Обоснование режимов тепловой обработки полуфабриката из ската звездчатого при производстве рыбной кулинарной продукции функционального назначения

Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденная распоряжением Правительства РФ от 17 апреля 2012 г. N 559-р одной из основных задач пищевой и перерабатывающей промышленности России называет развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических пищевых продуктов [1].

В рамках реализации данной задачи применительно к рыбной отрасли одним из наиболее перспективных направлений представляется разработка и совершенствование технологий рыбной кулинарной продукции функционального назначения из водного сырья.

Согласно ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» функциональным считается пищевой продукт, предназначенный для регулярного употребления в составе пищевого рациона всеми возрастными группами здорового населения, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.

С учетом изложенного выше, актуальную цель проводимых исследований представляет разработка технологий рыбных кулинарных продуктов функционального назначения на основе использования ската звездчатого (Raja radiata) - нетрадиционного промыслового объекта Северного бассейна, богатого эссенциальными, микро- и макронутриентами.

К особенностям химического состава хрящевой ткани ската относится большое содержание в ней протеогликанов, среди которых и компонент хряща ската - кислый мукополисахарид - хондроитинсульфат, который активно применяется в комплексной терапии для успешного лечения новообразований сосудов и воспалительных заболеваний костной и хрящевой ткани человека различной этиологии. Последнее обстоятельство позволяет при установлении достаточно высокого содержания хондроитинсульфата в готовой кулинарной продукции из ската звездчатого однозначно рассматривать ее как продукцию функционального назначения, способную сыграть важную роль в профилактике у российского потребителя сосудистых онкозаболева ний и воспалительных заболеваний опорнодвигательного аппарата.

Таким образом, использование ската звездчатого в техн ологии рыбной кулинарной продукции, обоснованно и целесообразно.

Для достижения поставленной цели исследований были сформулированы следующие задачи:

• -    установить нормы отходов и потерь при первичной обработке сырья - ската звездчатого;

• -    разработать технологические схемы производства рыбной кулинарной продукции функционального назначения на основе использования мышечной ткани и хрящей ската звездчатого;

• -    обосновать режимы первичной тепловой обработки (ПТО) разделанного полуфабриката ската звездчатого с целью эффективного удаления мочевины;

• -    обосновать режимы финальной тепловой обработки (ФТО) полуфабриката ската звездчатого при изготовлении широкого ассортимента вторых рыбных блюд в потребительской упаковке с целью минимизации потерь ценных пищевых компонентов и сохранения биологической ценности готового продукта.

Результаты экспериментов по изучению размерно-массового состава ската звездчатого с целью обоснованию норм отходов и потерь при разделке представлены в таблице 1.

Таблица 1

Размерно-массовый состав ската звездчатого

Показатель	Единица измерения	Содержание показателя
Масса целой рыбы	г	1112,6±103,65
Плавники	% от массы целой рыбы	8,9±0,29
Крылья		28,4±2,67
Внутренности		14,3±2,61
Голова		19,3±1,72
Тело 1		24,2±3,04
Хвостовой плавник		3,2±0,72
1 тушка без крыльев и хвостового плавника

Эксперимент проводился на мороженом сырье, использовали неразделанный скат по ТУ 9261-028-00038155 «Скат мороженый полуфабрикат для промышленной переработки».

Основным препятствием для промышленной переработки ската звездчатого на пищевые цели является высокое содержание мочевины (в количестве от 1,2 до 2 %) в мышеч- ной ткани в силу особенности обмена веществ у хрящевых рыб. Повышенное содержание карбамида придает мясу горьковатый привкус и является причиной появления аммиачного запаха при тепловой обработке или при хранении готовой продукции. Часть карбамида можно удалить путем отмочки мяса в воде или путем посола в растворах поваренной соли концентрацией выше 10 %. В готовом продукте, по мнению исследователя Скачкова В.П., допускается до 1,2 % карбамида. Эта концентрация является пороговой, и ее превышение приводит к ухудшению вкуса и консистенции продукта. Таким образом, решение технологической задачи удаления мочевины из мышечной ткани ската является ключевой задачей разработки любой пищевой технологии его переработки, в том числе технологии кулинарной продукции [2-4].

