Разработка нового вида вареных колбасных изделий с добавлением рыбного сырья

Традиционные мясные вареные колбасные изделия обладают высокой пищевой ценностью. В них содержится значительное количество свиного шпика и большое количество экстрактивных и белковых веществ. Несмотря на все достоинства колбасных изделий, они обладают рядом недостатков. Проблема производства в основном связана с высокой себестоимостью мясного сырья, это актуально, потому что сырье для производства колбасы по большей части закупается за границей [1].

Избыточное употребление колбасных изделий увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний из-за содержания в них большого количества жиров наземных животных, в которых находятся насыщенные жиры и холестерин. В процессе обжарки в продукте конденсируются токсичные продукты пиролиза древесины, в ряде случаев и канцерогенные полициклические ароматические углеводороды. Нитрит натрия, добавляемый как консервант и для придания колбасным изделиям характерной краснорозовой окраски, обладает токсичными свойствами и может приводить к образованию N-нитрозаминов, которые являются высокотоксичными, канцерогенными и мутагенными веществами [2; 3].

Проблема дефицита отечественного мясного сырья в настоящее время решается промышленниками введением в рецептуру колбас вместо значительной части мясной составляющей соевого белка, усилителей вкуса и стабилизаторов консистенции, которые могут вызывать аллергии [3]. Мясожировая часть, обычно достигающая 40 %, теперь снижается вплоть до 5 % [4]. Стоит отметить, что сейчас соевые белковые изоляты получают прежде всего из генномодицированного (ГМ) сырья. Содержание генномодицированной сои в колбасных изделиях составляет от 25 до 95 % от общей массы продукта [4]. Многие вещества ГМ продуктов при поступлении в организм в течение определенного времени, особенно в комбинации с другими трансгенами, даже в относительно небольшом количестве оказывают неблагоприятное воздействие на органы и системы человека [5].

Таким образом, не возникает сомнения в необходимости совершенствования технологии производства колбасных изделий с целью повышения безопасности и качества получаемого мясного продукта.

Цель исследований – решение проблемы безопасности вареных колбасных изделий и разработка нового вида колбасных изделий, а именно мясорыбных сосисок с использованием рыбного сырья: печени трески или ее жира, рыбного фарша или изолята рыбного белка (ИРБ).

Объектами исследования являлись охлажденная свинина, мороженая СВЧ-бланшированная печень трески, мороженый полуфабрикат жира печени трески, выделенный при СВЧ-бланшировании охлажденной печени, изолят рыбного белка из мяса путассу, фарш из путассу, куриные яйца, коптильная жидкость AntonioSilver, томатная паста, лимонная кислота, а также мясорыбные сосиски, изготовленные из данного сырья.

В связи с острым дефицитом биологически полноценного животного белка проблему рационального питания можно решить с помощью использования рыбного сырья, такого как фарш путассу, изолят рыбного белка из мяса путассу и СВЧ-бланшированной печени трески или полуфабриката жира печени трески, которые являются источниками минеральных веществ, витаминов, незаменимых аминокислот, ненасыщенных жирных кислот семейства ω-3 и ω-6, а также обладают высокими пищевыми, лечебно-профилактическими и диетическими свойствами. Согласно стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации [7] необходимо совершенствование технологии производства колбасных изделий с высоким уровнем безопасности. Исходя из этого, создание рецептуры получения качественного мясного продукта с повышенной пищевой и биологической ценностью, а также улучшенными потребительскими показателями качества является перспективным направлением.

Необходимо отметить, что авторами используется способ получения рыбного фарша, который включает разделывание рыбы, отделение мышечной ткани от кожи и костей, измельчение, промывку измельченного мяса водой, обезвоживание. Промывка необходима для улучшения органолептических показателей путем удаления пахучих веществ и веществ, их образующих, а именно низкомолекулярных компонентов азотистых веществ – аммиака, аминов, триметиламиноксидов, свободных аминокислот, а также свободных жирных кислот и альдегидов [8]. Для снижения массовой доли влаги фарш путассу подвергается обезвоживанию, одним из способов которого является сублимационная сушка. При этом в значительной степени сохраняются первоначальные питательные свойства рыбы, ее цвет, вкус и запах, экстрактивные вещества и витамины, активность гормонов и ферментов.

Из тощего рыбного сырья, которое по ряду причин не может быть обработано по традиционной технологии (например сайка и путассу), вырабатывают ценные белковые препараты – изоляты рыбного белка. Организация производства рыбных белковых препаратов и продукции на их основе решает задачу увеличения доли использования мелкой рыбы на пищевые цели и позволяет преодолеть дефицит в белке.

