Структурированный продукт из солено-сушеного минтая

Особый интерес для создания структурированной рыбной продукции представляет такой вид рыбы семейства тресковых, как минтай, характеризующийся низким содержанием жира и ярко выраженными вкусо-ароматическими свойствами. Этот вид является преимущественно дальневосточным промысловым объектом, при этом «…среди морских водных биологических ресурсов, которыми владеет Российская Федерация в пределах своей исключительной экономической зоны, запасы минтая и объёмы добычи самые высокие

по сравнению с другими водными сырьевыми источниками. Вылов этой рыбы за последние 4 года находится на уровне 1,6–1,8 млн т в год и составляет до одной трети общероссийского. Это больше, чем суммарный улов российских рыбаков в Европейской части России во всех промысловых зонах и по всем объектам, доступным для промышленного освоения…» [1– 4]. Поэтому не случайно, что минтай в мороженом виде круглогодично присутствует на оптовых базах и, практически, во всех маркетах Российской Федерации – от Калининградского региона до Камчатки и от Юга России до арктического российского Севера.

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Минтай пользуется значительным спросом на мировом рынке в качестве сырья, в основном, для дальнейшего производства продукции уже с добавленной стоимостью. Обитающий в холодноводных районах чистых морских пространств, в частности, наиболее обилен минтай в Беринговом и Охотском морях, этот вид семейства тресковых не является продуктом марикультуры, поэтому продукция из него априори считается экологически чистой. В этой связи мировой спрос на рыбопродукцию, в том числе из минтая, обусловлен явно выраженным трендом увеличения потребления экологически чистых и полноценных морских продуктов в плане обеспечения организма белками, витаминами, минералами. Химический состав тресковых видов рыб, в том числе и минтая, довольно хорошо изучен [5; 13; 21], содержание белка в филе минтая в среднем составляет 15,9%, липидов – 0,9%, воды – 81,9%, минеральных веществ – 1,3%. Ряд авторов отмечают, что как пищевой продукт «…минтай характеризуется гипоаллергенными и диетическими свойствами» [6].

Формованные изделия получили широкое распространение при выпуске аналоговых продуктов, имитирующие дорогостоящие натуральные морепродукты. Их получают, как правило, из обезличенного рыбного фарша путём наполнения приготовленной массой специальных форм с последующей обработкой любым способом, позволяющим закрепить приданную конфигурацию. С этой целью для закрепления формы используют: замораживание в виде блоков с последующей резкой на палочки; формование под высоким давлением в виде порций; экструзию подготовленной смеси с последующим закреплением формы продукта. Основным сырьём для получения аналогов служит фарш особых кондиций – высококачественный обезличенный фарш. Большое влияние на качество формованной продукции оказывают способы закрепления формы продукта. С этой целью используются связующие пасты, содержащие яичный альбумин, молочный казеин, альгинаты, желатин, а также дополнительные процессы: термообработка, подпрессовка, экструзия, обработка кислотой. [7, 12, 14, 15, 17–20, 22] В настоящее время пищевая промышленность располагает рядом технологий производства гелеобразующих сред, в которых белково-полисахаридные комплексы часто применяются в качестве структурообразователей для получения гелей с определёнными структурно-механическими свойствами [23].

С этой целью «…как правило, используется традиционный технологический процесс, где основу гелеобразующей среды составляет желатина или коллагенсодержащее рыбное сырьё» [24].

Технология формованных продуктов – достаточно сложна, требует использования дорогостоящего оборудования и материалов. В этой связи разработка нового формованного высококачественного продукта, отличающегося не только привлекательными вкусовыми свойствами, но и высокими прочностными характеристиками является весьма перспективным направлением исследований.

Таким образом, для исследователей открывается широкое поле деятельности по разработке технологий и создания новых видов продукции из минтая, в частности, структурированных и формованных продуктов, что и предопределяет актуальность данной работы.

Цель работы – создание нового структурированного продукта с использованием измельчённой солёно-сушеной мышечной ткани минтая и структурообразователя – желатина.

