ТЕХНОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕДОИСПОЛЬЗУЕМОГО РЫБНОГО СЫРЬЯ ВОЛГО-КАСПИЙСКОГО БАССЕЙНА
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Объектами исследования являлись красноперка ( Scardinius erythrophthalmus ) и карась серебристый ( Carassius auratus ). Установлено, что химический состав и фракционное распределение белков мышечной ткани рыб влияют на функционально-технологические свойства, а именно на водоудерживающую и эмульгирующую способность, гелеобразование, эластичность, структуру фарша. Показано, что фаршевая продукция из исследуемого рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна будет обладать близкими структурно-механическими характеристиками.

Ключевые слова:
красноперка, карась серебристый, фракционное распределение белков, эффективная вязкость
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение Общеизвестно, что перспективным источником белковых веществ являются гидробионты. Для Астраханского региона проблема создания белковых продуктов на основе комплексной переработки гидробионтов является наиболее актуальной. Это обусловлено тем, что в настоящее время сырьевая база Волго-Каспийского бассейна претерпевает изменение видового состава. Данные Агентства по рыболовству и рыбоводству Астраханской области и ФГУ «Северо-Каспийское бассейновое управление по рыболовству и сохранению водных биологических ресурсов» («Севкаспрыбвод») показывают, что с 2004 по 2010 г. добыча крупных пресноводных (сазан, судак, щука, сом) снизилась с 29 629,2 до 18 405,162 т. В то же время вылов менее ценных рыб, таких как красноперка, карась, лещ, густера, окунь имеет положительную тенденцию к увеличению объемов. С 2005 по 2010 г. объем вылова увеличился с 10 038,5 до 15 501,096 т, причем наибольшую численность в группе мелких пресноводных имеют красноперка и карась. Такая рыба не находит достаточного спроса у населения, а также малопригодна для производства рыбных продуктов с использованием традиционной технологии приготовления. Однако такие малоиспользуемые частиковые виды рыб, как карась и красноперка могут служить источником полноценного рыбного белка. Рыба является сырьем с высоким содержанием полноценных белков и хорошо сбалансированным составом аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, включая уникальные эйкозопентаеновую и докозогексаеновую, минеральных веществ и витаминов. Полиненасыщенные жирные кислоты защищают организм от сердечной недостаточности. Особое значение имеет метионин, относящийся к противосклеротическим веществам [1]. При использовании белков в качестве обогатителей, наполнителей и функциональных ингредиентов имеют значения такие функциональные свойства белков, как водо- и жиросвязывающая способность, адгезионные свойства, значения рН и буферная емкость, образование вязкоупругоэластичных масс и гелей. Поэтому при разработке технологии новых поликомпонентных продуктов целесообразно изучить фракционный состав белкового компонента, обусловливающего физико-химические и реологические свойства пищевых систем. В мышечной ткани содержатся саркоплазматические белки, к которым относятся миофибриллярные белки (миозин, актин, актомиозин и др.), белки межфибриллярной плазмы (миоген, альбумин, глобулин и др.), а также белки сарколеммы – оболочки мышечного волокна и связанной с ней соединительной ткани эндомизия и перемизия (коллаген, эластин), белки ядра мышечного волокна (нуклеопротеиды, фосфопротеиды) [2]. В состав мяса рыб, как и теплокровных животных, входят главным образом простые, преимущественно солерастворимые белки типа глобулинов – миозин (группа родственных белков – миозинов), актин, актомиозин и в небольшом количестве тропомиозин, глобулин Х. Эти белки образуют миофибриллы мышечных клеток и в сумме составляют более половины всех белковых веществ мяса рыб [3]. Наиболее важным из всех мышечных белков является миозин ввиду его количественного преобладания и особых биологических свойств – наличия ферментной аденозинтрифосфатной активности и способности при определенных условиях соединяться с актином, образуя комплекс актомиозина. Последний обусловливает сокращение мышц во время механической работы и при посмертном окоченении. Ферментной активностью, кроме миозина, обладает миоген, катализирующий окислительные превращения углеводов (гликогена и гексозы). Следующую, наиболее значительную фракцию белков, составляющую до 20–25 % всех белковых веществ, представляют экстрагируемые водой белки типа альбуминов – миоген (миоген А и Б) – 6–8 %, миоальбумин – 7 %, входящие также в состав саркоплазмы. Большинство из саркоплазматических белков являются ферментами и ускоряют биохимические процессы при аккумулировании и переработке рыбного сырья. Помимо указанных белков в состав мышечных волокон входят нерастворимые в воде и растворах нейтральных солей, но растворимые в слабых растворах щелочей и кислот нуклеопротеиды (белки клеточных ядер) и другие сложные белки. Нуклеопротеиды состоят из простых белков – гистонов или протаминов, фосфорной кислоты, углевода – рибозы или дезоксирибозы и пуриновых (аденин, гуанин) или пиримидиновых (цитозин, урацил, тимин) оснований. Ранее денатурированные белки миофибрилл и саркоплазмы, извлекаемые