Сухие ИРБ содержат от 88 до 93,5 % белка, что заметно превосходит по этому показателю концентраты рыбного белка и другие аналогичные продукты [9]. ИРБ обладают такими функциональными свойствами, как растворимость в воде, эмульгирующая, пенообразующая, связующая способность и другие [10].

Липиды гидробионтов обладают полезными свойствами, так, например, содержащиеся в них моно-и полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), в особенности группы ω-3, сводят риск сердечно-сосудистых заболеваний к минимуму [11].

В сложившихся условиях производство колбасных изделий с добавлением печени трески, богатой рыбьим жиром, а также жирорастворимыми витаминами группы А (301 МЕ/г печени), D, E (43 мг в 100 г липидов) и водорастворимыми витаминами C и B (включая фолиевую кислоту), не вызывает сомнений [12].

Целесообразно проводить комплексную переработку печени трески, а именно термическую обработку СВЧ-бланшированием с получением полуфабриката пищевого жира и бланшированного полуфабриката печени трески [11]. Собранный жир можно направить на производство ветеринарных, технических, а в ряде случаев – пищевых и медицинских продуктов. Возможно его использование в качестве жировой фракции при производстве нового вида колбасных изделий.

Взамен традиционному копчению актуально использовать коптильные среды, которые обеспечивают наибольшую безопасность готового продукта. Их преимуществом является то, что при их применении снижается количество вредных для здоровья веществ, таких как ПАУ, попадающих в колбасные изделия с дымом в процессе копчения и обжарки.

В данной работе используется лимонная кислота и томатная паста. Лимонная кислота стабилизирует окраску, а томатная паста обеспечивает достаточное цветообразование и улучшение внешнего вида готового мясорыбного продукта за счет содержания в ней красящего пигмента β-каротина.

Материалы и методы

Объектами исследования являются:

• –    мороженная СВЧ-бланшированная печень атлантической трески ( Gadus morhua morhua ), мороженый полуфабрикат жира печени атлантической трески, выделенный при СВЧ-бланшировании, изолят рыбного белка, выделенный из мяса северной путассу ( Micromesistius poutassou ), фарш мяса северной путассу;

• –    мясорыбные сосиски, изготовленные из этого сырья.

В работе использованы стандартизованные методы исследований. Массовую долю влаги определяли высушиванием навески продукта в сушильном шкафу при 100–105 °С, массовую долю поваренной соли – по ГОСТ 9957-2015 ¹ . Содержание белковых веществ устанавливали с помощью автоматического анализатора азота/белка Pro-Nitro A по методу Къельдаля, жира – на аппарате Det-gras N по методу Сокслета, минеральных веществ – в соответствии с ГОСТ 31727-2012 (ISO 936:1998) ² . Кислотное и перекисное число полуфабриката жира печени трески оценивали по ГОСТ 8714-72 ³ .

Органолептические показатели сосисок определяли по ГОСТ 9959-91 ⁴ .

Уровень качества сосисок находили по пятибалльной шкале, специально разработанной для этого вида продукта с учетом коэффициентов значимости.

Для оценки структурно-механических свойств – числа пенетрации – использовался японский прибор Food Checker, принцип которого основан на методе автоматического внедрения шарообразного индентора в образец исследуемого продукта на заданную глубину с фиксацией приложенной нагрузки [13].

Определение водосвязывающей способности мясорыбных сосисок проводилось по [14].

Для нахождения оптимальной рецептуры приготовления мясорыбных сосисок использовали способ планирования эксперимента, включающий статистическую обработку результатов методом нелинейной регрессии [15] с помощью компьютерной программы Datafit 9.0.

Калорийность продукта рассчитывали в соответствии с рекомендациями СанПиН 2.3.2.1078-01 ⁵ .

Экспериментальная часть работы выполнена на базе научно-исследовательской лаборатории, микробиологической лаборатории "Центра исследований сырья и продуктов" кафедры технологии пищевых производств (ТПП) и промышленного консервного участка (Н33) учебно-экспериментального цеха Мурманского государственного технического университета (МГТУ).

Результаты и обсуждение

Авторами проведена серия экспериментов по разработке оптимальной рецептуры мясорыбных сосисок из свинины, СВЧ-бланшированной печени трески или ее жира, ИРБ или фарша путассу. Сосиски изготавливались в лаборатории и на оборудовании кафедры технологии пищевых производств.

Общая технологическая схема производства новых колбасных изделий состоит из следующих операций: подготовка мясного и рыбного сырья и компонентов рецептуры; измельчение, перемешивание; приготовление мясорыбной эмульсии; наполнение оболочек эмульсией; созревание; тепловая обработка и охлаждение; упаковывание, маркировка, транспортирование и хранение.