Материалы и методы

В качестве рыбного сырья использовали минтай потрошеный обезглавленный мороженый, соответствующий требованиям ГОСТ 32366–2013 [8], приёмку его осуществляли по ГОСТ 31339–2006 [9].

В качестве структурообразователя использовали желатин марок 140, 180 и 220 bloom по СТО 0149295561–001–2019.

Для исследований использовали мышечную ткань атлантического минтая (Theragrafinnmarchica). Минтай выловлен в районе Охотского моря весной (март) и осенью (октябрь) 2021 года. Вся рыба была заморожена и доставлена в порт Мурманск, где хранилась до исследований в течение 1 месяца в промышленной морозильной камере КХ-23 при температуре не выше минус 25 ℃.

Желатиновые растворы готовили следующим образом: сухой желатин каждой марки замачивали в воде температурой 8 – 10 ^о С на 4– 5 мин и готовили растворы со следующими концентрациями: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20%.

Усилие резания образцов структурообра-зователя и формованной продукции определяли с помощью анализатора текстуры FRTS series/ IMADA FRTS-50N (фирмы IMADA CO., LTD, Япония») при использовании конического индентора, погружаемого на глубину 10 мм при постоянной скорости и температуре 20 °С.

Органолептическую оценку исследуемых образцов (степени разжёвывания продукта) проводили на основе балльных шкал (ISO 4121:2003).

Химический состав и солёность рыбы определяли стандартными методами по ГОСТ 7636–85 [10].

Экспериментальная часть работы выполняли на базе научно-исследовательской лаборатории кафедры «Технологии пищевых производств» и на промышленном оборудовании учебно-экспериментального цеха Мурманского государственного технического университета.

Результаты и обсуждение

На первой стадии исследований, поскольку желатин выпускается промышленностью разных марок (140, 180, 220 bloom и др.), отличающихся максимальными величинами усилия нагружения в блюмах («Bloomstrength»), были проведены исследования по выбору наиболее приемлемой по реологическим и органолептическим показателям марки этого структурообразователя.

По методике, описанной в предыдущем разделе, готовили водные растворы желатина вышеперечисленных марок.

Полученные растворы разливали в специальные полусферические формы объёмом 5 см ³ фото образцов представлено на рис. 1).

Рисунок 1. Образцы гелей различных концентраций желатина марок 140, 180, 220 bloom в полусферических формах

• Figure 1.    Samples of gels of various concentrations of gelatin grades 140, 180, 220 bloom in hemispherical forms

Затем после застывания в течение 60 мин образцы образовавшегося геля – подвергали органолептическим (степени разжёвывания продукта) на основании разработанной пятибалльной шкалы, которая представлена в таблице 1, и инструментальным (усилию резания) исследованиям с использованием анализатора текстуры.

Таблица 1.

Балльная шкала характеристики степени разжёвывания формованного продукта

Table 1.

Point scale characteristics of the degree of chewing of the molded product

Баллы Score	Харатеристика Characteristics
1	Продукт имеет резинистую консистенцию, пережевывается с большим трудом (при больших концентрациях желатина), либо продукт имеет очень мягкую, близкую к слизеобразной консистенцию (при малых концентрациях структурообразователя)
2	Продукт пережёвывается с трудом, ощущения не очень приятные (при больших концентрациях желатина), либо продукт имеет мягкую, размазывающуюся консистенцию (при малых концентрациях структурообразователя)
3	Ощущения затруднительного пережёвывания с чувством явного дискомфорта (при больших концентрациях желатина, либо продукт имеет мягковатую, не очень приятную по ощущениям консистенцию (при малых концентрациях структурообразователя)
4	Продукт неплохо пережёвывается, но с небольшим чувством дискомфорта
5	Приятные ощущения при разжевывании продукта, который вызывает чувство удовольствия

Наилучшие результаты проведённых исследований по определению зависимости реологических (усилия резания) и органолептических показателей (удовлетворенность при разжевывании) в зависимости от концентрации гелей желатина различных марок «Удовлетворенность при разжевывании» (5 баллов) соответствует «Усилию резания» в диапазоне от 3 до 5 н/м ² , при этом, оптимальными концентрациями желатина при изготовлении геля являются: марка 220 Б – от 10 до 12%; марка 180 Б – от 16 до 18%; марка 140 Б – около 18%.