раствором щелочи, ошибочно относили к особой группе белков – миостроминов [4]. В мясе рыб содержится также небольшое количество нерастворимых в воде, растворах солей, щелочей и кислот белковых веществ (протеиноидов), входящих в состав сарколеммы мышечных волокон и соединительной ткани (миосепт и эндомизия). Эти вещества, называемые обычно белками стромы или соединительнотканными белками, представлены в основном коллагеном. При кипячении в воде он переходит в клей или глютин, чем объясняется некоторая клейкость (липкость) отваренного мяса свежей рыбы, а также застудневание рыбных отваров. У костистых рыб коллаген составляет 2–4 % всех белковых веществ мяса, у некоторых видов – до 5–7 % (судак, щука и др.). В мясе хрящевых рыб содержится 8–10 % коллагена всех видов белков. Белки мяса рыб отличаются по своему составу от белков мяса наземных животных высоким содержанием миофибриллярных белков и низким содержанием белков стромы [5]. Помимо белковых веществ, в мышечной ткани рыбы всегда присутствуют азотистые небелковые соединения, представляющие собой продукты постоянного превращения (метаболизма) белков. Одни белки распадаются, другие видоизменяются, третьи синтезируются, и при этом выделяются отдельные фрагменты белков, содержащие азот и получившие название экстрактивных веществ. Они извлекаются теплой водой из тканей рыбы. Содержание их невелико – 10–20 % общего азота рыб разных видов. Однако они существенным образом влияют на органолептические характеристики (вкус, запах) рыбы, способствуют ферментативной активности пищеварительных соков организма человека при потреблении рыбы [5]. Белковые вещества мышечной ткани не только влияют на пищевую и биологическую ценность мяса, но и предопределяют состояние физико-химических, структурно-механических и технологических показателей сырья (липкость, вязкость, водосвязывающая способность, рН и т. д.) и готовой продукции (сочность, нежность, выход) [3]. Рядом российских ученых для оценки функциональных свойств рыбного сырья предложены различные критерии и коэффициенты [6–8]. Особый интерес, на наш взгляд, при производстве рыбного фарша и продукции из него представляет изучение взаимосвязи эффективной вязкости и химического состава. В [7] для оценки консистенции рыбного фарша предложено использовать эффективную вязкость, зависимость которой от химического состава характеризует комплексный критерий химического состава рыбного фарша К. Л. С. Абрамовой с соавторами для характеристики структурно-механических свойств фаршевых изделий предложена классификация рыбного сырья по способности к образованию вторичной структуры в процессе технологической обработки. В качестве классификационного фактора принят коэффициент структурообразования Кст, являющийся доминантной характеристикой структурообразующих свойств рыбного сырья. При Кст < 0,2 фаршевые изделия имеют однородную фаршевую структуру, при 0,3 > Кст > 0,2 – слабую слоистую структуру, при Кст > 0,3 – слоистую структуру. Согласно данной классификации рыбное сырье может быть разделено на две группы: сырье, образующее коагуляционные структуры (Кст > 0,2), и сырье, образующее коагуляционно-конденсационные структуры (Кст < 0,2) [6]. В соответствии с вышеизложенным целью исследований являлось изучение влияния химического состава и фракционного распределения белков мышечной ткани рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна на его структурно-механические и реологические свойства. Материалы и методы исследования Объектами исследования служили недоиспользуемые красноперка (Scardinius erythrophthalmus) и серебристый карась (Carassius auratus) осеннего вылова. Определение химического состава (вода, белок, жир, минеральные вещества) и водоудерживающей способности (ВУС) осуществляли стандартными методами по ГОСТ 7636-85 [9]. Содержание азота водорастворимого (ВА), солерастворимого (Nсол) и щелочерастворимого (Nщ) определяли методом экстракции белков водой, 7 %-м раствором NaCl и 0,05 %-м раствором NaOH в течение 3 суток с последующей минерализацией экстракта и отгонкой по методу Кьельдаля. Определение небелкового азота (НБА) осуществляли осаждением белков раствором трихлоруксусной кислоты с последующей минерализацией и отгонкой по методу Кьельдаля [3]. Для характеристики функционально-технологических свойств фаршей рассматриваемых видов рыбного сырья нами был определен фракционный состав белков и рассчитаны следующие показатели – условный белковый коэффициент Кб, представляющий отношение содержания азота солерастворимой фракции белка к азоту водорастворимой фракции; коэффициент структурообразования Кст – отношение содержания азота солерастворимой фракции белка к общему содержанию азота, характеризующий структурообразующие свойства рыбного сырья. Сырье, имеющее Кб < 1 и Кст < 0,2, соответствует фаршу с низкой способностью к формованию; сырьё с Кб > 1 и Кст > 0,2 позволяет изготовлять фарш с хорошей формуемостью и ВУС. Рассчитывались также коэффициенты обводнения белка (КБВ = Б/В) и жира (КЖВ = Ж/В) [6]. Эмульгирующую способность определяли по методике, описанной Л. В. Антиповой и др. [10]. Реологические характеристики фаршей определяли в соответствии с ГОСТ Р 50814-95 [11]. Для определения предельного