Обоснование и разработка технологии полуфабрикатов из рыбы и кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста
На правах рукописи
МИХЛАЙ СВЕТЛАНА АЛЕКСАНДРОВНА ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ РЫБЫ И КАЛЬМАРА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПИТАНИЯ ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО И ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва, 2011
Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»)
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Абрамова Любовь Сергеевна
Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Харенко Елена Николаевна кандидат технических наук, доцент Дыдыкин Андрей Сергеевич ГНУ ВНИИМП им В.П. Горбатова
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Мурманский государственный технический университет»
Защита состоится «26» декабря 2011 г. в 13-00 час. на заседании диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научно исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО») по адресу: 107140, г. Москва, ул. В. Красносельская, 17.
Факс: (499) 264-91-87, e-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИРО».
Автореферат разослан «25» ноября 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук В.А. Татарников
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Питание – один из важнейших факторов, определяющих состояние здоровья ребенка, поддержание умственной деятельности и работоспособности, оно обеспечивает гармоничное физическое и нервно-психическое развитие детей, повышает сопротивляемость инфекционным заболеваниям и устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды.
В настоящее время рыбные продукты, предназначенные для питания детей, производятся в ограниченном количестве и в большинстве случаев не отвечают гигиеническим принципам и рекомендациям, не учитывают последних достижений науки о питании. По рекомендации института питания РАМН рыба, кальмар как источники полноценного легкоусвояемого белка, незаменимых аминокислот, ненасыщенных жирных кислот, макро- микроэлементов включены в состав рационов детского питания в виде полуфабрикатов (тушки, филе, филе-куска) для приготовления первых или вторых блюд. Однако в действующей нормативной документации крайне ограничен перечень видового состава рекомендуемого рыбного сырья, отсутствуют требования к разделке, упаковке, хранению полуфабрикатов. Кроме того, до сих пор не были регламентированы показатели качества и безопасности полуфабрикатов на основе рыбы и нерыбных объектов промысла, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста, в связи с чем постоянно возникали проблемы с обеспечением детей продукцией широкого ассортимента с необходимыми потребительскими свойствами. Поэтому разработка научно обоснованных технологий полуфабрикатов на основе рыбы и кальмара безопасных, высокого качества, с учетом особенностей физиологических потребностей детей конкретных возрастных групп является весьма актуальной.
Методологические, медико-биологические аспекты создания продукции, предназначенной для питания детей дошкольного и школьного возраста, в том числе на основе рыбы и нерыбных объектов, изложены в работах Коня И.Я., Ладодо К.С., Липатова Н.Н., Лисицына А.Б., Устиновой А.В., Серпуниной Л.Т., Князевой Н.С., Масловой Г.В., Студенцовой Н.А., Павельевой Л.Г., Криницкой Н.В. и др.
В связи с тем, что ассортимент продуктов на основе рыбного сырья и нерыбных объектов промысла для детского питания довольно ограничен, исследования, связанные с созданием специализированных полуфабрикатов с высокой пищевой и биологической ценностью, а также с высокими потребительскими свойствами, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста, нуждаются в дальнейшем развитии и конкретизации.
Обоснование и разработка научно-обоснованных технологий полуфабрикатов, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста на основе рыбы и кальмара, позволят создать качественные и безопасные новые виды пищевых продуктов и внести существенный вклад в обеспечение детей и подростков специализированными продуктами с высокой пищевой и биологической ценностью.
Целью данной работы являлось обоснование и разработка технологии полуфабрикатов из рыбы и кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста с заданными показателями качества и безопасности, с учетом особенностей физиологических потребностей детей указанных возрастных групп в пищевых веществах и энергии.
Основные задачи исследования:
1. Разработать научно-обоснованные рекомендации по показателям качества и безопасности полуфабрикатов из рыбы и нерыбных объектов промысла для питания детей дошкольного и школьного возраста.
2. Провести оценку пищевой и биологической ценности кальмара как сырья, рекомендуемого для питания детей дошкольного и школьного возраста.
3. Охарактеризовать потенциальную аллергенность кальмара методом непрямого твердофазного иммуноферментного анализа.
4. Изучить структурную организацию мышечной ткани кальмара методом световой микроскопии.
Исследовать активность протеолитических ферментов кальмара 5.
командорского в зависимости от пола, возраста. Провести сравнительную оценку протеиназ командорского и перуано-чилийского кальмаров.
Обосновать параметры технологического процесса изготовления 6.
полуфабрикатов из рыбы, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста.
7. Научно обосновать и разработать технологический процесс изготовления полуфабрикатов из кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста.
8. Разработать техническую документацию на полуфабрикаты из рыбы и кальмара для питания детей дошкольного и школьного возраста.
Научная новизна. Научно обоснованы показатели качества и безопасности полуфабрикатов на основе рыбы и кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста.
На основе анализа результатов определения уровней специфических антител к антигенам кальмара и стандартной панели пищевых аллергенов в сыворотках крови детей, страдающих различными формами пищевой непереносимости, показан низкий уровень сенсибилизации антигенами командорского и перуано-чилийского кальмаров.
