Совершенствование рецептуры рыборастительного полуфабриката с повышенным содержанием клетчатки

Удовлетворение потребностей всех групп населения безопасными, полноценными и высококачественными продуктами питания является важнейшей задачей пищевой промышленности. По медицинским данным около 60 % людей нуждаются в специальных пищевых добавках из-за неблагоприятных условий окружающей среды [1]. Пищевая и биологическая ценность всех продуктов питания, в частности рыбных полуфабрикатов, может быть повышена за счет включения нетрадиционных ингредиентов растительного происхождения [2, 3, 4, 5].

Выбор нетрадиционных растительных компонентов основывается на их химических и физических свойствах, а также на содержании аминокислот, витаминов и микроэлементов. Включение в состав рыборастительного полуфабриката таких ингредиентов, как перловая, ячменная мука и псиллиум, позволяет повысить его пищевую ценность [6].

Ячмень – это зерно, богатое питательными веществами, которое к тому же имеет сбалансированный химический состав. Он содержит большое количество крахмала, белка, витаминов группы В и минералов. Кроме того, ячмень является хорошим источником водорастворимых соединений и пищевых волокон, помогающих пищеварению.

Одним из источников пищевых волокон является псиллиум (psyllium), полученный из шелухи семян растения Plantago ovata. Он является богатым источником пищевых волокон, содержит более 80 % растворимой натуральной клетчатки и часто используется в медицинских учреждениях для лечения желудочно-кишечных расстройств [7–15].

Исследования, проведенные В.И. Чиркиным, И.А. Лазаревым, М.Д. Адацкой, Л.О. Минушкиной показали, что псиллиум обладает способностью усваивать жиры и желчные кислоты, восстанавливает регулярность работы кишечника и оказывает более сильное влияние на общий липидный обмен. Было установлено, что добавка легко переносится и может безопасно использоваться в течение длительного периода времени [9].

Целью исследований было повышение пищевой ценности рыборастительного полуфабриката за счет усовершенствования его рецептуры. Для достижения этой цели исследование было сосредоточено на двух основных задачах: оптимизация рецептуры полуфабриката посредством математического моделирования, а также изучение качественных характеристик и структурно-механических свойств конечного продукта.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования явились образцы рыбного полуфабриката. Для совершенствования была выбрана рецептура рыбных котлет, наиболее часто выпускаемых рыбоперерабатывающими предприятиями. Рецептура представлена в табл. 1.

Компоненты полуфабриката: фарш из филе минтая, картофель, морковь, белая фасоль, перловая мука, псиллиум, масло кунжута, пищевая соль и перец.

При отработке экспериментальных данных при моделировании и оптимизации результатов рыборастительного полуфабриката применяли регрессионный анализ для трёх факторов:

• 1)    количество клетчатки;

• 2)    содержание витамина B3;

• 3)    количество кунжутного масла.

В качестве экспериментальных моделей использовали полиномы третьего порядка. Коэффициенты эллиптических моделей определены методом наименьших квадратов.

Для определения структурно-механических свойств был использован анализатор текстуры (BROOKFIELD CT3).

Анализаторы текстуры CT3 были созданы с целью измерения силы, прилагаемой зондами при сжатии или растяжении испытуемого образца, а также определения высоты зондов для оценки физических и механических свойств, таких как эластичность, твердость и адгезия. Эти анализаторы текстуры используются в различных отраслях промышленности, включая продукты питания, косметику, медицинские препараты и другие материалы.

Результаты и обсуждение

Рецептуры рыборастительных котлет представлены в достаточно большом ассортименте. Наиболее часто растительное сырье используют с целью снижения себестоимости продукции, при этом уменьшается количество рыбного компонента и, как следствие, снижается биологическая ценность продукта. С другой стороны, получаем широкий ассортимент продукции с различными оттенками вкуса на основе рыбного фарша. При анализе имеющихся тенденций в части совершенствования

Таблица 1

Базовая рецептура рыбных котлет

№ Компонент Содержание на 100 кг готового продукта 1 Фарш рыбный 76,0 2 Хлеб пшеничный 16,4 3 Вода 6,8 4 Масло растительное 1,1 5 Лук репчатый 3,2 6 Соль пищевая 1,1 7 Перец черный 0,03 8 Перец душистый 0,03 рецептур рыбных полуфабрикатов наиболее интересным, с точки зрения современной нутрициологии, является обогащение пищевыми волокнами. Пищевые волокна, кроме пребио-тического эффекта, также обладают высокими технологическими характеристиками в части влияния на формуемость рыбного полуфабриката.

В качестве измеряемых факторов были выбраны дозировки клетчатки, витамина B3 и количество кунжутного масла.

Для оптимизации математической модели был использован безразмерный обобщенный параметр оптимизации y. Этот параметр объединяет три частных отклика: органолептическую оценку качества продукта (О, балл), количество белка (Б, г) и твердость (Т, N). Совокупность данных частных откликов позволяет получить наиболее сбалансированную композицию разрабатываемого продукта. Результаты экспериментов обобщены в табл. 2.

В табл. 2 обозначены: Мк – количество клетчатки, Мв – количество витамина B3; Мм – количество кунжутного масла; Т – твёрдость; Б – количество белка; О – баллы органолептической оценки. Образцы котлет оценивались на предмет их органолептического качества по специально созданной 15-балльной шкале. При оценке учитывалась коэффициенты значимости определенных показателей качества. Критериями оценки органолептических свойств котлет выступали: запах, внешний вид, структура, вкус, консистенция и цвет.

