Влияние процессов хранения и термообработки черного макруруса на показатели качества рыбы-сырца и готового продукта

Введение. Промысел глубоководных рыб в дальневосточных морях приобретает все большее распространение produktsiya/makrurus/). Среди таких рыб наибольшее значение имеют виды, относящиеся к семейству макрурид Macrouridae рода макруру-сов (они же гренадеры, или долгохвосты). Один из видов макрурусов – черный Coryphaenoides acrolepis обитает в северной части Тихого океана на глубине до 3700 м. Он имеет массивное туловище, лентовидную хвостовую часть, черную или темно-коричневую окраску. Длина рыбы достигает 104 см, масса тела – 5 кг [1, 2]. Мясо имеет плотную текстуру, приятный белый цвет и высокое содержание белка, что отличает его от других видов макрурусов [3, 4]. Содержание жира при этом очень мало. Это определяет возможность создания на его основе диетических продуктов. Высокие органолептические показатели мышечной ткани черного макруруса, экологическая чистота и высокий промысловый потенциал позволяют считать этот объект перспективным для использования в пищевой индустрии.

В настоящее время в Приморском крае получила развитие региональная программа «Дальневосточная кухня», направленная на развитие гастрономического туризма и популяризацию региональных продуктов у местного населения . Одно из основных направлений этой программы – использование рыбы и морепродуктов. Среди них можно выделить черного макруруса (гренадера), так как он является уникальным и характерным для нашего региона. При кулинарном приготовлении следует учитывать особенности его химического состава, способы добычи и условия обработки и хранения на предприятиях общественного питания. При нарушении таких условий мышечная ткань этого вида рыб может претерпевать необратимые изменения, ведущие к образованию жесткой, резинистой текстуры. Макрурус добывают в отдаленных от берега водах Охотского моря и заготавливают в виде замороженых тушек, доставляемых потребителю. В свою очередь, на предприятиях общественного питания может происходить повторное замораживание сырца. В связи с этим определенный интерес представляет прослеживание изменений показателей качества рыбы при морозильном хранении разделанной рыбы и неоднократных циклах размораживания и замораживания.

Цель исследования – изучение влияния условий обработки и хранения стандартных образцов черного макруруса на качество мышечной ткани сырца и готовой продукции.

Задачи: определение размерно-массового состава, функционально-технологических и физико-химических свойств мышечной ткани двух размерных групп этого вида, исследование реологических показателей сырца до и после термообработки при различных способах разделки и хранения, а также при многократном замораживании/ размораживании.

Условия, материалы и методы. Все экспериментальные исследования проводились в лаборатории НИИ инновационных биотехнологий Дальневосточного государственного рыбохозяйственного университета.

Образцы черного макруруса Coryphaenoides acrolepis были предоставлены рыболовецкой компанией «Восток-1» в августе 2020 г. Район промысла – Южно-Курильская подзона Охотского моря, глубина от 1000 м и более.

Величину прочности образцов определяли на приборе Валента ВЦ-1 с грибовидным индентором. Фракционный состав белков определяли путем ступенчатой экстракции мышечной ткани растворителями с различной ионной силой [5]. Содержание воды измеряли на инфракрасном влагомере Kett F-1A (Kett Electric Laboratory, Япония). Влагоудерживающую способность (ВУС) определяли методом прессования. Изоэлектрическую точку (ИЭТ) – методом осаждения. Степень денатурационных изменений белков при термической обработке соответствовала изменению способности миофибриллярных белков растворяться в стандартных солевых растворах. Количественное выражение степени денатурации (%) рассчитывали по отношению разницы массовой доли белков до и после термической обработки к ее исходной величине.

Для характеристики функционально-технологических свойств мышечной ткани макруруса использовали следующие расчетные коэффициенты [6].

Коэффициент обводнения (Ко) равен количественному соотношению воды и белка в мышечной ткани: Ко = В/Б , где В – содержание воды, %; Б – содержание белка, %.

Белково-водный коэффициент (БВК) соответствует содержанию белка, приходящегося на определенное количество воды (100 г): БВК = ( Б / В )·100, где Б – содержание белка, %; В – содержание воды, %.