Установлены различия структурной организации кальмаров командорского и перуано-чилийского при изучении микроструктуры образцов гистологических препаратов методом световой микроскопии.
Впервые исследована активность протеолитических ферментов по низкомолекулярному и высокомолекулярному субстратам кальмара командорского в зависимости от пола, возраста, рН, температуры и действия специфических ингибиторов. Экспериментально подтверждена активность сериновых, цистеиновых и металлопротеиназ командорского и перуано-чилийского кальмаров.
Научные положения, выносимые на защиту:
научно-обоснованные показатели качества и безопасности полуфабрикатов из рыбы и нерыбных объектов, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста;
системный анализ кальмара как сырья, перспективного для использования в детском питании;
параметры технологического процесса изготовления полуфабрикатов из рыбы, командорского и перуано-чилийского кальмаров.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Научно обоснованные показатели пищевой ценности и безопасности полуфабрикатов на основе рыбного сырья, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста, введены в СанПиН 2.3.2.2401-08 (п. 3.7.) Дополнения и изменения № 10 к санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов», а также в «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно эпидемиологическому надзору (контролю)».
Разработаны научно-обоснованные требования к качеству полуфабрикатов из рыбы и кальмара, которые внесены в Государственное задание на услуги по организации питания обучающихся и воспитанников в общеобразовательных учреждениях системы Департамента образования города Москвы.
Разработаны ТУ 9261-133-00472124-09 «Полуфабрикаты из рыбы для дошкольного и школьного питания» и технологическая инструкция, ТУ 9261-059 00472124-10 «Фарш из сиговых видов рыб мороженый». Технологии освоены и внедрены на 23 предприятиях отрасли. Разработана технология структурированного полуфабриката из перуано-чилийского кальмара.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на Международной научно-практической конференции VI «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество» (Светлогорск, Международной научно-практической конференции 2007), «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008), Конференции «Наука и образование» (Мурманск, 2009), VII Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество» (Светлогорск, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики – основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, 2010), I научно-практической конференции молодых ученых «Современные перспективы изучения мирового океана» (Москва, 2010), VII Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011), VIII Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество» (Светлогорск, 2011).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано научных работ, в том числе 4 – в научных изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 131 стр. основного текста, содержит 37 табл., рис. и включает 129 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе «Аналитический обзор литературы» проведен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы, освящены основные проблемы в организации питания детей и подростков, дана краткая характеристика рыбы и кальмара как сырья, перспективного для использования в детском питании, проанализирован ассортимент продукции для питания детей дошкольного и школьного возраста, в том числе использование рыбного фарша в питании детей указанных возрастных групп. На основании проведенного анализа литературных данных сформулирована цель и определены основные задачи настоящего исследования.
Во второй главе «Объекты и методы исследований» обоснован выбор объектов исследований, представлены программно-целевая модель исследований (рис. 1) и основные методы исследований.
Объектами исследований при выполнении экспериментальной части работы являлись: филе мороженое горбуши, судака, окуня, пикши, щуки, зубатки, трески, минтая, кеты, сайды, хека, форели, камбалы, сазана, макруруса;
сиг, пелядь, омуль, чир мороженые;
кальмар тушка мороженый (командорский, перуано-чилийский, новозеландский и аргентинский);
образцы командорского кальмара (самцы и самки – молодь, преднерестового периода и нерестового периода), заготовленные на промысле в районе Курильских островов.
В работе использовали стандартные и модифицированные в процессе исследования химические, физико-химические, органолептические, микробиологические методы.
Содержание влаги, золы определяли по ГОСТ 7636-85. Количество белковых веществ - на автоанализаторе «Kieltec» модель 1003 (фирма «Tecator», Швеция) по методу Кьельдаля. Аминокислотный состав - на автоматическом аминокислотном анализаторе фирмы «Hitachi» с последующей компьютерной обработкой данных по программе Мультихром для Windows. Триптофан определяли методом щелочного гидролиза, основанном на обработке объекта щелочью с последующим проведением цветной реакции с п-диметиламинобензальдегидом и измерении на спектрофотометре при 610 нм.
Общее содержание липидов определяли по методу Блайя-Дайера.
Жирнокислотный состав общих, нейтральных и полярных липидов - на газо жидкостном хроматографе GС-16А фирмы «Shimadzu»;
макро-, микроэлементный состав и токсичные химические элементы – методом атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе АА-6701 фирмы «Shimadzu».
Органолептические показатели оценивали профильным методом с использованием пятибалльных шкал для анализа интенсивности отдельных признаков (внешний вид, запах, цвет, вкус, консистенция – плотность и сочность) и графически отображали в виде профилограмм [Сафронова Т.М., 1998].
