На правах рукописи Быкова Анна Евгеньевна Разработка
реклама
На правах рукописи Быкова Анна Евгеньевна Разработка технологий рыбных кулинарных изделий с использованием дикорастущего пищевого сырья Мурманской области Специальности: 05.18.04 – «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств» 05.18.15 – «Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания» Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Мурманск – 2013 2 Работа выполнена на кафедре технологий пищевых производств ФГБОУ ВПО "Мурманский государственный технический университет" Федерального агентства по рыболовству. Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Бражная Инна Эдуардовна Официальные оппоненты: Кутина Ольга Иосифовна доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского», профессор кафедры «Технологии продуктов питания и экспертизы товаров» Толкачева Виктория Федоровна кандидат технических наук, заведующий сектора береговой переработки Комитета рыбохозяйственного комплекса Мурманской области Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет» Защита диссертации состоится 23 декабря 2013 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 307.009.02 в ФГБОУ ВПО "Мурманский государственный технический университет" по адресу: 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, д. 13. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Мурманский государственный технический университет". Автореферат разослан Ученый секретарь диссертационного совета « » ноября 2013 года. Коновалова Ирина Никандровна 3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Расширение отечественного производства пищевой рыбной продукции определено как важное направление государственной политики Российской Федерации на период до 2020 года. Повышение доли рыбопродуктов в пищевых рационах отвечает задачам обеспечения населения страны здоровым питанием. Для рационального использования сырьевой базы, например, на Северном бассейне все большую актуальность приобретает переработка мелкого и малорентабельного рыбного сырья. В современных экономических условиях растет производство полуфабрикатов, кулинарных изделий и готовых блюд. Эта продукция востребована потребителями, однако существующий ассортимент не удовлетворяет возрастающий спрос населения. Разработка и организация производства многокомпонентных пищевых продуктов, содержащих макро- и микронутриенты в оптимальном количестве, является эффективным и доступным способом снижения дефицита незаменимых пищевых веществ в рационе питания населения. Включение местного растительного сырья в рыбные кулинарные изделия позволит обогатить готовую продукцию витаминами, минеральными веществами и пищевыми волокнами. Мурманская область располагает значительными ресурсами съедобных грибов и ягод, которые недостаточно используются в рыбоперерабатывающей и пищевой промышленности, в общественном питании. Сочетание рыбного и пищевого дикорастущего сырья перспективно с позиции полезного и здорового питания. Степень разработанности темы. В разработку проблемы повышения пищевой ценности продуктов питания, создания технологий новых видов рыбной продукции, большой теоретический и практический вклад внесли российские ученые А. С. Абрамова, Л. В. Антипова, Л. И. Борисочкина, В. Ф. Добровольский, Л. Л. Константинова, О. И. Кутина, В.М. Позняковский, А.А. Покровский, И.А. Рогов, В.Б. Спиричев, В.А. Тутельян, Ю.А. Фатыхов, Л.Н. Шатнюк и др. В сложившихся экономических условиях существует необходимость расширения ассортимента рыбной кулинарной продукции. Разработка технологий производства пищевой рыбной продукции, в рецептуры которых входят, например, малорентабельное рыбное сырье, кальмар атлантический, растительные компоненты – грибы и ягоды, позволит дополнить рацион белками, витаминами, минеральными 4 веществами, привлечь потребителя, сделать эту продукцию доступной для широких слоев населения, повысить рентабельность предприятий. Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка новых технологий рыборастительных кулинарных изделий из малорентабельного рыбного сырья Северного бассейна и дикорастущих грибов и ягод Кольского полуострова; изучение условий, обеспечивающих качество и безопасность растительных компонентов. Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи: изучить минеральный состав грибов и ягод Кольского полуострова для зонирования в зависимости от аккумуляции техногенных загрязнителей; исследовать химический состав, пищевую ценность и показатели безопасности дикорастущего пищевого сырья из рекомендованных районов заготовки; изучить влияние кулинарной обработки на содержание минеральных веществ и пищевую ценность растительного сырья; провести маркетинговое исследование рынка замороженных кулинарных изделий в г. Мурманске; разработать технологию и рецептуры кулинарных изделий с использованием малорентабельного рыбного сырья Северного бассейна и дикорастущих пищевых объектов Мурманской области; изучить биологическую ценность рыбных кулинарных изделий, реологические и микробиологические изменения, происходящие в процессе их хранения; определить тепловой режим размораживания замороженных кулинарных изделий по органолептическим и реологическим показателям; сформулировать рекомендации по способу и условиям их приготовления; определить пищевую ценность и обосновать сроки годности готовой продукции; разработать проекты технической документации на новый ассортимент продукции; рассчитать ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство. Научная новизна. Разработаны новые научно обоснованные рецептуры, технологические схемы и режимы производства кулинарных изделий из малорентабельного рыбного сырья и дикорастущих пищевых объектов Кольского полуострова. Впервые предложена математическая модель размораживания данного ассортимента продукции, адекватно описывающая влияние технологических режимов на показатели качества готового продукта. Обоснована целесообразность использования в качестве компонентов для производства рыборастительных кулинарных изделий 5 грибов и ягод Кольского полуострова с учетом влияния аэротехногенных выбросов медно-никелевых предприятий. Изучено влияние способов кулинарной обработки грибов на содержание нутриентов. Научно обоснованы сроки годности рыборастительных кулинарных изделий на основании результатов микробиологических исследований, анализа органолептических и реологических показателей. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы состоит в анализе результатов исследований, выявлении закономерностей процессов, протекающих при тепловой обработке кулинарных изделий, и представлении их в виде математических зависимостей. Практическая значимость подтверждается разработкой проектов технической документации на изготовление кулинарной продукции (ТУ 9266-014-0071633-2011 и ТИ 014-2011 «Кальмар фаршированный мороженый») для предприятий рыбоперерабатывающей, пищевой промышленности и технико-технологических карт «Кальмар фаршированный» с дикорастущими грибами или ягодами Кольского полуострова для предприятий общественного питания. Достоверно установлены районы промышленного сбора дикорастущего пищевого сырья на территории Мурманской области с учетом аэротехногенных выбросов медно-никелевых предприятий. Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс при реализации основных образовательных программ подготовки студентов МГТУ по специальности 080401.65 «Товароведение и экспертиза товаров в сфере таможенной деятельности» и бакалавров по направлению подготовки 260800.62 «Технология продукции и организация общественного питания». Проведена опытно-промышленная апробация разработанных технологий в ООО «РестСитиГрупп» г. Мурманска. Ожидаемый дополнительный годовой экономический эффект от внедрения новых технологий производства рыборастительной кулинарной продукции составит ориентировочно 1,6 млн руб. (в ценах 2012 года), окупаемость капитальных вложений – 0,62 года. Подана заявка на выдачу патента РФ на изобретение «Кальмар фаршированный мороженый» с использованием малорентабельного рыбного сырья и дикорастущих объектов Кольского полуострова (направлена 10.09.2013 г.). 6 Методология и методы исследования. Организация проведения работ по теме диссертации основана на анализе данных научной, технической и патентной литературы с последующим формулированием целей и задач исследования. В работе использованы стандартные и современные методы физико-химических, реологических, биохимических, органолептических и микробиологических исследований сырья и готовой продукции с применением методов математического моделирования технологических процессов. Положения, выносимые на защиту: Технологии производства и рецептуры новых рыборастительных кулинарных изделий из малорентабельного рыбного сырья Северного бассейна; результаты исследований влияния технологических режимов на органолептические и реологические показатели готовой продукции; Результаты исследования минерального состава грибов и ягод Кольского полуострова; рекомендации по возможным районам промышленной заготовки дикорастущего пищевого сырья для производства качественной и безопасной продукции; Оценка показателей безопасности, химического состава, пищевой ценности растительного сырья из рекомендованных районов заготовки на территории Мурманской области; зависимость содержания нутриентов в грибном сырье от способов предварительной тепловой обработки; Показатели биологической ценности и оценка изменений органолептических, реологических и микробиологических показателей в процессе хранения новых рыборастительных кулинарных изделий, изготовленных по разработанным технологиям, санитарно-гигиеническое обоснование сроков годности; Математическая модель процесса размораживания готовых замороженных кулинарных изделий; рекомендации по способу и условиям их приготовления; Технико-экономические показатели эффективности внедрения разработанных технологий производства рыборастительных кулинарных изделий в производственных условиях. Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности результатов проведенных исследований обусловлена применением современных методов анализа, математической обработкой полученных результатов и публикацией основных положений работы, 7 которые были представлены на международных научно-технических конференциях «Наука и образование» (Мурманск, 2010-2012), «Состояние и перспективы развития рыбной промышленности Северного бассейна» (Мурманск, 17-18 ноября 2011 г.), Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 1999, 2000), Международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург, 2003), II Международной научнопрактической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Научные достижения молодежи в решении актуальных проблем производства и переработки сырья, стандартизации и безопасности продовольствия» (Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, г. Киев 19-20 апреля 2012 г.) и подтверждены актами внедрения в учебный процесс и в промышленное производство. Опытные образцы кулинарных изделий в рамках Международной специализированной выставки «Море. Ресурсы. Технологии» (Мурманск, 2010-2012) отмечены дипломом в номинации «За применение в технологии изготовления оригинальных рецептов». Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 16 работах, из них 4 – в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 162 страницах и содержит 36 таблиц; 30 рисунков и 19 приложений. Список литературы включает 242 наименования, в том числе 42 иностранных источника. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость данной работы. В первой главе «Обзор литературы» на основе изучения отечественных и зарубежных источников изложены особенности используемого сырья, показана важность расширения ассортимента рыбных кулинарных изделий, применения рыборастительных комбинаций для полезного питания населения, отмечены причины, сдерживающие сбор и заготовку дикорастущих грибов и ягод на территории Мурманской области. 8 Во второй главе «Организация эксперимента, объекты и методы исследований» определены объекты исследования, порядок отбора проб, приведены методы анализа, условия проведения экспериментов, методики построения математических моделей, порядок статистической обработки экспериментальных данных, представлена схема организации эксперимента и методы исследования (рисунок 1). Анализ научной, технической и патентной литературы. Формулирование целей и задач исследования Экспериментальный этап. Исследование дикорастущего пищевого сырья и зонирование в зависимости от аккумуляции техногенных загрязнителей и эссенциальных минеральных веществ Исследование показателей, характеризующих качество и безопасность грибов и ягод из рекомендованных районов сбора Показатели безопасности Пищевая и биологическая ценность Изучение влияния тепловой обработки на химический, аминокислотный состав грибов и содержание минеральных веществ Разработка технологии кулинарных изделий с использованием малорентабельных видов рыб и растительного сырья Проведение маркетинговых исследований Разработка и обоснование рецептур Разработка технической документации Разработка тепловых режимов Обоснование сроков годности Исследование пищевой и биологической ценности Разработка правил, условий применения и безопасного использования Рисунок 1 – Организация эксперимента и методы исследования Объектами исследования являются рыбные кулинарные изделия с использованием сайки (полярной тресочки – Boreogadus saida); кальмарастрелки атлантического (Todarodes sagitatus (Lamarck), пищевых растительных ресурсов Кольского полуострова (ягод: брусники обыкновенной (Vaccinium vitis-idaea L.); черники миртолистной (Vaccinium myrtillus L.); голубики болотной (Vaccinium uliginosum L.) водяники обоеполой (вороники) (Empetrum hermaphroditum (Lange. Hager.); съедобных грибов: подосиновика желто-бурого (Leccinum testaceoscabrum 9 (Secr.) Sing.); подберезовика обыкновенного (Leccinum scabrum (Fr.) S. F. Gray); моховика желто-бурого (Suillus variegatus (Fr.) O. Kuntze); масленка обыкновенного (Suillus luteus (Fr.) S.F.Gray), сыроежки пищевой (Russula vesca (Fr.). Маркетинговые исследования проводили методом анкетирования. Для производства кулинарной продукции использовали сырье по качеству не ниже 1 сорта, вспомогательные материалы и компоненты, отвечающие требованиям существующей нормативной документации, по показателям безопасности СанПиН 2.3.2.1078-01. Отбор и подготовку проб на содержание металлов в растительном сырье проводили в соответствии с ГОСТ 26929-94. Определение минерального состава осуществляли колориметрическими, полярографическими, спектро-фотометрическими и масс-спектрометрическими (ICP-MS) методами анализа по аттестованным методикам с использованием стандартных образцов сравнения в химико-аналитических лабораториях Геологического института, Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН и ИФХЭ РАН. Содержание витаминов, пестицидов, токсичных элементов и полихлорированных бифенилов проводили стандартными методами в ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Мурманской области», показатели радиологической безопасности определяли в лаборатории океанографии и радиологии Мурманского морского биологического института КНЦ РАН по стандартной методике с применением спектрометра «CANBERRA» с программным обеспечением GENIE-2000. Аминокислотный состав исследовали на хроматомасс-спектрометре LCMS-QP 8000 (Shimadzu, Япония) в Полярном научно-исследовательском институте морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н. М. Книповича, там же проводили определение химического состава, включая хитин. Массовую долю углеводов, калорийность, аминокислотный скор (АКС), коэффициенты утилитарности (Кi), рациональности (Rc) и различия аминокислотного скора (КРАС), биологическую ценность (БЦ) определяли общепринятыми расчетными методами. Отбор проб готового продукта и подготовку проб к анализу осуществляли по стандартным методикам. Образцы изделий «Кальмар фаршированный» хранили при двух различных температурных режимах: первый – от минус 2 до плюс 2 ºС; второй – при минус 18 ºС после замораживания в аппарате шоковой заморозки HCMA141-50 (Irinox, Италия). Микробиологические испытания проводили по стандартным методикам, 10 определение органолептических показателей качества продукта – с помощью профильного анализа (описательного аналитического метода); потребительскую оценку приемлемости продукта – методом предпочтения с использованием гедонической шкалы желательности. В образцах готовой продукции определяли реологический показатель «усилие реза» (Куранова, 2007). Исследования проводились в научно-исследовательской лаборатории кафедры ТПП МГТУ на приборе гелометр "ФудЧекер" Р-1180 РАТ, TYPE 2141, Class 1.5, F. S. 100 mA (Yokogawa, Япония). Критерием оптимизации исследуемых процессов (у) выбрана обобщенная численная характеристика качества объекта исследования (Чижов, 1976; Семенов, 1981). Для моделирования процессов применялся метод планирования эксперимента (Адлер, 1976). Экспериментальные данные обрабатывали общепринятыми методами математической статистики и нелинейной регрессии (Решетников, 2000) с помощью компьютерных программ "Microsoft Office Excel" и Datafit 9.0. В третьей главе «Результаты исследований и их обсуждение» приведены и обобщены результаты исследований, относящихся к выбору сырья и технологических режимов изготовления новых многокомпонентных рыборастительных кулинарных изделий; представлены данные по качеству и безопасности сырья и образцов готовой продукции. При разработке технологии кулинарных изделий были подобраны растительные компоненты, обогащающие готовую продукцию макро- и микронутриентами. Экспериментально установлено, что применение грибов и ягод повышает органолептические показатели готовой продукции. Для использования природного сырья в пищевых технологиях необходимо оценить его экологическую безопасность с учетом расположения промышленных предприятий на территории Мурманской области и розы ветров. При исследовании растительных объектов высокие концентрации меди и никеля фиксировались на расстоянии менее 10 км от предприятий цветной металлургии. Было обнаружено меди (на сырой вес) в ягодах: от 2,4 мг/кг в чернике до 3,8 мг/кг в воронике; в грибах: от 3,0 мг/кг в подберезовиках до 8,6 мг/кг в сыроежках; никеля - в ягодах: от 2,1 мг/кг в чернике до 4,9 мг/кг в бруснике; в грибах: от 3,1 мг/кг в подберезовиках до 7,8 мг/кг в моховиках (рисунок 2). Так, с удалением от «Комбината «Североникель» в растительных объектах, в зависимости от видовой принадлежности, отмечалось снижение концентрации меди в 2 – 4 раза, никеля - в 10 раз и более, и увеличение концентраций эссенциальных элементов: калия, кальция, магния и марганца. 