Коэффициент структурообразования (Кст) определяет возможность поддержания определенной текстуры продукции. Его определяют как соотношение содержания солерастворимой фракции белков к их общему содержанию: Кст = количество солерастворимого азота (%) / общее количество азота (%).

Условно-белковый коэффициент (Кб) характеризует структурообразующую способность мышечной ткани и представляет собой соотношение содержания миофибриллярных и саркоплазматических белков: Кб = солерастворимый белок (%) / водорастворимый белок (%)

Липидно-белковый коэффициент (Кж) рассчитан по соотношению жира и белка: Кж = Ж/Б , где Ж – количество жира, %; Б – количество белка, %.

Электрофорез (ЭФ) проводили в 10 %-м полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (ДСН-ПААГ), напряжение 220 В, ток 10 мА, мощность 2,5 Вт, температура 15 °С. Окрашивали пластинки 0,01 %-м раствором Ку-масси G-250. Для экстракции мышечной ткани 0,5 г измельченной ткани заливали 2 мл 2 %-го раствора ДСН, через 30 мин центрифугировали 15 мин при 12000 об/мин, отбирали 0,25 мл раствора, добавляли 1,5 мл 0,5 М трис-НСl буфера с рН 6,8, нагревали при 95 °С и фильтровали. Молекулярную массу (Мм) белков определяли по калибровочному графику, построенному в координатах зависимости Rf от Мм по значениям, соответствующим маркерным белкам: 8, 12, 20, 30, 45, 60, 100, 220 кДа (наборы Sigma-Aldrich, США).

Для статистического анализа использовали прикладной пакет «Statistica 6». Выборочные параметры, приводимые в таблицах: средняя арифметическая (М), стандартное отклонение (σ), объем анализируемой подгруппы (n). Уровень доверительной вероятности 95 %.

Результаты и их обсуждение. Для полученных с места промысла образцов черного макруруса были определены размерно-массовый состав (табл. 1), химический состав мышечной ткани (табл. 2) и распределение белковых фракций в этой ткани (табл. 3).

Исследуемые экземпляры макруруса были разделены на две группы: мелкую (1) длиной тела 48–51 см и массой 0,54–0,62 кг и крупную (2)

Таблица 1

Размерно-массовые характеристики и выход продукции черного макруруса

длиной тела 58–65 см и массой 0,90–1,20 кг. Выход товарной продукции (тушек и филе) для этих групп отличался в сторону увеличения массовой доли тушки при снижении доли филе в 1-й группе. Органолептические характеристики мышечной ткани были сходными. Она имела сероватобелый цвет при консистенции без выраженной упругости.

Размерная группа	Длина, см	Масса, кг	Выход продукции, %
			Тушка	Филе
1. Мелкая	50,2±2,2	0,58±0,07	55,2±3,4	33,9±2,8
2. Крупная	62,5±3,1	1,12±0,14	50,8±2,0	39,1±2,9

Примечание: n = 7, р < 0,05.

Химический состав мышечной ткани исследуемого вида в целом был сходен по количеству белка с таковым для родственного этому семейству тресковых рыб Gadidae, но при более низком количестве жира [7]. По содержанию белка черный макрурус может быть отнесен к среднебелковой группе рыб, а по содержанию жира – к тощим рыбам [8]. Для 1-й группы отмечено более высокое содержание воды.

Таблица 2

Химический состав мышечной ткани черного макруруса, % от общей массы

Размерная группа	Вода	Белок	Жир	Минеральные элементы
1. Мелкая	86,2±1,6	12,5±1,2	0,4±0,2	0,7±0,4
2. Крупная	81,5±2,0	15,4±1,0	0,4±0,1	1,4±0,3

Примечание: n = 5, р < 0,05.

Количество водорастворимых саркоплазматических белков, не влияющих на реологические свойства мышечной ткани, было практически одинаковым в обеих группах. Доля миофибрил-лярных белков, обеспечивающих структуру и консистенцию сырца и готовой продукции, имела небольшое преобладание во 2-й группе. Содержание соединительнотканных белков также было несколько выше во 2-й группе. Основные белки этой группы – коллаген и эластин – скрепляют мышечные волокна и усиливают жесткость при их повышенном содержании.