Отличительной особенностью технологии является использование наряду с мясным рыбного белкового и жирового сырья.

Для повышения эффективности исследования проводилась оптимизация рецептуры мясорыбных сосисок с добавлением фарша путассу и жира печени трески. Объективным показателем консистенции является число пенетрации с использованием шарообразного индентора, при измерении которого увеличивается точность измерения в отличие от органолептической оценки. Было решено определить оптимальное значение с помощью регрессионного анализа.

Регрессионный анализ числа пенетрации представлен в табл. 1.

Таблица 1. Регрессионный анализ числа пенетрации сосисок с добавлением фарша путассу и жира печени трески Table 1. Regression analysis of the penetration number for sausage with the addition of minced blue whiting and cod liver oil

№ образца	Среднее значение числа пенетрации, гс	Средний балл по консистенции
1	186	4,5
2	191	4,45
3	202	4,6
4	167	4,45
5	185	4,375
6	212	4,44
7	164	4,38
8	257	3,2
9	111	3,75

Обработка полученных данных позволила получить следующее уравнение регрессии:

Y = a + b · x ² + c · x ³ ,                                                (1)

где коэффициенты регрессии a = 2,254, b = 1,968 10 ^–4 , c = –7,077 ⋅ 10 ^–7 .

График регрессионного анализа представлен на рис. 1.

Рис. 1. Регрессионный анализ Fig. 1. Regression analysis

По результатам определено, что модель адекватна с доверительной вероятностью 0,99. Оптимальное значение показателя пенетрации – 185,4 гс.

С использованием теории планирования эксперимента разработан центральный композиционный план, где варьируемые факторы – соотношение мясо : рыба Х ₁ , количество вносимого жира печени трески Х 2 , функцией отклика является обобщенная численная характеристика качества мясорыбных сосисок Y 0 , включающая значения относительной реологической характеристики Y R1 , %, значения уровня качества Y 2 , %.

Относительная реологическая характеристика У _д1 , %, рассчитывается следующим образом:

( У -У . 1

Y„. = exp —¹--- опт ¹ - 100,

R1      I А^ J где Y1 – показатель пенетрации, гс; Yопт1 – оптимальное значение показателя пенетрации, гс (185,3); ∆Y1 – критическое изменение показателя пенетрации, выше которого наблюдается существенное влияние на консистенцию (20).

Оптимальное значение числа пенетрации соответствует относительной реологической характеристике, равной 100 %; большое отклонение приведет к практически нулевому значению Y _R1 .

Обобщенный показатель качества рассчитывали по формуле:

Y 0 = Y R1 ⋅ K 1 + q ⋅ K 2 ,

где К ₁ и К ₂ – коэффициенты значимости (0,3 и 0,7). План эксперимента представлен в табл. 2.

Таблица 2. План эксперимента Table 2. The experiment plan

№ образца	Соотношение мясо : рыба	Количество вносимого жира печени трески	Относительная реологическая характеристика, %	Уровень качества q , %	Обобщенный показатель качества, Y o
1	2	7	99,88	83	88,06
2	6	7	92,20	89,8	90,52
3	2	13	49,80	88,8	77,10
4	6	13	43,29	86,6	73,61
5	1,72	10	99,98	84	88,79
6	6,83	10	16,83	85,5	64,90
7	4	14,24	32,17	83,3	67,96
8	4	5,76	0,000262	71	49,70
9	4	10	0,000101	71,75	50,23

Было разработано девять рецептур сосисок мясорыбных с жиром печени трески и рыбным фаршем с разными композиционными составами на пять сосисок (табл. 3).

Таблица 3. Композиционный состав мясорыбных сосисок с жиром печени трески и рыбным фаршем, г Table 3. Composition of meat-fish sausages with the addition of cod liver oil and fish minced meat, g

Я Я S3 о £	И Щ я 2 я м я 2 г) Я	а 1 е	g S g-^ ^	и		=в в а 6	и	о н	cd л Он о	§ 8 t^ *	§ Й в & § S «	в =3 Я Н О я
1	142,8	5,96	21,67	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
2	142,8	5,96	11,67	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
3	111,17	13,88	21,6	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
4	111,17	13,88	11,7	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
5	133,3	8,33	16,6	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
6	105,3	15,3	16,6	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
7	145,3	5,3	16,6	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
8	133,3	8,33	9,7	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4
9	133,3	8,33	23,7	5,6	0,6	0,6	0,3	28	22,4	26	2,8	1,4

Обработка полученных данных позволила получить следующее уравнение регрессии:

Y 0 = a + b / x 1 + c / x ₁ ² + d / x 2 + e / x ₂ ² + f / x ₂ ³ ,

где коэффициенты регрессии a = 669,03; b = –452,39; c = 688,65; d = –14807,8; e = 128403; f = –353260.