напряжения сдвига (ПНС) рыбных фаршей использовали пенетрометр-автомат ПМДП с набором инденторов. Предельное напряжение сдвига Qo, Па, определяли по зависимости П. А. Ребиндера: Qo = К × m/h2, где К – константа используемого индентора – 2,13 Н/кг; m – рабочая масса подвижной части прибора – 0,1 кг; h – максимальная глубина погружения индентора в продукт при заданной массе m, когда наступает равновесие сил тяжести и сопротивления измеряемого объекта, м. Расчет показателей, характеризующих реологические свойства объектов исследования, таких как критерий химического состава К и комплексный коэффициент химического состава Ку, проводился по методикам, разработанным В. Д. Косым и др., при минимальном значении градиента скорости, составляющего 0,23 мин-1 [7]. Результаты исследований и их обсуждение Общеизвестно, что разработка рецептур поликомпонентных продуктов на основе рыбного сырья и их оптимизация предполагают исследование химического состава, физико-химических, структурно-механических, реологических и технологических показателей качества сырья. Реологические свойства фаршевых систем в значительной мере предопределяются составом мышечных белков и их строением, а также содержанием макросоединений [9]. Исходя из этого, мы изучили химический состав мышечной ткани недоиспользуемого рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна (табл. 1). Таблица 1 Химический состав мышечной ткани недоиспользуемого рыбного сырья Вид рыб Содержание, % воды белка жира минеральных веществ Карась 76,0 ± 0,2 18,3 ± 0,1 4,5 ± 0,1 1,2 ± 0,1 Красноперка 78,0 ± 0,2 17,6 ± 0,2 2,7 ± 0,2 1,5 ± 0,1 Согласно данным табл. 1, мышечная ткань исследуемых объектов может быть отнесена к сырью, для которого характерно достаточно высокое содержание белка – от 17,6 до 18,3 %. По содержанию жира красноперку можно отнести к тощим рыбам – до 3 % жира, а серебряного карася – к объектам со средней жирностью – от 3 до 5 % жира. Содержание минеральных веществ в мышечной ткани исследуемых объектов практически одинаково и не зависит от вида рыб. Взаимосвязь содержания жира и воды общеизвестна. Количественное соотношение в мясе между отдельными компонентами (белок, жир, минеральные вещества) влияет на его строение и реологические свойства: чем выше коэффициент обводнения, тем нежнее консистенция фарша и выше его водянистость. Увеличение коэффициента обводнения указывает на наличие в тканях воды, непрочно связанной с гидрофильными белковыми комплексами и плохо удерживаемой ими. В свою очередь, повышение жирности приводит к уменьшению коэффициентов обводнения белка и жира [4]. При исследовании соотношения белковых веществ необходимо обратить внимание на содержание солерастворимых белков (миозин, актин, актомиозин и др.), которые характеризуются полной биологической полноценностью и отличаются высокой влагоудерживающей способностью. Высокое содержание гигроскопичных белков объясняет причину невысокой потери влаги при термической обработке рыбы, что и обеспечивает достаточно высокую сочность и усвояемость кулинарных изделий из рыбы. Кроме того, солерастворимые белки определяют эластичность и способность фарша к гелеобразованию [2, 4]. Для оценки возможности взаимосвязи химического состава и функционально-технологических свойств рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна нами было исследовано фракционное распределение белков мышечной ткани (табл. 2). Анализ данных табл. 2 показал, что у карася содержание солерастворимого азота (Nсол) на 8 % больше, чем у красноперки, миозина (Nгл) содержится в мышечной ткани карася на 11 % больше, чем в мышечной ткани красноперки. На основании полученных данных можно сделать вывод, что у карася выше эластичность фарша, ВУС и способность к гелеобразованию. Это же подтверждают расчетные коэффициенты обводнения белка и жира. По степени обводнения белка и жира мышечная ткань красноперки относится к сырью с суховатой и плотной структурой, а мышечная ткань карася – сочная и нежная. Такое различие в структуре обусловлено, на наш взгляд, тем, что мышечная ткань карася отличается более высоким содержанием жира. Нами установлено, что в мышечной ткани красноперки содержится щелочерастворимого азота (Nщ) 84,2 %, а в мышечной ткани карася – 90,5 %, в том числе саркоплазматических белков, относящихся к водорастворимым белкам, в мышечной ткани карася содержится 19,7 % от общего азота (ОА), а в мышечной ткани красноперки – 22,8 % от ОА. Такое высокое содержание Nщ объясняется тем, что в слабых растворах щелочей хорошо растворяются все белки миофибрилл и саркоплазмы. Содержание белков стромы (Nнер) в мышечной ткани красноперки на 5 % больше, чем в мышечной ткани карася. Вследствие того, что при кипячении белки стромы переходят в глютин, липкость отваренного мяса и студнеобразование рыбного отвара из красноперки будут немного выше, чем у карася. Увеличение массы соединительной ткани усиливает плотность мяса, а её уменьшение делает мясо более нежным [4]. Сравнение коэффициентов обводнения белка и жира с количественным содержанием белков стромы (табл. 2) подтверждает, что мясо карася имеет более нежную и сочную консистенцию, чем мясо красноперки. Таблица 2 Фракционный состав белков и критериальные