Таблица 3

Размерная группа	Водорастворимые	Солерастворимые	Щелочерастворимые
1. Мелкая	42,1±2,9	42,8±3,3	17,7±3,0
2. Крупная	40,2±4,7	45,3±2,6	20,1±1,8

Примечание: n = 4, р < 0,05.

Фракционный состав белков мышечной ткани черного макруруса, %

На основании полученных данных были рассчитаны коэффициенты, используемые в качестве основных критериев оценки функционально-технологических свойств мышечной ткани рыб, согласно которым можно давать рекомендации по рациональным направлениям переработки и получения готовой продукции (табл. 4).

Таблица 4

Функционально-технологические свойства мышечной ткани черного макруруса

Размерная группа	Показатели
	Ко	БВК	Кст	Кж	Кб	ВУС, %
1. Мелкая	6,6	14,9	0,43	0,03	1,0	47,5
2. Крупная	5,1	19,5	0,45	0,03	1,1	44,4

Согласно классификации рыбного сырья, описанной в работах [6, 8], мышечную ткань рыб по величине белкового коэффициента (Кб) предложено разделить на три основные группы: I – Кб < 1; II – Кб ~ 1; III – Кб > 1. Черный макру-рус может быть отнесен ко II группе со средней способностью к формованию. Однако высокие значения коэффициента обводнения (Ко) определяют низкую пластическую вязкость фарша. Относительно низкое содержание миофибрил-лярных белков и невысокие значения ВУС определяют слабую способность к образованию эластичной гелевой структуры для мышечной ткани этого вида. Тем не менее величины коэффициентов структурообразования по предложенной классификации (Кст > 0,2) находились в диапазоне значений, определяющих возможность образования коагуляционных структур, формирующих сочную консистенцию.

По величинам рассчитанных коэффициентов образцы черного макруруса мелкого и крупного размеров незначительно различались между собой. В то же время белково-водный коэффициент (БВК) был более высоким для крупноразмерных экземпляров, что обеспечивает большую плотность мышечной ткани. Крайне низкое содержание липидов в мышцах макруруса характеризует относительную суховатость этого сырья.

Таким образом, функционально-технологические характеристики мышечной ткани черного макруруса в значительной степени отличаются от известных для других видов рыб, в частности для родственных им тресковых [7]. Поэтому для создания формованной продукции из мышц этой рыбы необходимо использовать структу-рообразователи, обеспечивающие связывание большего количества воды, увеличивающие вязкость и образование стойкой текстуры.

При изучении влияния термообработки на реологические и органолептические свойства мышечной ткани черного макруруса было показано, что для образцов обеих размерных групп сохраняются общие характеристики. Образцы рыбы-сырца имели сероватый цвет, мягковатую, неупругую консистенцию. Для термообработки рыбу, разделанную на равные кусочки филе (2х2 см), прогревали в воде при температуре 100±2 °С в течение 2 мин. Мышечная ткань сохраняла свою целостность, приобретала молочно-белый цвет, мягкую, нежную консистенцию и кулинарную готовность. С увеличением времени обработки мышечная ткань распадалась на миосепты, и определить ее прочностные характеристики было невозможно. Прочность мышечной ткани до термообработки изменялась от 0,9 до 1,6 Н, а после – от 0,8 до 1,3 Н.

При поступлении черного макруруса на предприятия общественного питания его хранят в виде тушек или филетируют, помещая в индивидуальную упаковку, и в таком виде хранят в морозильной камере при -18 °С в течение 2–3 мес. до непосредственного приготовления блюд. Для оценки влияния этих условий на качество продукции определяли физико-химические и органолептические свойства тушек и филе макруруса крупного размера до и после термообработки (рис. 1).

Прочность мышечной ткани указанных образцов в процессе хранения оставалась в пределах диапазона значений, определенных для исходных образцов. Для тушек имела место тенденция к увеличению прочности, а для филе отмечено некоторое снижение этого показателя в течение всего срока хранения.

