормы, %
№ 1 № 2 № 3 № 4
Массовая доля воды, % 72,25 ± 0,79 73,12 ± 0,83 70,50 ± 0,51 72,57 ± 0,79 – –
Массовая доля белка, % 8,66 ± 0,05 9,56 ± 0,09 10,62 ± 0,11 11,51 ± 0,05 70 г 12,37–16,44
Массовая доля жира, % 12,98 ± 0,13 11,92 ± 0,10 12,19 ± 0,12 8,90 ± 0,13 70 г 12,71–18,54
Массовая доля углеводов,% 4,21 ± 0,02 3,59 ± 0,04 4,95 ± 0,05 3,99 ± 0,26 257 г 1,43–1,92
Массовая доля золы, % 1,90 ± 0,02 1,81 ± 0,01 1,74 ± 0,01 2,03 ± 0,02 – –
Энергетическая ценность, ккал 164,30 ± 2,12 169,82 ± 2,34 171,99 ± 3,21 142,10 ± 1,98 2 500 ккал 5,68–6,87
*Приведено по [8–10].
Таблица 3
Table 3
Содержание иммуномодулирующих компонентов в полуконсервах рыбной паштетной группы
Composition of immunomodulatory components in semi-canned fish pate group
Показатель Рецептура Рекомендованная
суточная норма Доля от суточной нормы, %
№ 1 № 2 № 3 № 4
Содержание витамина А, мкг/100 г 432,05 ± 1,28 405,12 ± 1,05 443,31 ± 1,42 386,50 ± 0,92 900 мкг/сут
для взрослого;
3 000 мкг/сут –
допустимый уровень 42,83–49,27 для взрослого;
12,88–14,78
от допустимого уровня
Содержание витамина D, мкг/100 г 12,45 ± 0,09 11,76 ± 0,06 12,96 ± 0,09 10,39 ± 0,06 10 мкг/сут
для взрослого; 15 мкг/сут – для лиц страше 60 лет;
50 мкг/сут –
допустимый уровень 103,90–129,60 –для взрослого;
69,27–86,40 для лиц 60 лет;
20,78–25,92 от допустимого уровня
Содержание меди, мг/100 г 1,13 ± 0,02 1,06 ± 0,01 1,21 ± 0,02 0,89 ± 0,01 1,0 мг/сут
для взрослого;
5 мг/сут –
допустимый уровень 86,00–121,00 для взрослого;
17,2–24,2 – допу-стимый уровень
Содержание инулина, % 3,89 ± 0,03 3,05 ± 0,05 3,96 ± 0,05 3,12 ± 0,03 20 г/сут
для взрослого 15,25–19,80
ПНЖК
ω-3, г 1,35 ± 0,01 1,19 ± 0,01 1,23 ± 0,01 1,02 ± 0,01 2 г/сут для взрослого;
5 г /сут – допустимый уровень 51,00–67,50
*Приведено по [8–10].
Проанализировав химический состав образцов разработанных полуконсервов, можно сделать вывод, что в 4-х рецептурах продукции содержание белка варьировало в пределах 8,66–11,51 %, что составляет 12,4–16,4 % от суточной нормы потребления белка. Содержание жира во всех рецептурах продукции более 8,9 %, что будет влиять на калорийность в целом. Содержание белка
и жира в образцах продукции всех рецептурных составов удовлетворяет физиологической суточной норме потребления более чем на 10 % [9]. Массовая доля углеводов и минеральных веществ в образцах полуконсервов находилась в пределах 3,59–4,95 и 1,74–2,03 % соответственно. На количество общих углеводов в основном оказывало влияние введение инулина в количестве от 3 до 4 г на 100 г продукта.
Энергетическая ценность полученных образцов продукции составляет 142,10–171,99 ккал и удовлетворяет физиологической потребности в энергии для взрослого человека на 5,7–6,9 %. Основываясь на данных по энергетической ценности, разработанные полуконсервы можно отнести к среднекалорийным, обеспечивающим организм человека энергией от 100 до 200 ккал с каждых 100 г [8, 9, 31, 33].