Анализ научных и практических предпосылок создания продуктов на основе рыбы и нерыбных объектов промысла, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста Оценка перспективности Характеристика кальмара Анализ состояния развития использования рыбы и как сырья для производства рыбных нерыбных объектов промысла в производства продуктов фаршей детском питании детского питания Формирование цели и конкретизация задач исследований Разработка научно-обоснованных рекомендаций по показателям качества и безопасности полуфабрикатов из рыбы и кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста Системный анализ кальмара как сырья, перспективного для использования в детском питании Оценка пищевой и Определение Исследование протеиназ потенциальной мышечной ткани кальмара биологической ценности аллергенности Обоснование Обоснование Обоснование и разработка технологического технологического процесса технологического процесса процесса изготовления изготовления фарша из изготовления полуфабрикатов полуфабрикатов из рыбы пресноводных рыб из кальмара Разработка нормативной документации Внедрение в производство Рисунок 1 - Программно-целевая модель исследований Гистологические исследования проводили в лаборатории микроструктурных исследований мясных продуктов ГНУ ВНИИМП им В.П. Горбатова Россельхозакадемии (зав. лабораторией д.т.н. С.И. Хвыля). Микроструктуру образцов изучали на световом микроскопе «AXIOIMIGER.A1» (Carl Zeiss, Германия) с подключенной системой анализа изображения «AXIOVISION» с использованием соответствующей морфологической компьютерной программы при увеличении объектива от х2 до х63.
Потенциальную аллергенность определяли методом непрямого твердофазного иммуноферментного анализа в лаборатории физиологии и биохимии пищеварения НИИ питания РАМН (руководитель лаборатории профессор В.К. Мазо).
Активность протеиназ определяли в экстрактах мышечной ткани кальмара по методу Ансона в лаборатории химии протеолитических ферментов ИБХ РАН (зав.
лабораторией д.х.н., профессор Л.Д. Румш). Реологические показатели определяли на приборе FUDOH RHEO METER, модель NRM-2002J (Япония).
Аминокислотную сбалансированность белков рассчитывали по методу Н.Н.Липатова. Статистическую обработку экспериментальных данных и построение графических зависимостей проводили с использованием стандартных программ - Microsoft Office Excel 2003 и Statistica 5.5.
В третьей главе «Разработка научно-обоснованных рекомендаций по использованию рыбы и кальмара в питании детей дошкольного и школьного возраста» представлены научное обоснование и разработка рекомендаций по показателям качества и безопасности полуфабрикатов из рыбы и кальмара, проведена оценка кальмара как сырья, перспективного для использования в питании детей дошкольного и школьного возраста.
На основе систематизации и анализа экспериментальных данных показателей безопасности рыбного филе, рекомендуемого для питания детей, рыбного фарша, тушки и филе кальмара сформулированы показатели безопасности полуфабрикатов, предназначенных для включения в рацион детского питания (табл. 1).
Для полуфабрикатов из рыбы и нерыбных объектов регламентированы также микробиологические показатели: КМАФАнМ, БГКП (колиформы), S. aureus, патогенные микроорганизмы в т.ч. сальмонеллы и L. monocytogenes, сульфитредуцирующие клостридии и V. parahaemolyticus.
Таблица 1 - Показатели безопасности полуфабрикатов из рыбы и нерыбных объектов для питания дошкольников и школьников Показатели Обобщенные Допустимые уровни, не более результаты детское продукты исследований питание общего назначения Токсичные элементы, мг/кг:
Свинец 0,02 - 0,23 0,5 1, Мышьяк 0,01 - 0,27 0,5 5, Кадмий 0,01 - 0,07 0,1 0, Ртуть 0,004 - 0,12 0,15 0, Пестициды, мг/кг:
Гексахлорциклогексан 0,001 - 0,011 0,02 0, (,, -изомеры) ДДТ и его метаболиты 0,001 - 0,009 0,01 0, Нитрозамины, мг/кг:
Сумма НДМА и НДЭА не не допускаются 0, обнаружены Гистамин, мг/кг 5,7 - 33,0 100 Полихлорированные 0,001 - 0,1 0,5 2, бифенилы, мг/кг Радионуклиды, Бк/кг:
Цезий – 137 6 40 Стронций - 90 19 25 При обосновании показателей качества полуфабрикатов рыбных за основу взяты результаты исследований пищевой ценности филе различных видов рыб, рекомендуемых для детского питания. Данные химического состава рыбных полуфабрикатов свидетельствовали о том, что содержание белка находится в интервале от 16 до 23 г;
жира - от 1 до 11 г на 100 г продукта (табл. 2).
Установлены допустимые уровни показателей пищевой ценности: белка - не менее 16 г, жира - от 1 до 11 г и энергетической ценности - от 73 до 160 ккал на 100 г продукта.
Таблица 2- Пищевая ценность полуфабрикатов из рыбы и нерыбных объектов для питания дошкольников и школьников Критерии и Ед. Обобщенные Допустимые уровни показатели измерения результаты нормируемые маркируемые исследований Белок г, не менее 16-23 16 + Жир г 1-11 1-11 + Энергетическая ккал 73-160 73-160 + ценность Для системного анализа кальмара как сырья, перспективного для использования в детском питании, проводили оценку его пищевой и биологической ценности, определяли потенциальную аллергенность и изучали активность протеолитических ферментов кальмара в зависимости от пола и стадии зрелости.