Поверхность отклика представлена на рис. 2.

Рис. 2. Поверхность отклика Fig. 2. The response surface

Определено, что явного и безусловного максимума нет, но очевидно, что получается хороший продукт, если:

• 1)    уменьшить Х ₁ до минимально возможного (надо исследовать в этой зоне) практически вне зависимости от количества жира;

• 2)    увеличить X ₁ до максимума, но при этом либо уменьшить X ₂ до минимума, либо увеличить до максимума.

Определение уровня качества (табл. 4) отработанных девять рецептур показало, что образец № 2 обладает высоким уровнем качества, q = 89,8 %.

Таблица 4. Уровень качества сосисок мясорыбных с жиром печени трески и рыбным фаршем с разными композиционными составами Table 4. Quality level of meat-fish sausages with cod liver oil and fish minced meat with different compositions

№ образца	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Уровень качества q , %	83	89,8	88,8	86,6	84	85,5	83,3	71	71,75

Дальнейшие физико-химические испытания проводились с образцом под номером 2.

Среднее значение числа пенетрации для девять образцов представлено в табл. 5.

Таблица 5. Среднее значение числа пенетрации Table 5. The average value of the penetration number

№ образца	Среднее значение числа пенетрации, гс
1	186
2	191
3	202
4	167
5	185
6	212
7	164
8	257
9	111

У образца № 2 число пенетрации равно 191, т. е. приближенное к оптимальному значению.

Результаты исследования полуфабриката жира печени трески, выделенного при СВЧ-бланшировании, показали его безопасность и высокое качество (табл. 6).

Таблица 6. Результаты исследования жира печени трески Table 6. Results of studying cod liver oil

Показатель	Результат	По нормативным документам
Кислотное число, мг КОН/г	0,612	не более 4,0
Перекисное число, ммоль (1/2О)/кг	7,55	не более 10

Полученные экспериментальным путем результаты физико-химических исследований характеризуют готовый продукт как обладающий высокой пищевой ценностью за счет сохранения и использования всех полезных свойств основного сырья.

Таблица 7. Результаты физико-химических испытаний мясорыбных сосисок с жиром печени трески и фаршем путассу

Table 7. Results of physical and chemical tests of meat-fish sausages with cod liver oil and minced blue whiting

Показатель	Результат
Массовая доля жира, %	15,5
Массовая доля белка, %	14,9
Массовая доля влаги, %	59,2
Массовая доля золы, %	3,5
Массовая доля небелкового азота, %	0,35
Кислотное число, мг КОН/г	0,16
Перекисное число, ммоль (1/2О)/кг	2,1
ВСС, %	94,8

Содержание основных веществ в получаемых мясорыбных сосисках близко к оптимальному. Соотношение белов и жиров в готовом продукте 1 : 1,04, что согласно теории сбалансированного питания А. А. Покровского [16] соответствует "усредненному" значению необходимого баланса основных нутриентов (белки : жиры) в рационе питания человека.

На рис. 3 представлена диаграмма изменения КМАФАнМ мясорыбных сосисок в процессе хранения при температуре +4…+5 °C.

—■-Рецептура 1

^^^^е Норматив

Рис. 3. Диаграмма изменения КМАФАнМ сосисок в процессе хранения.

Температура хранения +4…+5 °C

Fig. 3. The diagram of changes in QMAFAnM sausages during storage.

The storage temperature is equal to +4…+5 °C

С учетом коэффициента резерва, который для скоропортящихся продуктов при сроках годности до 7 суток составляет – 1,5, установлен срок годности 5 суток при температуре +4…+5 °C.

На основании результатов, полученных при выполнении комплексных исследований, разработаны проекты документов для выпуска сосисок из СВЧ-бланшированной печени трески атлантической или ее жира, фарша путассу или ИРБ, а именно ТУ 10.13.14-062-00471633-2017 "Сосиски мясорыбные с добавлением жира печени трески. Технические условия", ТИ 062-2017 "Технологическая инструкция по изготовлению сосисок мясорыбных с добавлением жира печени трески".

Заключение

Разработана и оптимизирована рецептура мясорыбного колбасного изделия, исследованы образцы, близкие к оптимальным. Определен общий химический состав, энергетическая ценность (225 ккал), структурномеханические показатели. Определены микробиологические характеристики, установлен рекомендуемый срок хранения. Отмечено влияние условий хранения на показатели качества жировой фракции колбасных изделий. Акцентировано внимание на цветообразовании и стабилизации эмульсии. Разработана нормативная документация на данный вид продукта.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект 16-16-00076.