11 мг/кг 8 мг/кг 8 7 Подберезовик Моховик Подосиновик Сыроежка 6 5 4 7 5 4 3 3 2 2 1 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вороника Черника Брусника 6 0 70 80 90 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Расстояние, км 60 70 80 Расстояние, км Рисунок 2 – Содержания никеля в дикорастущих грибах и ягодах на различном удалении от источника загрязнения в южном направлении преобладающих ветров Промышленный сбор дикорастущего пищевого сырья целесообразно организовывать на территориях, где содержание в нем никеля и меди не превышает верхний допустимый суточный уровень поступления этих элементов в организм человека: ягод - не ближе 40 км и грибов - не ближе 30 км от комбината «Североникель» в южном направлении преобладающих ветров. При исследовании растительного сырья из рекомендованных районов сбора превышения предельно допустимых концентраций показателей безопасности по СанПиН 2.3.2.1078-01 не было обнаружено. Следовательно, такое сырье можно рассматривать как безопасное с точки зрения гигиены питания. Среди минеральных веществ выделяется калий, которого в грибах примерно в 2 раза больше, чем в ягодах. В зависимости от концентрации элементы в ягодах можно расположить в ряд: калий >>кальций >магний >марганец >железо >натрий ≥цинк >медь >>никель. В грибах, за исключением моховика желто-бурого, в котором содержание железа на порядок выше, чем в других, этот ряд выглядит так: калий>>магний>кальций>натрий≥цинк>железо>медь≥марганец >>никель. Zn Голубика Mn Черника Mg Брусника Ca Fe 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Подосиновик Подберезовик Моховик 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Рисунок 3 – Содержание минеральных веществ, мг/кг 450 Cu Zn Mn Mg Ca Fe в грибах 0 в ягодах Cu Вороника 12 Отмечено, что брусника занимает лидирующее положение среди исследованных ягод по сумме эссенциальных элементов (в мг/кг сырого веса): калия (720), кальция (240), магния (95), железа (4,2), а подосиновики – среди грибов по сумме калия (1580), магния (71), кальция (45), меди (3,9) (рисунок 3). Исследования содержания минеральных веществ в ягодах методом ICP-MS и спектрофотометрическими методами не выявили существенных расхождений результатов анализа; при этом было установлено, что количество кремния, алюминия, хрома и лития в 100 г ягод брусники может обеспечить суточную потребность в этих микронутриентах. Изучение химического и аминокислотного состава грибов показало, что в подосиновиках много лизина (скор 198 %), триптофана (скор 122 %), валина (скор 109 %); лимитирующей аминокислотой является лейцин (скор 70 %). Общее количество незаменимых аминокислот – 28,9 г на 100 г белка, что выше, чем в «идеальном белке». Содержание аспарагиновой и глютаминовой кислот достаточно высоко: 10,1 г и 10,6 г на 100 г белка соответственно. Величина КРАС (49 %), БЦ (51 %), содержание белка (2,97 %) и пищевых волокон (0,76 %) в подосиновиках выше, чем в других исследованных видах грибов. При изучении влияния способов предварительной тепловой обработки грибного сырья на качество готовой продукции установлено, что в подосиновиках при кратковременном бланшировании в воде за счет диффузии в бульон снижается содержание меди, никеля, марганца примерно на 30 %, железа и цинка – на 20 %; потери кальция и магния составляют от 50 до 60 %. При этом консистенция и недостаточно выраженный грибной запах снижали органолептические свойства готовых кулинарных изделий. Улучшению органолептических свойств готовых изделий способствовало обжаривание грибов, в результате которого в подосиновиках общее количество белка достигло 4,2 %, пищевых волокон – 2,21 %, незаменимых аминокислот – 39 г на 100 г белка. Биологическая ценность жареных грибов (подосиновиков) составила 63 %, величина КРАС – 37 %, коэффициент Rc – 0,73. На основании проведенных исследований ягоды брусники и грибы подосиновики Мурманской области были выбраны для использования в разрабатываемых технологиях, причем ягоды целесообразно использовать в свежем виде или после размораживания, грибы - после обжаривания. В ходе анализа ассортиментной политики крупных торговых сетей г. Мурманска было установлено, что на долю готовых блюд из рыбного сырья приходится не более 2 % наименований от общего количества, при этом на 13 долю замороженных рыбных полуфабрикатов - около 18 %, что говорит о слабой насыщенности рынка. Установлено также, что 30 % респондентов покупают замороженные готовые блюда не менее 1 раза в неделю, из них 15 % отдают предпочтение готовым вторым блюдам. В ходе работы были разработаны технологические схемы