показатели мышечной ткани рыбного сырья осеннего вылова Вид рыб Содержание, мг/100 г фарша Кб Кст КБВ КЖ/В ОА НБА ВА Nсол Nгл Nал Nнер Nщ Красноперка 2 816 ± 5,6 220 ± 5 643 ± 8 1 308 ± 8 665 ± 5 423 ± 5 444 ± 5 2372 ± 8 2,0 0,46 0,225 0,035 Карась 2 928 ± 2,9 283 ± 5 578 ± 9 1 594 ± 6 1 016 ± 5 295 ± 6 276 ± 4 2652 ± 5 2,75 0,54 0,241 0,057 Результаты изучения фракционного состава мышечной ткани исследуемых видов рыб позволили нам рассчитать коэффициент структурообразования Кст и условный белковый коэффициент Кб. Согласно данным табл. 2, фарши из исследуемых объектов являются сырьем с хорошей формуемостью и консистенцией. Для мышечной ткани карася Кст больше на 14,8 %, а Кб больше на 27,3 %, т. е. фарш из карася обладает более высокими реологическими свойствами. Таким образом, продукты, полученные на основе фарша из карася и красноперки, будут иметь коагуляционные структуры, т. е. слоистую структуру, имитирующую мышечную ткань рыбы. Безусловно, различия в химическом составе сырья значительно сказываются на физико-химических, биохимических и реологических показателях рыбы и фарша из нее и должны рассматриваться во взаимосвязи при изготовлении рыбной продукции. Особый интерес при производстве фарша и продукции из него представляет влияние химического состава на структурно-механические характеристики [7, 8], поэтому нами было определено ПНС фаршей из малоиспользуемого сырья осеннего вылова, рассчитаны критерии химического состава К и Ку, эффективная вязкость η и ηу (табл. 3). Таблица 3 Структурно-механические и реологические характеристики рыбных фаршей Вид рыб ПНС, Па К, доли единицы Ку, доли единицы η, Па × с ηу, Па × с Эмульгирующая способность, % ВУС, % Карась 483,0 ± 10,5 2,53 2,79 1 602,4 1 623,4 37,0 ± 0,5 75,8 ± 0,3 Красноперка 603,0 ± 9,0 3,2 3,46 1 656,0 1 676,8 32,0 ± 0,5 71,5 ± 0,3 Рассмотрим взаимосвязь химического состава и структурно-механических и реологических характеристик (табл. 3). Для этого нами были рассчитаны критерии химического состава исследуемых фаршей, которые находятся в пределах 2,4 ≤ К ≤ 15, что позволяет констатировать небольшое изменение эффективной вязкости рыбного фарша в зависимости от химического состава. Полученные значения эффективной вязкости и уточненной эффективной вязкости для фаршей из карася и красноперки находятся в близких пределах, поэтому можно сделать вывод, что фарши из исследуемых объектов будут обладать близкими структурно-механическими характеристиками. Согласно классификации рыбного фарша по химико-технологическим и реологическим характеристикам, т. е. по критериям химического состава и характеру изменения эффективной вязкости [7, 8], фаршевые системы из исследуемого рыбного сырья относятся к группе фаршей из высокобелковых маложирных рыб с высокой стабильной консистенцией. В ходе определения нами ПНС фаршей исследуемых объектов оказалось, что, по классификации Г. В. Масловой, данные виды рыб способны образовывать фарш как с суховатой и плотной структурой (красноперка), так и с нежной и сочной структурой (карась). Изучение ВУС и эмульгирующей способности показало, что эмульгирующая способность фарша из карася выше на 5 %, а ВУС выше на 4,3 %. На наш взгляд, это обусловлено тем, что у карася коэффициенты обводнения белка и жира выше, чем у красноперки. Таким образом, ПНС и эффективная вязкость фаршей, эмульгирующая способность и коэффициент структурообразования, а также коэффициенты обводнения белка и жира, фракционное распределение белков мышечной ткани исследуемых объектов коррелируют между собой, что подтверждает взаимосвязь химического состава со структурно-механическими и реологическими свойствами мышечной ткани исследуемых недоиспользуемых объектов. Заключение Таким образом, исследования показали, что химический состав и фракционное распределение белков мышечной ткани влияют на функционально-технологические свойства, а именно на ВУС и эмульгирующую способность, гелеобразование, эластичность, формуемость, структуру фарша и студнеобразование рыбного отвара. Изучение химического состава, ПНС, ВУС и эмульгирующей способности, коэффициентов обводнения белка и жира, белкового коэффициента, коэффициента структурообразования, критериев химического состава К и Ку, эффективной вязкости η и ηу, фракционного распределения белков мышечной ткани карася серебристого и красноперки позволяет предполагать, что фаршевая продукция из исследуемого рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна будет обладать хорошей формуемостью и реологическими свойствами. Анализ значений эффективной вязкости фаршей из карася и красноперки, согласно которому они находятся в близких пределах, позволяет сделать вывод, что фарши из исследуемых объектов будут обладать близкими структурно-механическими характеристиками. В то же время расчет коэффициентов структурообразования и определение эмульгирующей способности показали, что фаршевая продукция из карася серебристого и красноперки будет иметь слоистую структуру, поэтому для повышения эмульгирующей способности, улучшения структурно-механических и реологических характеристик фаршей, на наш взгляд, необходимо предусмотреть биотехнологическую обработку фаршей, основанную на автопротеолизе.
Список литературы