Исходя из свойств мочевины, целесообразно предположить, что эффективным способом ее удаления из мышечной ткани ската будет тепловое разложение при температуре выше 60 °С, что возможно при ПТО.

С целью обоснования способа удаления мочевины из мышечной ткани ската на этапе ПТО эксперименты проводили для двух способов - бланширования в воде и водяным паром. Бланширование в воде температурой 9698 °С проводили для двух вариантов гидромодуля - при соотношении рыба:вода 1:1 и 1:2. Эксп ериментально определяли потери массы при разных способах бланширования, а также оценивали полноту удаления мочевины по изменению содержания различных форм азота (небелкового (НБА, %), аминного (АА, %) и азота летучих оснований (АЛО, мг%)). Результаты эксперимента приведены в табицах 2-4.

Таблица 2

Результаты эксперимента по обоснованию способа и режимов ПТО ската звездчатого

Способ ПТО	л н о и 5 о § К	л о к	cd rg- В ей о к X а В m
Бланширование водой,	1,0	14,25	92,61
рыба:вода 1:1	2,5	14,42	85,58
Бланширование водой, рыба:вода 1:1	1,0	14,61	85,39
Бланширование паром	3,0	8,13	91,87
	5,0	14,84	85,16

Как показали эксперименты, потери массы при бланшировании водой и паром в течение 5 минут существенно не различаются. Однако при обработке паром в течение 5 минут имеет место ухудшени е органолептических свойств полуфабриката (размягчение мышечной ткани) и недопустимо высокие потери жира. Поэтому данный режим отклонен.

Таблица 3

Результаты экспериментов по обоснованию способа и режимов ПТО ската заездчатого с целью оптимизации потерь жира при ее выполнении

Способ ПТО	Массовая доля жира, %		1^ S О К н Ри К -и н к S Я	42 Н    хо О щ cd cd м 6 и
	до ПТО	после ПТО
Бланширова-ние водой (соотношение рыба:вода 1:1) 1 мин	0,39	0,38	2,56	97,44
Бланширова-ние водой (соотношение рыба:вода 1:2) 1 мин	0,39	0,38	2,56	97,44
Бланширование паром 3 мин	0,39	0,18	46,15	53,85
Бланширование паром 5 мин	0,39	0,21	53,85	46,15

Таблица 4

Результаты экспериментов по обоснованию способа и режимов ПТО ската звездчатого с целью оптимизации потерь белка

Способ ПТО		И CD 2 U Ри в о	Истинный протеин ИП, %		ю О s h РиК Н к	42 О 5 Он с X 5 О й V CD ю
			до ПТО	после ПТО
5S О о GQ CD К cd GQ О & а И cd	1:1	23,50	15,69	14,31	8,79	91,21
	1:2	22,06	14,38	13,00	9,59	90,41
о я 1« g И GQ		25,38	17,63	15,75	10,66	89,34

Сравнение оставшихся трех режимов для двух способов бланширования показало, что целесообразно рекомендовать в качестве основного способа ПТО крыльев ската бланширование водой при соотношении рыба:вода 1:1 в течение 1 минуты. Данный способ и режим обеспечивают хорошее качество полуфабриката с учетом его последующей обработки и приемлемые потери массы и жира.

Анализ данных, приведенных в таблице 4, позволяет сделать вывод о том, что потери белка при бланшировании разными способами и при различных технологических режимах отличаются несущественно.

Интересен анализ изменений соотношения разных форм азота в мышечной ткани ската звездчатого при различных способах ПТО. Эксперименты показали, что в процессе бланширования активно протекает гидролиз белка, о чем свидетельствует рост показателя АА при всех его способах: от 0,160 и 0,165 % при бланшировании водой в течение 1 минуты (соотношение рыба:вода 1:1 и 1:2 соответственно) до 0,178 % при бланшировании паром в течение 5 минут. Это свидетельствует о некотором более значительном снижении биологической ценности белка рыбы при бланшировании паром по сравнению с бланшированием водой. Относительно первичного содержания АА в рыбе (100 %) максимальный рост составляет + 4,71 % при бланшировании паром против 3,03 % при бланшировании водой.