Для оценки пищевой ценности определяли химический состав 4-х видов кальмара: командорского как наиболее распространенного на отечественном рынке, а также недостаточно используемых до настоящего времени перуано чилийского, новозеландского и аргентинского. Все виды кальмара являются белковыми продуктами с низким содержанием жира (табл. 3).
Таблица 3 - Химический состав кальмара Содержание, % Наименование кальмара влаги белка жира золы Командорский 82,4-83,7 14,6-16,2 0,8-1,8 1,5-1, (Berryteuthis magister) Перуано-чилийский 77,9-82,6 15,9-19,2 0,4-1,2 1,4-2, (Dosidicus gigas) Новозеландский 77,6-77,9 17,8-19,2 0,4-1,1 1,4-1, (Notodarus sloani) Аргентинский 76,5-77,3 17,8-22,8 0,6-2,0 1,1-1, (Illex argentinus) Результаты исследования аминокислотного состава показали, что белки кальмара содержат все незаменимые аминокислоты (табл. 4).
Отмечено высокое содержание таких аминокислот, как лейцин – от 6,86% до 8,10% и лизин – от 7,07% до 8,83%. Количество треонина, фенилаланина+тирозина, валина очень близко к эталонному значению, рекомендуемому ФАО/ВОЗ [REPORT OF THE JOINT FAO/WHO…, 1989].
Рассчитан показатель «сопоставимой избыточности» содержания незаменимых аминокислот, который характеризует суммарную массу незаменимых аминокислот, не используемых на анаболические нужды в таком количестве белка оцениваемого продукта, которое эквивалентно по их потенциально утилизируемому содержанию 100 г белка эталона (). Данные, приведенные в таблице 4, свидетельствуют о высокой биологической ценности белков кальмара, особенно перуано-чилийского.
Таблица 4 - Аминокислотный состав белков мышечной ткани кальмара Содержание аминокислоты, г/100 г белка Наименование эталон командор- перуано- аргентин- новозеланд аминокислоты ФАО/ВОЗ ский чилийский ский ский 1985 г изолейцин 4,03 3,85 4,23 4,06 2, лейцин 7,31 6,86 8,10 7,63 6, лизин 7,67 7,07 8,83 8,64 5, метионин+ 3,26 3,28 3,02 3,20 2, цистин фенилаланин+ 6,51 6,10 6,76 6,58 6, тирозин треонин 3,72 3,50 4,36 4,23 3, валин 3,85 3,55 4,31 4,25 3, триптофан 1,36 1,16 1,00 1,00 1, сумма незаменимых 37,71 35,97 40,61 39,59 32, аминокислот, г/100 г белка 8,26 6,73 12,67 11, эталона В результате проведенных исследований макроэлементного состава установлено, что содержание фосфора в командорском кальмаре составляет мг/кг, в перуано-чилийском кальмаре - 1800 мг/кг, что значительно превышает содержание фосфора в горбуше, минтае и треске (табл. 5). Отмечено высокое, по сравнению с рыбой, содержание таких макроэлементов как магний - от 693 до мг/кг и натрий - от 1610 до 1971 мг/кг.
Таблица 5 - Макро- и микроэлементный состав кальмара Содержание, мг/кг Наименование макроэлементы микроэлементы образца P Ca K Mg Na Fe Mn Ni Se Co Кальмар 1400,0 94,0 1577,0 693,0 1971,0 1,93 0,25 0,11 0,17 0, командорский Кальмар перуано- 1800,0 204,0 1400,0 928,0 1610,0 1,45 0,38 0,005 0,11 0, чилийский Горбуша 200,0 200,0 3350,0 300,0 1000,0 6,30 0,05 0,06 - 0, Минтай 240,0 400,0 4200,0 550,0 1200,0 8,00 1,00 0,07 - 0, Треска 210,0 250,0 3400,0 300,0 1000,0 6,50 0,80 0,09 - 0, Уровень физиологической 0,01 1200,0 1200,0 2500,0 400,0 1300,0 17,00 2,00 - 10, потребности, 0, мг/сутки Исходя из данных, представленных в таблице 5, можно сделать вывод, что употребление 100 г кальмара может удовлетворить суточную потребность детского организма на 10% в фосфоре и почти на 30% в магнии. Содержание селена в командорском кальмаре составляет 170 мкг/кг, а в перуано-чилийском кальмаре – 110 мкг/кг. С учетом физиологической потребности детей в селене, которая составляет от 10 до 50 мкг в сутки [МР 2.3.1.2432-08], употребление 100 г кальмара позволяет удовлетворить суточную потребность детского организма в селене на 30%.
Для оценки потенциальной аллергенности кальмара как возможного пищевого сырья для изготовления продуктов детского питания определены титры антител к антигенам кальмара командорского и перуано-чилийского, а также к антигенам ряда пищевых продуктов у 106 детей, страдающих различными формами пищевой непереносимости. Результаты исследований свидетельствуют о низком уровне сенсибилизации антигенами перуано-чилийского и командорского кальмаров (рис. 2).