При хранении образцы в виде тушек не меняли своих органолептических качеств. Только по окончании 3 мес. хранения после термообработки некоторые образцы приобретали желтоватый оттенок, а на срезе проявлялся перламутровый блеск. При этом свойственные вкус и запах не изменялись. Тем не менее это можно считать началом нежелательных изменений. Для образцов филе таких изменений не отмечено. На этапе окончания эксперимента были определены физико-химические показатели (табл. 5).

А

Б

Ряд1

Ряд2

Ряд1

Ряд2

Рис. 1. Изменение прочности филе черного макруруса после морозильного хранения образцов: А – филе; Б – тушка; ряд 1 – сырец, ряд 2 – вареный

Таблица 5

Физико-химические характеристики мышечной ткани черного макруруса (тушка) после 3-месячного хранения при температуре -18 °С

Образец	ВУС, %	ИЭТ	рН	Степень денатурации белка, %
Исходный	44,4±0,9	5,0±0,3	6,72±0,12	64,8±4,1
Через 3 мес.	37,49±4,8	4,3±0,3	6,32±0,15	68,8±5,1

Примечание: n = 4, р < 0,05.

При сравнении показателей исходных образцов, заложенных на хранение, были отмечены изменения степени денатурации белков мышечной ткани по сравнению с показателями образцов. Также снизились значения изоэлектрической точки (ИЭТ) и рН, что свидетельствует об автолизе белков и появлении их низкомолекулярных производных. Последнему наблюдению соответствует снижение показателей ВУС и сочности продукта.

Рецепты готовых блюд из черного макруруса (позиционируется как черный гренадер) разработаны шеф-поварами гастрономической лаборатории Pacific Russia Food . Основной способ приготовления – запекание в течение короткого времени или использование в первых блюдах. На предприятиях общественного питания были отмечены отдельные экземпляры с жесткой резинистой консистенцией мяса, усиливающейся после приготовления. На образование резинистой консистенции ряда видов рыб могут влиять такие факторы, как замораживание рыбы в стадии неразрешенного посмертного окоченения, длительное морозильное хранение, неоднократное замораживание и размораживание [9]. В этих случаях соблюдение санитарных норм обеспечивает сохранение безопасности, но может сказаться на консистенции мышечной ткани. Обеспечению высокого качества замороженной рыбы способствует использование свежего сырья, соблюдение правил заморозки, отсутст- вие нарушений холодильной цепи при хранении. Но нередко рыба подвергается повторному замораживанию и размораживанию. Для нежирных рыб, к которым относятся макрурусы, при несоблюдении правил и условий морозильного хранения может возникнуть такой порок, как усыхание [9]. Следует отметить, что очень низкое содержание в мышечной ткани макрурусов протеолитических ферментов практически исключает автолитические процессы [10].

Для выявления возможных причин появления образцов с нежелательной консистенцией в результате кратного замораживания/разморажива-ния была проведена проверка влияния такого процесса на изменение качества мышечной ткани черного макруруса. Образцы в виде тушек подвергали 5-кратному циклу размораживания/ замораживания при соблюдении требуемых мер санитарии. Размораживали до температуры внутри тушки 0±2 °С, после отбора проб ее вновь замораживали при -18 °С и хранили в течение 30±2 сут. Изменение физико-химических свойств определяли до и после варки. Для сравнения в таблице 6 приведены полученные ранее значения прочности образцов с резинистой консистенцией [10]. Последние имели темно-серый цвет и плотную текстуру до варки, после чего интенсивность цвета усиливалась, консистенция становилась еще более плотной, а мясо с трудом отделялось от костей. Начальные условия заготовки и хранения таких образцов не были установлены.

Влияние 5-кратного цикла замораживания/размораживания на физико-химические свойства мышечной ткани черного макруруса

Таблица 6

Образец	Прочность, Н	ВУС, %	Содержание воды, %
Сырец
Исходный	1,2±0,1	44,4±0,9	77,9±3,1
Цикл размораживания / замораживания	1,6±0,2	40,6±1,7	70,5±2,3
Резинистый образец	2,3	32,2±4,2	66,12±3,2
Вареный
Исходный	1,0±0,2	50,7±2,0	67,5±2,2
Цикл размораживания/ замораживания	0,6±0,1	46,7±1,6	62,5±1,9
Резинистый образец	5,3	29,2±1,9	48,12±2,8

Примечание: n = 4, р < 0,05.