Косвенно этот вывод подтверждается экспериментальными данными по определению небелкового азота в полуфабрикате до и после ПТО. Так, рост содержания НБА относительно его первичного содержания в полуфабрикате до ПТО составляет максимально 24,19 % при бланшировании паром в течение 5 минут. При бланшировании водой в течение 1 минуты вне зависимости от соотношения рыбы и воды рост показателя НБА составил всего 17,56 и 17,88 % с незначительным расхождением в пределах статистической погрешности.

Анализ полученных в ходе экспериментов данных показал, что наиболее оптимальным с точки зрения сохранения высокой биологической ценности полуфабриката и минимизации потерь массы, является режим бланширования водой при температуре от 96 до 98 °С в течение 1 минуты при соотношении рыба : вода 1:1. Бланширование паром в течение 5 минут дает полуфабрикат, пригодный для последующей разделки, однако его биологическая ценность ниже.

Обоснование способа и режимов ПТО ската звездчатого (Патент РФ на изобретение № 2495599) позволило разработать технологии изготовления широкого ассортимента рыбной кулинарной продукции (рыба заливная, в желе, рыбные зельцы и студни в потребительской упаковке; рыба запеченная с гарниром в соусах в потребительской упаковке в ассортименте; пельмени рыбные замороженные «Трескачи»; пироги и пирожки печеные с рыбной начинкой).

Обоснование режимов ФТО при изготовлении кулинарной продукции из ската звездчатого проведено для продукции «рыба запеченная с гарниром в соусе в потребительской упаковке» (форма для запекания из пищевого алюминия с крышкой вместимостью 350 см ³ ). На этапе ФТО (запекание) имеет место снижение биологической ценности готовой продукции, поэтому необходима разработка режимов, позволяющих его минимизировать. После соединения компонентов продукта «Скат, запеченный с картофелем и грибами в сливочном соусе» запекание осуществляется горячим воздухом при температуре 200-220 °С в течение 20 минут.

Результаты экспериментального исследования изменений массы и химического состава полуфабриката на этапе ФТО обработки приведены в таблице 5.

Таблица 5

Результаты экспериментов по обоснованию режимов ФТО (запекание) кулинарной продукции из ската звездчатого с целью оптимизации потерь при обработке

о	ИП, %		н О о Н 6 о о 5 Н =: А в в в g А ^ В Д cd S 5 8 Ю о 5 о н 1 о 9 к S к	О н е S о X о и	к о н Н о е Н Ы 6 в в. * в В cd Kt а о В и S о К О А В g О к *	О н е к а в cd а о X о и
	О н е о Kt	О н е ч о К
1	6,88	6,38	7,27	92,73	3,85	96,15
2	8,50	8,19	3,65	96,35	-	-
3	7,88	7,81	0,9	99,10	11,15	88,85
Продукт 1 - скат, запеченный с картофелем и грибами в сливочном соусе; продукт 2 - треска с добавлением ската (в соотношении 1:1), запеченная с картофелем и грибами в сливочном соусе; продукт 3 - треска, запеченная с картофелем и грибами в сливочном соусе.

Анализ приведенных данных позволяет сделать вывод о том, что потери белка для кулинарной продукции, изготовленной по разработанной рецептуре с добавлением мяса ската звездчатого и без него, отличаются существенно. Продукция, изготовленная из трески атлантической с добавлением мяса ската звездчатого, занимает промежуточное положение по потерям белка при запекании. При этом содержание белка (ИП) максимально в готовой кулинарной продукции из трески атлантической с добавлением мяса ската звездчатого, что свидетельствует о ее максимальной биологической ценности по сравнению с продукцией только из ската звездчатого и продукцией только из трески атлантической.