БАНАН Кукуруза АРАХИС Пшено Груша Пшеница Горбуша Апельсин ГРЕЧКА Яблоко Курица Кальмар Кальмар Козье молоко Коровье молоко Цветная капуста ОВА Рожь Форель КАРТО-ФЕЛЬ Треска Говядина Свинина Индейка РИС СОЯ Ячмень Овес Рисунок 2 - Средние величины титров антител к антигенам 24 пищевых продуктов и антигенам кальмара командорского (кальмар 1) и перуано-чилийского (кальмар 2) Проведенные исследования химического состава, аминокислотного состава белков, микро-макроэлементного состава и оценка потенциальной аллергенности позволяют сделать вывод о высокой пищевой и биологической ценности кальмаров командорского и перуано-чилийского и рекомендовать их в качестве сырья для детского питания.
Для обоснования рациональных параметров технологического процесса изготовления продукции на основе различных видов кальмара проведены исследования структуры мышечной ткани кальмаров командорского и перуано чилийского. В результате гистологических исследований установлено, что структурная организация мышечной ткани командорского и перуано-чилийского кальмаров при общем сходстве архитектоники имеет определенные различия. У командорского кальмара расположение мышечных волокон более плотное и равномерное по всей толще стенки (рис. 3). У перуано-чилийского кальмара мышечная стенка организована сложнее: с одной стороны переплетения мышечных пучков носят хаотический случайный характер, с другой - формируются столбчатые образования с перпендикулярным внешней поверхности направлением (рис. 4). По-видимому, в связи с этим при изготовлении фаршей из перуано чилийского кальмара образцы имеют студнеобразную консистенцию, что требует разработки особых технологических подходов.
(А) (Б) Рисунок 3 - Микросрезы мышечной ткани командорского кальмара: А- поперечный срез (увеличение 20Х);
Б - продольный срез (увеличение 63Х) (А) (Б) Рисунок 4 - Микросрезы мышечной ткани перуано-чилийского кальмара: А- поперечный срез (увеличение 20Х);
Б - продольный срез (увеличение 63Х) С целью обеспечения высокого качества сырья и учета его особенностей при дальнейшей технологической обработке провели исследование активности протеиназ в экстрактах мышечной ткани кальмара командорского в зависимости от рН, температуры, действия специфических ингибиторов, пола, возраста, а также сравнительную оценку протеиназ командорского и перуано-чилийского кальмаров.
Установлено, что протеиназы молоди командорского кальмара проявляют протеолитическую активность в широком диапазоне рН – от 4,5 до 8,0. Для протеиназ особей преднерестовой стадии отмечено два рН-оптимума – в области 4, и 7,5;
для протеиназ особей нерестовой стадии – 7,5. Значение рН-оптимума протеиназ мышечной ткани мужских особей составляет 4,0-5,0;
а для перуано чилийского кальмара он сдвигается в нейтральную зону – от 6,0 до 7,0. Отмечено, что уже при температуре 5оС наблюдается достаточно высокая активность протеиназ командорского кальмара. Максимальная активность наблюдается при температуре 15оС практически для всех образцов командорского кальмара. Второй оптимум активности протеиназ характерен для экстрактов из мышечной ткани преднерестовых особей самок и самцов командорского кальмара, а также для Температурная зависимость активности Температурная зависимость активности перуано-чилийскогоиз преднерестовых (по БСА) экстрактов кальмара. (по БСА) экстрактов из молоди кальмаров кальмаров (1 и 2 обр.) (3 и 4 обр.) 0,8 0, 0,6 0,6 А 620нм А 620нм 0,4 0, 0,2 0, 0 -0,2 0 10 20 30 40 50 -0,2 0 10 20 30 40 Т, град.С Т, град. С Температурная зависимость активности Рисунок 5 - Температурная зависимость активности ферментов командорского кальмара по (по БСА) экстрактов из нерестовых высокомолекулярному(5 и 6 обр.) молоди - (1-, 2-), преднерестового периода - (3-, 4-) кальмаров субстрату:
Температурная зависим. 7 (п.-ч.) по БСА 0,5 0,4 0, А 620 нм 0, А 620 нм.
0, 0, 5 0, 0, 0, 6 -0,1 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 Т, град. С Т, град.
Рисунок 6 - Температурная зависимость активности ферментов кальмара по высокомолекулярному субстрату: командорского кальмара нерестового периода (5-, 6-);
перуано-чилийского кальмара (7).
Исследование термостабильности показало, что протеиназы самцов кальмара командорского независимо от возраста активны при более высокой температуре по сравнению с протеиназами самок кальмара. Протеиназы самок всех стадий зрелости полностью теряют свою активность при 25оС. Протеиназы самцов кальмара нерестовой стадии зрелости сохраняют стабильность при температуре 25оС и 37оС-45оС, также как и протеиназы перуано-чилийского кальмара.
Таким образом, учитывая наличие протеолитической активности в мышечной ткани кальмара при 5оС, рекомендуется не допускать его хранение при положительных температурах, и сразу после вылова направлять на переработку или замораживание.