На наш взгляд, наиболее приемлемой маркой желатина для получения геля с отличными органолептическими свойствами

(удовлетворённости при разжёвывании) является желатин 220 bloom с концентрацией 10%.

На следующей стадии исследований был разработан алгоритм изготовления нового вида формованного продукта из минтая, заключающийся в следующем:

Приемка мороженого сырья – хранение – размораживание – сортирование – ополаскивание – разделка на филе обесшкуренное – мойка и стекание – посол – сушка – измельчение – подготовка желатина марки 220 bloom – введение измельчённой солёно-сушёной рыбной фракции в раствор желатины – добавление ингредиентов – миксерование до однородной массы – подготовка форм – выливание полужидкой рыбно-желатиновой массы в формы – застывание – извлечение структурированного продукта из форм – контроль качества – взвешивание – упаковка – маркировка – хранение.

В первой серии экспериментов предполагалось установить композиционный состав нового структурированного продукта (близкое к оптимальному соотношение измельчённого солёно-сушеного минтая и структурообразова-теля).

Минтай после размораживали в воде при температуре не более 20 ℃ подвергали осмотру и сортированию, ополаскивали проточной водой комнатной температуры, разделывали вручную. Полученное филе промывали в проточной воде, подвергали стеканию, помещая рыбу на специальные стеллажи на 10– 15 мин, затем направляли на сухой посол. По окончанию посола филе минтая промывали пресной проточной водой, подвергали стеканию и оставляли на 2,5–3 часа на перераспределение соли в рыбе. В ходе экспериментов было применено два способа сушки филе: конвекционный и сублимационный. При конфекционном способе филе рыбы раскладывали на специальные сетки, загружали их в клети и направляли на сушку. Процесс обезвоживания продолжался в течение 8–10 час при температуре воздуха 24–26 ℃, его относительной влажности 50–55% и скорости воздуха 0,5 м/с до содержания воды в рыбе 12–24% и содержания NaCl 4–5%. При сублимационном способе обезвоживание филе рыбы проводили с помощью лиофильной сушилки Labconco FreeZone (США) при температуре минус 50 ℃ в течение 15 часов.

По окончанию сушки обеими способами солёно-сушёное филе рыбы измельчали с помощью электромясорубки APACH ATS8 (изготовитель – фирма APACH, Италия) до размеров частиц мяса минтая от 0,1 до 0,5 мм, таким образом подготовив основное сырьё для смешивания и миксирования с раствором структуро-образователя. Размер частиц определяли микроскопическим методом с помощью оптического микроскопа Olimpus СХ43 (Япония).

Раствор желатины подогревали до 60 ℃ и в таком жидком состоянии вводили в куттер APACH ACT4 (фирма APACH, Италия) для получения однородной композиции с мелкоиз-мельчённой солёно-сушёным мясом минтая. Кроме того, в ходе эксперимента в раствор желатины были добавлены гелевые красители Gleb Colors 158 Mojito, 169 Lilac, 107 Lemon yellow, 113 Orange. По оценкам дегустаторов наиболее приемлемыми являются 113 Orange и 169 Lilac.

Для выбора наиболее приемлемого структурообразователя и определению близкого к оптимальному соотношения желатины и рыбного сырья для создания нового формованного продукта, было проведены очередные эксперименты. Мелкоизмельчённое солёно-сушеное мясо минтая добавлялось в куттер APACH ACT4 к раствору желатины в разных пропорциях (10; 20; 30; 40% солено-сушеного мелкоизмельченного мяса от общей массы системы), далее смесь подвергалась миксерова-нию, а после завершения этого процесса методом выливания проводилось заполнение полученной густой жидкой массы специальных форм. Заполненные формы с подготовленной композицией охлаждались и приобретали свойства геля при температуре воздуха в лаборатории 20 – 22 ℃, после чего подвергались органолептической оценке группой дегустаторов.

Полученные образцы структурированного рыбного продукта представлены на фото (рисунок 2).