Интересен анализ изменений соотношения разных форм азота в готовой продукции в зависимости от рецептуры. Так, эксперименты показали, что в процессе запекания активно протекает гидролиз белка в продукции из ската и трески, о чем свидетельствует рост показателя АА после запекания на 17,8 и 7,5 % от исходного содержания (до ФТО) соответственно. Гидролиз белка в продукции из трески протекает менее активно, о чем свидетельствует рост показателя АА после запекания всего на 4,25 % от исходного содержания (до ФТО). Косвенно этот вывод подтверждается экспериментальными данными по определению НБА в продукте до и после запекания. Так, рост содержания НБА относительно его исходного содержания (до ФТО), составляет максимально 31,25 % в продукции из трески с добавлением мяса ската, в продукции из ската этот показатель растет на 20,5 %. Минимальный рост НБА наблюдается в продукции из трески 12,5 %.

Оптимальное решение задачи оптимизации рецептур по четко обозначенным критериям может быть достигнуто с помощью ее формализованного математического описания -математической модели, отражающей в аналитическом виде множество функциональных связей между технологическими, экономическими и другими параметрами сырьевых компонентов, требуемыми характеристиками готовой продукции (целевая функция) и рядом ограничений, вытекающих из нормативной и технической документации.

Предложено решение задачи оптимизации рецептур кулинарной продукции по критерию достижения ее максимальной биологической ценности на основе известных данных об общем химическом и аминокислотном составе рецептурных компонентов, включая ска та звездчатого, с использованием программы для работы с электронными таблицами в программной среде MS Exel. Результаты расчета представлены в таблице 6.

Биологическую ценность белка готовой кулинарной продукции оценивали по следующим показателям: коэффициент утилитарности аминокислотного состава белка, доли единицы (д.е.); показатель избыточности содержания незаменимых аминокислот, г/100 г белка; коэффициент сопоставимой избыточности белка, г/100 г белка; биологическая ценность белка (БЦ), %; коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС), %.

Все показатели в представленном перечне определяются при условии известного аминокислотного состава готовой продукции. Очевидно, что многократное экспериментальное определение аминокислотного состава продукции для множества вариантов рецептур с целью их оптимизации по критерию достижения максимальной биологической ценности представляет очевидные трудности, справиться с которыми позволяют современные средства автоматизированного проектирования многокомпонентных продуктов питания.

Оптимальное решение задачи оптимизации рецептур по четко обозначенным критериям может быть достигнуто с помощью ее формализованного математического описания -математической модели, отражающей в аналитическом виде множество функциональных связей между технологическими, экономическими и другими параметрами сырьевых компонентов, требуемыми характеристиками готовой продукции (целевая функция) и рядом ограничений, вытекающих из нормативной и технической документации.

Предложено решение задачи оптимизации рецептур кулинарной продукции по критерию достижения ее максимальной биологической ценности на основе известных данных об общем химическом и аминокислотном составе рецептурных компонентов, включая ската звездчатого, с использованием программы для работы с электронными таблицами в программной среде MS Exel. Результаты расчета представлены в таблице 6

Разработанная методика предполагает использование для расчета содержания в продукте незаменимых аминокислот экспериментально, установленных потерь массы и белков на всех этапах тепловой технологической обработки, что значительно повышает точность расчета.

Таблица 6

Показатели биологической ценности кулинарной продукции «Вторые рыбные обеденные блюда»

Про-дукт 1	Показатели биологической ценности белка готового продукта
	1	2	3	4	5
1	0,72	4,56	3,76	89,24	10,76
2	0,73	5,94	5,12	96,13	3,87
3	0,73	7,35	6,66	98,67	1,33
1    -    Коэффициент утилитарности аминокис лотного состава белка U, д. е.; 2    -    Показатель избыточности содержания незаменимых аминокислот, г/100 г белка; 3    -    Коэффициент сопоставимой избыточно сти белка, г/100 г белка; 4    -    Биологическая ценность белка, %; 5    -    КРАС, %

В образцах разработанной готовой кулинарной продукции содержание хондроитинсульфата колеблется от 22 до 24 мг на 100 г