производства кулинарных изделий (рисунок 4), обоснован способ предварительной тепловой обработки фарша сайки, предложены варианты композиций для фарширования кальмара. Рисунок 4 – Технологическая схема производства кулинарной продукции «Кальмар фаршированный» с дикорастущими грибами Тепловую обработку фарша сайки проводили путем его обжаривания и бланширования. При использовании обжаренного фарша сайки за счет впитанного масла начинка в готовых изделиях слабо удерживается, что 14 ухудшает их внешний вид. Потери массы фарша при обжаривании в среднем составили 20 % с учетом впитанного масла. При бланшировании в течение 5 мин фарш остается достаточно обводненным, потери массы составляют 12 %, при этом не достигается степень его кулинарной готовности; при бланшировании в течение 10 мин потери массы составляют 18 %, при этом готовая продукция имеет более высокие органолептические показатели. Таким образом, установлено, что оптимальным режимом является бланширование фарша сайки в течение 10 мин; начинка после внесения растительных и дополнительных ингредиентов, включая сыр, и последующей тепловой обработки хорошо удерживается в кальмаровом кольце. При разработке композиционных составов фарша рассматривалось два варианта. Первый вариант: грибы вносили в бланшированный фарш сайки в процентном соотношении от 20 до 32 %, количество рыбного фарша варьировалось от 38 до 50 % с шагом 2 % от массы нетто смеси для фарширования. При этом количество сыра составляло 18 % и было постоянным (как и других ингредиентов) для всех образцов. По результатам дегустационной оценки наилучшим был признан образец фарша с содержанием сайки – 44 %, грибов жареных – 26 %, в котором рыбный вкус и запах гармонично сочетался со вкусом и запахом жареных лесных грибов; цвет начинки соответствовал цвету компонентов. Средний балл дегустационной оценки с учетом коэффициентов значимости составил 4 балла. Второй вариант: ягоды брусники вносили в бланшированный фарш сайки в процентном соотношении от 14 до 28 %, количество рыбного фарша варьировали от 40 до 54 %, твердого сыра – от 10 до 18 % с шагом 2 % от массы нетто смеси для фарширования. Наилучшим был признан образец фарша с содержанием сайки – 46 %, брусники – 24 %, сыра – 16 %, в котором рыбный вкус и вкус брусники гармонично сочетались. Средний балл дегустационной оценки составил 3,9 балла. Профилограммы композиций представлены на рисунке 5. Вариант 1 Вариант 2 сырный вкус 5 рыбный вкус 5 4 3 4 3 2 1 0 2 1 0 цвет грибной вкус вкус брусники рыбный вкус Рисунок 5 – Профилограммы органолептических показателей композиций 15 В ходе технологических отработок был установлен режим тепловой обработки (запекание в течение 8 мин при температуре 120 ºС), при котором кальмаровое кольцо имеет нежную консистенцию, усилие реза составляло 850 г, сыр расплавлен, начинка хорошо удерживается внутри кольца. Данный режим позволяет сохранить нежную консистенцию кальмарового кольца после размораживания и доведения до температуры подачи горячих закусок. Для составления рекомендаций по способу приготовления замороженных кулинарных изделий и для определения условий теплового режима размораживания, близкого к оптимальному, был разработан план двухфакторного эксперимента. Установлено, что наибольшее влияние на качество изделий в ходе тепловой обработки оказывает консистенция кальмара. Поэтому для выражения функции отклика был выбран обобщенный параметр оптимизации уобобщ., который включает в себя органолептическую оценку качества готовой продукции у1 (в баллах) и величину усилия реза кальмарового кольца у2 (в граммах). Варьируемые факторы: x1 - температура тепловой обработки, ºС; x2 - время тепловой обработки, ч. Обработка экспериментальных данных позволила получить уравнение регрессии: (1) уобобщ. = 829x1 – 2,29x12 +3,23x2 –9,74x22 –7,53. Максимальные значения уобобщ находятся при следующих значениях переменных: х1=181 ºС; х2=0,166 ч. Графическая интерпретация влияния технологических режимов на функцию отклика представлена на рисунке 6. Рисунок 6 Поверхность функции отклика (уобобщ) в зависимости от технологических режимов обработки кальмарового кольца При оценке качества продукции, размороженной по разработанному режиму, дегустаторами было отмечено, что продукт имел приятный цвет, вкус и аромат, кальмаровое кольцо – нежную консистенцию, температура в геометрическом центре составляла 70 ºС. Средний балл дегустационной оценки составил 3,8; усилие реза кальмарового кольца – 1110 г. Результаты 16 профильного анализа представлены на рисунке 7. В ходе анализа установлено, что профилограммы образцов 1, 2, 3, 4 приближены к идеальному профилю. В образцах 5 и 8 