В результате проведенных комплексных исследований разработаны рекомендации по показателям безопасности и пищевой ценности полуфабрикатов на основе рыбы и нерыбных объектов, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста, которые с 1 сентября 2008 года введены в СанПиН 2.3.2.1078-01 (Дополнение и изменением №10), в раздел 3.2 «Продукты для питания школьников и дошкольников», пункт 3.2.3.1 «Полуфабрикаты из рыбы и нерыбных объектов промысла». В настоящее время эти показатели введены в «Единые санитарно-эпидемиологические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)».
В четвертой главе «Научное обоснование и разработка технологии полуфабрикатов из рыбы и кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста» обоснованы параметры технологического процесса изготовления полуфабрикатов из рыбы, обеспечивающие безопасность и гарантирующие качество готового продукта;
обоснованы параметры процесса изготовления вареного полуфабриката из командорского кальмара, а также разработаны и научно-обоснованы параметры технологического процесса изготовления структурированного полуфабриката из перуано-чилийского кальмара для питания детей дошкольного и школьного возраста.
При изготовлении полуфабрикатов из рыбы, предназначенных для детского питания, следует учитывать особенности сырья. Так, из морской рыбы предпочтительно изготавливать филе, а из пресноводной – фарш из-за большого количества костей (рис. 7).
Рыба охлажденная Рыба мороженая Размораживание Мойка Разделка, зачистка Мойка, стекание на филе на фарш Контрольная проверка на Измельчение паразитарную чистоту на фарш-сепараторе с диаметром отверстий 2-4 мм Порционирование Промывание Замораживание Фасование в многослойную полимерную оболочку «Лексалон» Упаковывание Замораживание при t минус 30оС…минус 35оС Маркирование Упаковывание, маркирование Хранение при t не выше минус 18оС Хранение не более 2 мес.
при t не выше минус18оС не более 8 мес.
Рисунок 7 - Технологическая схема производства полуфабрикатов из рыбы для питания детей дошкольного и школьного возраста Разработаны ТУ 9261-133-00472124-09 «Полуфабрикаты из рыбы для дошкольного и школьного питания» и технологическая инструкция, содержащие рекомендуемый перечень рыбного сырья, обоснованные регламентированные показатели качества и безопасности, особенности технологии изготовления, упаковки. Срок годности полуфабрикатов из рыбы при температуре не выше минус 18°С составляет не более 2-х месяцев с даты изготовления.
Научно обоснованы сроки годности фарша из сиговых видов рыб: не более мес. при температуре не выше минус 18оС. На основании проведенных работ разработаны ТУ 9261-059-00472124-10 «Фарш из сиговых видов рыб мороженый».
В настоящее время кальмар включен в рационы питания детей дошкольного и школьного возраста в виде вареного полуфабриката – компонента для салатов.
Однако нормативная документация на этот вид продукта отсутствует. В связи с этим особенно актуальной является разработка технологии варено-мороженого и варено-охлажденного полуфабриката для питания детей дошкольного и школьного возраста (рис. 8).
Для обоснования режимов варки образцы кальмара были отварены в течение разного времени: кальмар перуано-чилийский - в течение 360, 480 и 660 сек;
командорский – 180, 300 и 420 сек. По результатам органолептических исследований лучшими были признаны образцы командорского кальмара, отваренные в течение 180 и 300 сек. На основании проведенных исследований рекомендованы режимы бланширования командорского кальмара: при температуре 80оС в течение 180-300 сек.
Кальмар мороженый Размораживание Разделка, зачистка Командорский кальмар Перуано-чилийский кальмар Мойка 180-300 сек Нарезка на куски, размер кусков кальмара 5 см Порционирование Промывание Бланширование в 0,5%-ом растворе лимонной кислоты – 3600 сек t=80оС, 180-300 сек Измельчение диаметр Бланширование Охлаждение Замораживание t=75оС, 900 сек отверстий 2-4 мм до t 20оС до t минус18оС Фасование Расфасовка - шприцевание в полимерную оболочку;
- блоками Упаковка Замораживание до t минус18оС Хранение мороженого – при t не выше Упаковка минус18оС не более 90 сут.
охлажденного – при t от 2 до 4оС не Хранение более 1,5 сут.
при t не выше минус 18оС не более 3 месяцев Рисунок 8 - Технологическая схема производства полуфабрикатов из кальмара для дошкольного и школьного питания Результаты исследований перуано-чилийского кальмара свидетельствуют о его невысоких органолептических свойствах, проявляющихся в виде сильного аммиачного запаха и горьковатого привкуса, поэтому мы не рекомендуем использовать его в качестве полуфабрикатов для изготовления салатов. Чтобы привести органолептические характеристики перуано-чилийского кальмара в соответствие с предпочтениями потребителей, нами разработаны режимы предварительной обработки кальмара, включающие в себя промывание с последующим бланшированием, которые легли в основу технологии структурированного полуфабриката из кальмара для питания детей дошкольного и школьного возраста (рис. 8).
Для промывания кальмара использовали растворы лимонной кислоты, растворы стабилизатора кислотности MoRoPh, а также воду. Крупноизмельченный кальмар погружали в вышеуказанные растворы, выдерживали в течение 1800, и 5400 сек и определяли органолептические показатели – запах и вкус после отваривания (рис. 9).