После 5-кратного цикла замораживания/ размораживания прочность мышечной ткани тушек-сырца имела тенденцию к нарастанию, но оставалась в пределах значений, полученных первично. В подобных условиях для минтая было отмечено ослабление консистенции мяса, потеря мышечного сока, приобретение сухости, жесткости и волокнистости [9]. Для макруруса таких резких органолептических изменений не отмечено. После варки показатель прочности существенно снизился по сравнению с исходными. В резинистых же образцах прочность пос- ле варки повышалась более чем в 2 раза. ВУС как до, так и после варки образцов, подвергнутых циклу замораживания/размораживания, несколько снизилась, однако осталась существенно выше, чем в «резинистых» образцах. Содержание воды в образцах снижалось особенно заметно для сырца.

Молекулярно-массовое распределение белковых фракций в процессе проведения этого эксперимента было исследовано методом ЭФ в ПААГ (рис. 2).

А               Б        Маркеры

1         2         3   4   5        6

кДа 250 130 100 70 55

25 15

Рис. 2. Электрофореграммы разделения белковых фракций мышечной ткани черного макруруса: А – образцы: 1 – резинистый; 2 – исходный; Б – образцы после замораживания / размораживания: 3 –5 циклов; 4 – 3 цикла; 5 – 2 цикла; 6 – маркерные белки с указанием Мм (кДа)

Интенсивность и ширина окрашенных полос стандартного и резинистого образцов свидетельствуют о существенном снижении содержания экстрагируемого белка в последнем. Также в области видоспецифичных низкомолекулярных фракций [11] выявлено отсутствие компонентов с Мм 22, 30 и 60 кДа и наличие дополнительной фракции 12 кДа. Отмечено значительное сниже- ние содержания фракций с Мм 250 кДа, что позволяет говорить об уменьшении количества тяжелых цепей миозина (Мм 220–250 кДа) – основного белка миофибрилл. Однако, как позволяют судить результаты разделения белков мышечной ткани макруруса после цикла замораживания/ размораживания, появление резинистой структуры не связано с этим процессом. Картина белко- вого профиля для стандартных образцов после хранения практически идентична и не связана с процессом денатурации миозина. Поэтому наиболее вероятной причиной появления резини-стой консистенции следует считать замораживание рыбы в стадии неразрешенного посмертного окоченения во время промысла.

Заключение. Таким образом, черный макру-рус (гренадер), перспективный объект глубоководного промысла, имеет высокий технологический потенциал. Благодаря своим качественным характеристикам он обеспечивает получение полноценных по белку диетических продуктов питания с высокой степенью безопасности в отношении содержания токсикантов и паразитов. Специфичность органолептических свойств позволяет сочетать этот вид сырья с самыми различными пищевыми компонентами. Вариабельность физико-химических характеристик в пределах диапазона исследованных образцов несущественно отличается для размерных групп. Хранение образцов в виде потрошеных тушек и филе в условиях предприятия общественного питания в течение 3 месяцев не привело к существенным изменениям качества. Цикл замораживания/размораживания, использованный для поиска возможной причины появления экземпляров рыб с резинистой консистенцией мышечной ткани, не сказался существенным образом на ухудшении качества исследуемых образцов. Появление резинистой консистенции мышечной ткани и изменение фракционного состава белков могут быть связаны со сложными агрегационными изменениями миофибрил-лярных белков в результате потери тканевой жидкости, частичной денатурации и снижения растворимости, изменения Мм. Наиболее вероятно указанные процессы могут происходить при заготовке в условиях промысла при замораживании рыбы на стадии неразрешенного посмертного окоченения, в состоянии асфиксии. Возникающие изменения могут являться факторами, ответственными за органолептические и реологические свойства сырца и готовой продукции. Рекомендуемый способ отбора качественного сырья – индивидуальный осмотр и отбраковка каждого экземпляра.