Рисунок 2. Образцы созданного структурированного рыбного продукта

• Figure 2.    Samples of the created structured fish product

Качество полученных структурированных образцов продукции определяли по ранее разработанной с учётом рекомендаций [11, 16] для оценки качества вновь создаваемой пищевой рыбной продукции 20-балльной шкале, включающей коэффициенты значимости, из которых наиболее высокие приходятся на самые характерные органолептические показатели: внешний вид, вкус, консистенцию.

Готовый продукт считали превосходным при общей суммарной оценке качества равной 18,1–20 баллам, отличным от 16,1 до 18, хорошим от 14,1 до 16 и удовлетворительным от 12,1 до 14 баллам.

Результаты эксперимента свидетельствуют о наилучших сенсорных показателях созданного структурированного рыбного продукта, изготовленного при соотношении рыбы 30% и раствора структурообразователя 70%.

Кроме того, по результатам дегустаций, существенных различий при оценке качества готового продукта, изготовленного с использованием различных способов сушки

(конвекционной и сублимационной) не выяв-                                   Таблица 3.

лено, что привело к решению использования Результаты экспериментальных работ в дальнейших экспериментах конвекционного по изготовлению образцов способа как наиболее эффективного и менее структурированного продукта энергозатратного.

Далее в ходе работы также был проведен ряд экспериментов с целью оценки органолептических показателей при добавлении в измельченное солёно-сушёное филе минтая, подготовленное аналогично измельченное солёносушёное филе камбалы-ерша. Результаты поисковых экспериментов показали, что при соотношении мелкоизмельчённых солёно-сушеного мяса минтая и мяса камбалы-ерша примерно 6:1 органолептические показатели созданного структурированного рыбного продукта были достаточно высокими.

С целью установления при изготовлении нового формованного рыбного продукта близких к оптимальным таких факторов, как концентрация желатина (Х 1 ) с интервалом варьирования, равным 5%, и соотношение сухих веществ в измельченных мясе камбалы-ерша и мясе минтая (Х 2 ) с интервалом в 4%, проведено планирование эксперимента [25], исходные данные которого представлены в таблице 2.

Таблица 2. Значения изменяемых факторов, интервалы и пределы

Table 2.

Values of variable factors, intervals and limits

Факторы Factors	Значения			Интервал Interval
	-1	0	+1
Х 1, %	5	10	15	5
Х 2 , %	10	14	18	4

В качестве параметра оптимизации ( Y ) выбрана органолептическая оценка создаваемого структурированного продукта в баллах в соответствии с ранее разработанной 20-балльной шкалой, включающей коэффициенты значимости [11, 16].

По отработанной технологии, в соответствии с планом эксперимента, были изготовлены образцы нового структурированного продукта с использованием соответствующих концентраций раствора желатина марки 220 bloom и нужных соотношений сухих веществ в измельченных мясе камбалы-ерша и мясе минтая. Полученные образцы нового структурированного продукта были подвергнуты органолептической оценке. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.

с использованием желатина и измельченных мяса камбалы-ерша и мяса минтая

Table 3.

Results of experimental work on the production of structured product samples using gelatin and crushed flounder ruff and pollock meat

Х 1	Х 2	Y
15	18	16,9
15	10	16,4
5	18	15,3
5	10	15,0
10	14	19,5
3,6*	14	14,5
16,4*	14	17,3
10	8,6*	16,0
10	19,4*	19,7
* – звёздные точки [Решетников М.Т., 25]

С помощью программы Data Fit 9.1 была проведена математическая обработка результатов экспериментов [25] указанных в таблице 3 и получены соответствующее уравнение регрессии, адекватно описывающее влияние используемых ингредиентов на органолептическую оценку качества готового структурированного продукта.

Y = 77,78 + 1,61 • X 1 – 0,072 • X 1 ² – 26,77 • X 2 + 3,554 • X 2 ² – 0,195• X 2 ³ + 0,004 • X 2 ⁴ (1)

Критерий Фишера для данного уравнения составляет 72,8, что означает, что с доверительной вероятностью 0,95 оно достоверно описывает изменение параметра оптимизации от влияющих факторов Х 1 и Х 2 (вероятность неадекватности составляет 1,36%).