1. Бредихина О. В., Новикова М. В., Бредихин С. А. Научные основы производства рыбопродуктов. - М.: КолосС, 2009. - 152 с.

2. Пищевая химия / А. П. Нечаев, С. Е. Траубенберг, А. А. Кочеткова и др.; под ред. А. П. Нечаева. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 640 с.

3. Лазаревский А. А. Технохимический контроль в рыбообрабатывающей промышленности. - М.: Пищепромиздат, 1955. - 512 с.

4. Скурихин И. М., Нечаев А. П. Все о пище с точки зрения химика: справ. издание. - М.: Высш. шк., 1991. - 288 с.

5. Биотехнология морепродуктов / Л. С. Байдалинова, А. С. Лысова, О. Я. Мезенова и др. - М.: Мир, 2006. - 560 с.

6. Абрамова Л. С., Рехина Н. И., Агапова С. А. Структурообразование в фаршевых системах // Рыбное хозяйство. - 1989. - № 4. - С. 87-90.

7. Косой В. Д. Инженерная реология: учеб. пособие для лабораторных и практ. занятий. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 664 с.

8. Маслова Г. В., Маслов А. С. Реология рыбы и рыбных продуктов. - М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981. - 216 с.

9. ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа / Взамен ГОСТ 7636-55; ГОСТ 13893-68; ГОСТ 13929-68; введ. 01. 01. 86. - М.: Изд-во стандартов. - 87 с.

10. Антипова Л. В., Глотова И. А., Рогов И. А. Методы исследования мяса и мясных продуктов. - М.: Колос, 2001. - 376 с.

11. ГОСТ Р 50814-95. Мясопродукты. Методы определения пенетрации конусом и игольчатым индентором. Введ. 01.08.96. - М.: Госстандарт России. - 8 с.


Войти или Создать
* Забыли пароль?