Анализ табл. 2 показал, что оптимальное количество клетчатки, витамина В3 и кунжутного масла для рыборастительных котлет составляет 6; 4 и 5 г соответственно. Совокупность наиболее благоприятных значений частных откликов отразилась в минимальной величине обобщенного параметра оптимизации – 0,0036.

Результаты измерений структурных свойств полуфабриката, снятых с анализатора структуры «Brookfield CT3», для оптимальной рецептуры изображены на рис. 1.

Далее приведены графики зависимостей плана эксперимента от частных безразмерных откликов (рис. 2–4) [14, 15].

Регрессионная модель (см. рис. 2) выглядит следующим образом:

■у =-6,04 ∗ 10 -4 ∗ X³ + 0 ․ 0259 ∗ X² -

-0,2441 ∗ X + 0,6604 ․

Регрессионная модель (см. рис. 3) выглядит следующим образом:

• У =-2,152 ∗ 10 ~³ + X³ + 0,1062 ∗ X² -

  -0,7300 ∗ X + 1,3783 .

Регрессионная модель (см. рис. 4) выглядит следующим образом:

• У =5,7621 ∗ 10 ”⁵ ∗ X³ +7,0062 ∗ 10 -4 ∗ X² - 0,0123 ∗ X + 0,0460 .

Оптимальное количество клетчатки (5,94 г), витамина B3 (3,9 г) и кунжутного масла (5,31 г) определено расчётным путём и наглядно отображено на графиках (рис. 2–4).

Таблица 2

План эксперимента по моделированию и оптимизации рецептуры рыборастительного полуфабриката с добавлением перловой муки и псиллиума и результаты его реализации

№ опыта	План эксперимента			Частные отклики			Частные безразмерные отклики
	Мк, г	Мв, мг	Мм, г	T, N	Б, г	О, баллы	S т2	S б2	S о2
1	4	2	0	6,02	5,77	12	0,0557	0,3093	0,0400
2	4,5	2,5	1,25	6,53	7,01	12,2	0,0294	0,2123	0,0348
3	5	3	2,5	6,97	9,18	12,5	0,0133	0,0863	0,0278
4	5,5	3,5	3,75	7,34	10,75	13,4	0,0047	0,0300	0,0114
5	6	4	5	7,67	12,4	14,6	0,0007	0,0021	0,0007
6	6,5	4,5	6,25	8,19	15,74	13,9	0,0015	0,0444	0,0054
7	7	5	7,5	8,76	17,08	12,7	0,0125	0,0985	0,0235
8	7,5	5,5	8,75	9,04	19,7	12,1	0,0217	0,2656	0,0374
9	8	6	10	9,38	20,51	11,8	0,0362	0,3337	0,0455

Рис 1. Результаты измерений структурных свойств полуфабриката

Рис. 2. График зависимости твёрдости от количества клетчатки, в виде полинома третьего порядка (Мк – количество клетчатки, г; S т ²– частный безразмерный отклик твёрдости; точки – результаты измерений; кривая – регрессионная модель)

Рис. 3. График зависимости содержания витамина B3 от количества белка, в виде полинома третьего порядка (Мв – количество витамина B3, мг; Sб2 – частный безразмерный отклик количества белка; точки – результаты измерений; кривая – регрессионная модель)

Рис. 4. График зависимости органолептики от количества кунжутного масла в виде полинома третьего порядка (Мм – количество кунжутного масла, г; Sо2 – частный безразмерный отклик органолептики; точки – результаты измерений; кривая – регрессионная модель)

Исследования по оптимизации рецептур позволили получить следующий вариант, который был оценен по органолептическим показателям и представлен в табл. 3.

Рыборастительный полуфабрикат, обогащенный пищевыми волокнами, является сбалансированным продуктом с высокой биологической ценностью. Благодаря добавлению обогащающих компонентов рыборастительные котлеты можно считать функциональным продуктом, так как ежедневное потребление 100 г этого продукта может удовлетворить 40 % суточной потребности организма в пищевых волокнах (исходя из адекватного уровня потребления) и 30 % суточной потребности в витамине В3.

Таблица 3

Рецептура рыборастительных котлет, обогащенных псиллиумом

№	Компонент	Содержание на 100 кг готового продукта
1	Фарш рыбный (минтай)	60,0
2	Морковь	10,0
3	Картофель	5,0
4	Мука перловая	5,0
5	Псиллиум	5,0
б	Фасоль белая	11,0
7	Кунжутное масло	3,0
8	Перец черный	0,03
9	Соль пищевая	1,0

В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы.

• 1.    Установлены оптимальные количества вносимых клетчатки (Мк = 6 кг на 100 кг готовой продукции), витамина В3 (Мв = 4 кг на 100 кг готовой продукции) и кунжутного масла (Мм = 5 кг на 100 кг готовой продукции) в рыборастительный полуфабрикат и влияние данных компонентов на твердость готовой продукции, количество белка и органолептические показатели.

• 2.    Проведена оценка структурно-механических свойств (твердости) рыборастительного полуфабриката, на которые напрямую влияет правильно подобранное количество клетчатки и фарша минтая. Исследование включало анализ качества готовой продукции, а также физико-химические и органолептические показатели рыборастительной котлеты. Полученные результаты соответствуют техническим условиям, разработанным для данного продукта.