При изучении содержания витаминов А и D в продукции установлено, что их массовое содержание варьировало от 386,5 до 443,3 мкг/100 г для витамина А и от 10,4 до 12,9 мкг/100 г для витамина D соответственно. Определено, что содержание витамина D превышает суточную норму взрослого человека на 3,90–29,60 % и удовлетворяет суточной норме для лиц старше 60 лет в среднем на 77,84 %. Удовлетворение суточной нормы витамином А составляло 42,83–49,27 % в зависимости от рецептуры. Следует отметить, что верхний допустимый уровень для витамина А составляет 3 000 мкг/сут, а витамина
D – 50 мкг/сут [8, 9]. Их процентное содержание от верхнего допустимого уровня потребления составляло от 12,88 до 14,78 % (витамин А) и от 20,78 до 25,92 % (витамин D). В соответствии с этим разработанную продукцию можно рассматривать как источник данных витаминов и употреблять для профилактики их дефицита, что, в свою очередь, будет способствовать положительному влиянию на иммунную защиту организма человека.
Согласно данным табл. 4, содержание меди, в зависимости от рецептуры, составляло 0,86–1,21 мг/100 г, что удовлетворяло суточной норме на 86,00–121,00 % для взрослых людей. Высокое содержание меди связано с использованием в рецептурных составах печени трески и минтая, богатой данным микроэлементом, в связи с чем употребление рыбных полуконсервов будет способствовать поступлению меди в организм человека, что повысит его антиоксидантную за-щиту [3, 6, 9].
Проанализировав жирнокислотный состав полученных образцов рыбных полуконсервов, можно сделать вывод о некотором различии в содержании в них насыщенных и ненасыщенных кислот. При этом суммарное содержание мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот преобладает над суммарным содержанием насыщенных кислот. Полиненасыщенные жирные кислоты группы ω-3 содержались в количестве 1,02–1,35 г. Отсюда следует, что по содержанию жирных кислот продукция на 51,00–67,50 % соответствует суточной норме по-требления. Данные группы кислот будут участво-вать в иммуномодуляции организма человека за счет фенотипического созревания иммунных клеток и цитокиновых маркеров Т-лимфоцитов [4, 5].
По органолептическим показателям образцы продукции имели светло-бежевый цвет, однородную нежную, мажущую консистенцию, с темными точечными включениями специй и кусочками огурцов, вкус и запах были приятными, с легким рыбным оттенком. В образцах продукции по рецептурам № 1 и 2 более нежная консистенция за счет использования макруруса, обладающего об-водненной консистенцией [31, 34–36]. Образцы продукции по рецептурам № 3 и 4 имели более волокнистую структуру, т. к. в данных рецептурах использовали минтай, который обладал повышенной волокнистостью по сравнению с макрурусом [31, 34–36].
Общая бактериальная обсемененность во всех образцах в течение 90 сут хранения не превышает установленных ТР ЕАЭС 040/2016 [11] норм (не более 2 • 102 КОЕ/г, патогенные микроорганизмы не обнаружены). По содержанию токсичных элементов полуконсервы паштетной группы удовлетворяют требованиям ТР ТС 021/2011 [37].
Заключение
Спроектированные рецептурные составы и разработанная технология полуконсервов рыбной паштетной группы позволяют получить продукцию, которая является источниками витаминов
А и D, меди, ω-3 и при этом содержат пребиотик инулин.
В соответствии с исследованиями массовой доли функциональных пищевых ингредиентов (белка, жира, инулина, витаминов А и D, меди,
ω-3) разработанные полуконсервы рыбные воз-можно отнести не только к продуктам с высоким содержанием пищевых веществ [10], но и к натуральным функциональным пищевым продуктам, характеризующимся содержанием функциональ-ных пищевых ингредиентов животного и расти-тельного происхождения в количестве, составляющем в одной порции продукта не менее 15 % от суточной физиологической потребности [8–10]. Употребление рыбных полупаштетов позволит снизить дефицит данных макро- и микронутриен-тов и позволит укрепить иммунную защиту орга-низма человека в целом.