6 органолептическая оценка органолептическая оценка 5 4 3 0,2% раствор 0,2% раствор 0,5% раствор 0,5% раствор 1,0% раствор 1,0% раствор 1 1800 3600 1800 3600 продолжительность промывания, сек продолжительность промывания, сек (А) (Б) Рисунок 9 - Результаты органолептической оценки перуано-чилийского кальмара, промытого в растворах лимонной кислоты (А) и стабилизатора кислотности (Б) В результате проведенных исследований установлено, что при промывании перуано-чилийского кальмара в 0,5% растворе лимонной кислоты и 0,5% растворе стабилизатора кислотности в течение 3600 сек получается продукт с приемлемыми органолептическими показателями. При увеличении концентрации раствора и увеличении продолжительности промывания во вкусе кальмара проявляется кислый привкус, а при уменьшении продолжительности промывания сохраняются горечь и аммиачный запах. Промывание кальмара в воде значительного улучшения органолептических показателей не дает.
Для обоснования рациональных режимов бланширования перуано-чилийского кальмара определяли выход продукта (%) в зависимости от температуры (оС) и продолжительности бланширования (сек). В результате обработки данных получено следующее уравнение регрессии:
Выход, %= А·(-756,28+0,05·*+21,29·t*+0,05·*2-0,07·*·t*-0,13·t*2), (1) где * и t* - относительные величины, которые равны:
*= ист/, (=1), сек;
t*= tист/t, (t=1), оС;
А – эмпирический коэффициент, имеющий размерность % и равный 1.
Рис. 10 Изменение значения выхода перуано-чилийского кальмара в зависимости от температуры и продолжительности бланширования Анализ данного уравнения и построенной по нему поверхности отклика показал, что бланширование в течение 600-900 сек при температуре от 75оС до 80оС обеспечивает наибольший выход перуано-чилийского кальмара (рис. 10).
Структуру готового полуфабриката характеризовали разрушающей силой (Па), которую определяли в зависимости от продолжительности и температуры бланширования кальмара. В результате обработки данных получено уравнение регрессии, описывающее процесс структурообразования полуфабриката из перуано-чилийского кальмара после бланширования.
Разрушающая сила, Па = А·(2267,61+20,88·t*+56,58·*-0,06· t*2-0,24· t*·*-0,34· *2), (2) где * и t* - относительные величины, которые равны:
*= ист/, (=1), сек;
t*= tист/t, (t=1), оС;
А – эмпирический коэффициент, имеющий размерность Па и равный 1.
Анализ графической зависимости, построенной по уравнению регрессии, позволил установить, что наиболее прочная структура полуфабриката достигается при температуре бланширования 75оС и продолжительности 900 сек: значение разрушающей силы – 7154 Па, выход продукта при этом составил 87% (рис. 11).
Рис. 11 Изменение разрушающей силы в зависимости от температуры и продолжительности бланширования На основании проведенных исследований даны рекомендации по температуре и продолжительности бланширования перуано-чилийского кальмара:
продолжительность бланширования должна составлять 900 сек при температуре 75оС.
Расчеты экономической эффективности разработанной технологии на структурированный полуфабрикат из перуано-чилийского кальмара для питания деетй дошкольного и школьного возраста подтвердили перспективность использования разработанной технологии в современных экономических условиях.
ВЫВОДЫ 1. Обоснована и разработана технология полуфабрикатов из рыбы и кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста с заданными показателями качества и безопасности, с учетом физиологических потребностей детей указанных возрастных групп в пищевых веществах и энергии.
2. Научно обоснованы показатели качества и безопасности полуфабрикатов из рыбы и кальмара, предназначенных для питания детей дошкольного и школьного возраста, которые согласованы с НИИ Питания РАМН, внесены в СанПиН 2.3.2.2401-08 (п. 3.7) и «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)».
3. Определен аминокислотный состав белков кальмара, и на основе полученных данных рассчитан показатель «сопоставимой избыточности» содержания незаменимых аминокислот, который для командорского кальмара составляет 8,26 г/100 г белка эталона, а для перуано-чилийского – 6,73 г/100 г белка эталона, что свидетельствует о высокой биологической ценности белков кальмара, особенно перуано-чилийского. Исследован макро- и микроэлементный состав кальмара, и установлено, что употребление 100 г кальмара удовлетворяет суточную потребность организма на 10% в фосфоре и до 30% в магнии и селене.
4. Методом иммуноферментного анализа определены титры антител к антигенам командорского и перуано-чилийского кальмаров, а также к антигенам стандартной панели пищевых аллергенов у детей, страдающих различными формами пищевой непереносимости. Проведена оценка потенциальной аллергенности и установлен низкий уровень сенсибилизации антигенами кальмара.
Исследована активность протеолитических ферментов по 5.