Полученное уравнение регрессии позволяет не только предсказать значение функции отклика для заданных условий проведения эксперимента, но и дает информацию о форме поверхности отклика.

Графическая интерпретация уравнения регрессии (1) по установлению оптимальных факторов Х 1 и Х 2 представлена на рисунке 3.

Поверхность отклика свидетельствует о локальном максимуме в пределах факторного пространства. Очевидно, что наилучшими свойствами будут обладать образцы при X 1 =11,21, X 2 =13,39. Оптимальные параметры X 1 и X 2 были определены методом дифференцирования [25] (нахождения экстремумов). Тем не менее, наблюдаются признаки экстремума (максимума) при X 2 >20, однако это соответствует уже другой ассортиментной группе продукции.

Рисунок 3. Поверхность отклика при исследовании влияния раствора желатина марки 220 bloom и соотношений сухих веществ в измельченных мясе камбалы-ерша и мясе минтая на органолептическую оценку готового структурированного продукта

Figure 3. Response surface in the study of the effect of the 220 bloom gelatin solution and the ratios of solids in crushed flounder-ruff meat and pollock meat on the organoleptic evaluation of the finished structured product

Заключение

Комплекс проведённых экспериментов позволил разработать принципиально новый по сравнению с известными изделиями [7; 12; 14; 15] формованный продукт из минтая, отличающийся использованием в рецептуре высушенного солёного филе минтая и раствора желатина в качестве структурообразователя. В процессе исследований разработана принципиальная технология его производства, отличающаяся использованием сухого посола филе рыбы, выдержкой полуфабриката в течение 2,5–3 часов для перераспределения соли, последующей конвекционной сушкой, измельчением сухого полуфабриката, смешиванию его с раствором желатины, заливки в формы и выдержки в течение определённого времени при комнатной температуре с целью образования прочного геля. Органолептическими и инструментальными методами оценки проанализированы гели, образованные желатиной марок 220, 180 и 140 bloom, приготовленные из водных растворов в концентрации от 6 до 20% (с шагом 2%). Анализ реологических свойств гелей показал, что наиболее приемлемой маркой желатина для получения геля с отличными органолептическими свойствами (удовлетворённости при разжёвывании) является желатин 220 bloom с концентрацией 10%.

Последующий этап исследований по установлению соотношения желатины и рыбного сырья предполагал изготовление формованного продукта при варьировании соотношения мелкоизмельчённого солёно-сушеного мяса минтая и раствора желатины в разных пропорциях (10%, 20%; 30%; 40% соленосушеного мелкоизмельченного мяса от общей массы системы). Сенсорная оценка комплекса качественных характеристик полученных продуктов позволила установить соотношение рыбного сырья и структурообразователя: 30 и 70%, соответственно, при которой общая суммарная органолептическая оценка была максимальной (19,6 баллов).

В технологии нового продукта использовано недорогое экологичное сырьё, а также стандартное оборудование, что делает процесс его изготовления экономически выгодным.

Результаты данных исследований показали, что созданный структурированный продукт из солёно-сушёного минтая, состоящий всего из двух основных компонентов естественного происхождения, с привлекательным внешним видом и отличными вкусовыми достоинствами, безусловно, займёт свою нишу на рынке рыбных продуктов. Исследования предполагается продолжить.

В результате проведённых исследований разработан новый вид пищевого формованного продукта. В качестве сырья использован минтай – объект массового промысла рыба семейства тресковых. Разработан алгоритм изготовления продукта, определены основные рецептурные составляющие (30% высушенного солёного фарша минтая и 70% десятипроцентного водного раствора желатина марки 220 bloom. Авторы предполагают продолжить исследования по оптимизации технологической схемы, определению показателей пищевой и биологической ценности разработанного продукта, установлению его сроков годности, а также обоснованию экономических показателей эффективности внедрения продукта в производство. Практическая значимость исследования заключается в разработке продукта, который можно реализовать широкому кругу потребителей, используя в качестве сырьевого источника массовые виды рыб невысокой стоимости.