отмечен неприятный запах с ощущением сырости, так как исследуемый продукт не был доведен до требуемой температуры подачи; в образцах 6 и 7 консистенция кальмарового кольца была жесткой, а начинка имела суховатый привкус. В образце 9 профиль органолептических показателей максимально совпадает с идеальным профилем. консистенция 5 1 2 4 3 3 запах внешний вид 4 5 2 6 Рисунок 7 – Профилограммы органолептических показателей образцов 7 8 цвет 9 вкус Потребительская оценка приемлемости продукта показала, что наибольшим процентом желательности (99,8 %) обладает образец, который размораживали и доводили до температуры подачи по режиму согласно уравнению регрессии (1), что подтверждает целесообразность использования рекомендованного выше режима. К 120 суткам хранения замороженной продукции показатель КМАФАнМ не превышает предельно допустимого значения по СанПиН 2.3.2.1078-01, п. 1.3.3.9 (рисунок 8). lg КМАФАнМ 6 нормативные показатели 5 4 "Кальмар фаршированный" грибами 3 2 "Кальмар фаршированный" ягодами 1 0 0 30 60 90 120 150 сут. Рисунок 8 – Динамика КМАФАнМ изделий в вакуумной упаковке при температуре минус 18 ºС Все остальные микробиологические показатели также удовлетворяют требованиям нормативной документации. По органолептическим показателям продукция после размораживания имела 17 приятный вкус, аромат, плотную консистенцию. Средний балл дегустационной оценки составил 3,8 балла. Таким образом, срок годности разработанных рыборастительных кулинарных изделий в вакуумной упаковке, замороженных шоковым способом, составит 120 суток с учетом коэффициента резерва 1,2 согласно МУК 4.2.1847-04. Содержание незаменимых аминокислот и результаты расчета биологической ценности готовых изделий приведены в таблице 1. Таблица 1 - Результаты расчёта биологической ценности НаименоваАминокислоты ние Val Leu Ile Lys Met+ Phe+ Trp Thr His Всего показателя Cys Tyr Эталонные значения, мг/г белка 39 59 30 45 22 38 6 23 15 277 «Кальмар фаршированный» с ягодами брусники на момент изготовления Содержание НАК (Аi), мг/г белка 47,3 75,8 40,1 71,2 31,8 56,4 10,6 39,6 26,8 399,6 АКС, % 121,3 128,5 133,7 158,2 144,5 148,4 176,7 172,2 178,7 Кi 1,00 0,94 0,91 0,77 0,84 0,82 0,69 0,70 0,68 Величина Rc – 0,92; КРАС -30,07 %; БЦ – 69,93 % «Кальмар фаршированный» с грибами подосиновиками на момент изготовления Содержание НАК (Аi), мг/г белка 45,9 74,2 41,9 85,5 35,7 53,4 9,1 38,2 24,3 408,2 АКС, % 117,7 125,8 139,7 190,0 162,3 140,5 151,7 166,1 162,0 Кi 1,02 0,96 0,86 0,63 0,74 0,86 0,79 0,73 0,74 Величина Rc – 0,89; КРАС -30,13 %; БЦ – 69,87 % «Кальмар фаршированный» с грибами подосиновиками на 120-е сутки хранения Содержание НАК (Аi), мг/г белка 50,3 70,4 41,5 74,3 31,5 53,6 8,1 51 23,5 404,2 АКС, % 128,9 119,3 138,3 165,1 143,2 141,0 135,0 221,7 156,7 Кi 0,92 1,00 0,86 0,72 0,83 0,85 0,88 0,54 0,76 Величина Rc – 0,80; КРАС -30,61 %; БЦ – 69,39 % Из таблицы видно, что в кулинарных изделиях с использованием дикорастущих растительных объектов содержится полный набор незаменимых аминокислот; в процессе холодильного хранения продукции наблюдается невысокая деструкция аминокислот; показатели КРАС и БЦ свидетельствуют о высокой биологической ценности разработанной продукции. 18 Химический и витаминный состав разработанной продукции, ее калорийность, степень удовлетворения суточной потребности в макро- и микроэлементах при употреблении 100 г кулинарных изделий «Кальмар фаршированный» приведены в таблицах 2, 3 и на рисунке 9. Таблица 2 - Химический состав кулинарных изделий, в 100 г Массовая доля, % Вода Белки Жиры Углеводы Хитин Зола «Кальмар фаршированный» с ягодами брусники На момент изготовления Калорийность, ккал/ кДж 68,3 18,94 8,1 3,5 0,99 162,7 / 681 «Кальмар фаршированный» с грибами подосиновиками На момент изготовления На 120-е сутки хранения 73,1 18,23 6,5 0,96 0,31 0,98 135,2 / 566 72,9 17,81 6,3 0,98 0,32 1,03 130,6 / 544 Таблица 3 – Содержание витаминов, мг в 100 г изделий Образцы продукции «Кальмар фаршированный» c грибами подосиновиками «Кальмар фаршированный» c ягодами брусники 0 2 4 Витамин С Витамин В1 Витамин В2 следы 0,100 ± 0,03 0,067 ± 0,015 0,96 ± 0,38 0,095 ± 0,03 0,062 ± 0,015 6 8 10 Калий изделие с грибами Натрий изделие с ягодами 12 % Кальций Магний Железо Цинк Медь Марганец Рисунок 9 – Содержание минеральных веществ в 100 г кулинарных изделий «Кальмар фаршированный», в процентах от суточной потребности Установлено, что разработанные изделия характеризуются высокой биологической ценностью, невысокой калорийностью, высоким содержанием белка. По содержанию витаминов В1 и В2 исследованные образцы отличаются незначительно. В изделиях с ягодами брусники содержание аскорбиновой кислоты выше, чем в изделиях с грибами. 