низкомолекулярному и высокомолекулярному субстратам кальмара командорского в зависимости от пола, возраста, рН, температуры и действия специфических ингибиторов. Экспериментально подтверждена активность сериновых, цистеиновых и металлопротеиназ. Установлено наличие активности протеиназ командорского и перуано-чилийского кальмаров различных возрастных групп при температуре 5оС, что свидетельствует о целесообразности направления как командорского, так и перуано-чилийского кальмара на переработку или замораживание сразу после вылова, не допуская хранения при положительных температурах независимо от возраста и пола.
6. Разработана и обоснована технология структурированного полуфабриката из перуано-чилийского кальмара, включающая в себя промывание в растворах органических кислот, бланширование при температуре 75оС в течение 900 сек с последующим измельчением и замораживанием, позволяющая обеспечить выход продукта 87% от исходного сырья и сохранить пищевую ценность кальмара.
7. Разработана технология фарша из сиговых видов рыб, позволяющая получать безопасный, полноценный продукт с высокой пищевой, биологической ценностью и органолептическими свойствами. Использование многослойной полимерной оболочки позволило сохранить качество продукта в течение 8 месяцев при температуре минус 18оС, а также обеспечить удобство последующей кулинарной обработки.
8. Разработаны ТУ 9261-133-00472124-09 «Полуфабрикаты из рыбы для дошкольного и школьного питания» и технологическая инструкция, ТУ 9261-059 00472124-10 «Фарш из сиговых видов рыб мороженый». Технологии освоены и внедрены на 23 предприятиях отрасли. Разработана технология структурированного полуфабриката из перуано-чилийского кальмара.
9. Разработаны проекты технических условий на кальмар полуфабрикат вареный и на структурированный полуфабрикат из перуано-чилийского кальмара для детского питания.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ Работы, опубликованные в научных журналах из перечня ведущих изданий ВАК 1. Абрамова Л.С., Михлай С.А, Коноваленко Е.С. Продукты питания на основе рыбы и нерыбных объектов промысла для детей дошкольного и школьного возраста //Рыбное хозяйство. - 2007. - № 4. - С. 101-105.
2. Михлай С.А., Гершунская В.В., Абрамова Л.С. Фарш из сиговых видов рыб для питания детей дошкольного и школьного возраста //Рыбпром.-2010.-№1.-С. 65-69.
3. Михлай С.А., Гмошинский И.В., Гершунская В.В., Абрамова Л.С., Мазо В.К. Оценка безопасности кальмара как возможного пищевого сырья для получения продуктов детского питания //Вопросы детской диетологии. – 2010.-№3.-Т.8.-С. 55-58.
4. Михлай С.А., Абрамова Л.С., Гершунская В.В. Оценка пищевой и биологической ценности кальмара как сырья, перспективного для использования в детском питании //Рыбное хозяйство.- 2011.- №3. – С. 105-106.
Работы, опубликованные в других изданиях 5. Абрамова Л.С., Коноваленко Е.С., Михлай С.А. Требования к продуктам, предназначенным для питания детей дошкольного и школьного возраста из рыбы и нерыбных объектов промысла //Материалы У1 Международной научно-практической конференции "Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество". – г.
Светлогорск– 2007. - С. 72-74.
6. Михлай С.А., Абрамова Л.С., Обоснование показателей безопасности и пищевой ценности продуктов на основе рыбного сырья для питания детей дошкольного и школьного возраста //Материалы Международной научно-практической конференции «Биотехнология. Вода и пищевые продукты». – г. Москва-2008 - С. 132.
7. Михлай С.А. Проблемы качества и безопасности рыбных продуктов для детей дошкольного и школьного возраста //Материалы VII Международной конференции "Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество". – г. Светлогорск– 2009.- С. 94-100.
8. Михлай С.А. Качество формованных полуфабрикатов на основе нерыбных объектов промысла для детского питания //Материалы конференции «Наука и образование».- г.
Мурманск-2009.-С. 419-420.
9. Михлай С.А. Пищевая и биологическая ценность фарша из сиговых видов рыб мороженого для детского питания //Научное и техническое обеспечение холодильной промышленности.
Сборник научных трудов к 8-летию ВНИИХИ.-г. Москва.-2010.- С. 268-271.
10. Михлай С.А. Протеолитическая активность ферментных систем кальмара //Материалы международной школы-семинара для молодых ученых «Биологические ресурсы Арктики и Субарктики- потенциал для биотехнологии: исследования и инновации.- г. Петрозаводск. 2010.- С. 61-64.
11. Михлай С.А. Оценка потенциальной аллергенности кальмара как пищевого сырья для получения продуктов детского питания //Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики – основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов. – г. Углич.-2010 – С. 172-174.
12. Михлай С.А. Пищевая ценность различных видов кальмаров //Материалы I научно практической конференции молодых ученых «Современные проблемы изучения мирового океана».- г. Москва.-2010.-С. 56-58.
13. Михлай С.А., Калиберда Е.Н. Изучение состава протеиназ кальмара //VI Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития».-г. Москва. 2011.-С. 237-238.
14. Михлай С.А., Абрамова Л.С. Использование фарша из рыбы и кальмара в качестве полуфабриката для детей дошкольного и школьного возраста //Материалы VIII Международной конференции "Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество". – г. Светлогорск– 2011.- С. 83-86.