19 Употребление 100 г кулинарных изделий с ягодами брусники достаточно для удовлетворения суточной потребности в магнии на 6,4 %, кальции - на 4,8 %, марганце - на 9 %, железе - на 10 %, меди - на 7 %; употребление 100 г изделий с грибами (подосиновиками) удовлетворяет суточную потребность в кальции на 4,2 %, магнии на 8,1 %, меди и цинке - на 10 %. В образцах с грибами присутствует хитин, который выполняет роль пищевых волокон. Таким образом, разработанные рыборастительные кулинарные изделия безопасны, биологически полноценны, обладают хорошими потребительскими свойствами, высокой пищевой ценностью. В ходе работы был произведен расчет рецептур кулинарных изделий по критерию минимальной себестоимости, на основе которого установлено, что рецептуры блюд, разработанные с учетом органолептических, реологических показателей, гедонической шкалы желательности практически не отличаются от оптимизированных по критерию минимальной себестоимости. В четвертой главе «Экономическая эффективность внедрения нового ассортимента пищевых продуктов» представлен расчет экономической эффективности от внедрения нового ассортимента пищевых продуктов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе работы решена научная проблема создания технологий производства замороженных рыборастительных кулинарных изделий из малорентабельного рыбного сырья Северного бассейна с использованием дикорастущих грибов и ягод Мурманской области, имеющая существенное народнохозяйственное значение. На основании исследования минерального состава съедобных грибов и ягод Кольского полуострова показано, что содержание эссенциальных элементов в дикорастущем пищевом сырье и его экологическая безопасность определяются расстоянием от металлургических предприятий. Полученные результаты легли в основу картосхемы районов возможной промышленной заготовки грибов и ягод на территории Мурманской области. Изучены показатели качества и безопасности дикорастущего пищевого сырья из рекомендованных районов заготовки; определена пищевая ценность и влияние способов тепловой обработки на химический состав грибов подосиновиков; обоснован выбор растительных компонентов для новых рыборастительных кулинарных изделий. 20 Получено маркетинговое подтверждение целесообразности разработки новых замороженных кулинарных изделий. Разработаны и научно обоснованы рецептуры и технологии производства новых рыборастительных кулинарных изделий. Установлены сроки годности готовой продукции на основании изучения показателей биологической ценности, изменения микробиологических и реологических показателей в процессе хранения рыбных кулинарных изделий, изготовленных по разработанным технологиям. Показано, что новые рыборастительные кулинарные изделия безопасны, обладают хорошими потребительскими свойствами, характеризуются высокой биологической ценностью, невысокой калорийностью, отличаются сбалансированностью аминокислотного состава, высоким содержанием белков, витаминов, макро- и микроэлементов. Установлено, что 100 г изделий с ягодами брусники могут удовлетворить суточную потребность в магнии на 6,4 %, кальции на 4,8 %, марганце - на 9 %, железе - на 10 %, меди - на 7 %; 100 г изделий с грибами (подосиновиками) на 4,2 % удовлетворяют суточную потребность в кальции, на 8,1% в магнии, на 10 % - в меди и цинке, на 1,6 % - в пищевых волокнах. Научно обоснован и разработан тепловой режим размораживания новых готовых замороженных кулинарных изделий. Получена математическая модель процесса размораживания с учетом органолептических и реологических показателей. Сформулированы рекомендации по способу и условиям приготовления замороженных изделий согласно ГОСТ Р 51074-2003. На новые замороженные кулинарные изделия разработан пакет технической документации. Рассчитаны технико-экономические показатели эффективности внедрения разработанных технологий производства рыборастительных кулинарных изделий в производственных условиях ООО «РестСитиГрупп»; дополнительный годовой экономический эффект от внедрения новых технологий составит ориентировочно 1,6 млн руб. (в ценах 2012 г). Изучение показателей качества растительного сырья Кольского полуострова и применение моделирования рецептур с учетом эстетических свойств компонентов позволят разрабатывать такие рыборастительные кулинарные изделия, как 21 зразы, запеканки, тефтели, пельмени и т. п., что будет способствовать расширению ассортимента и рынка сбыта готовой продукции. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ: 1. Лобанов, Ф. И. Проблемы экологической безопасности съедобных грибов / Ф. И. Лобанов, А. Е. Быкова // Пищевая пром-сть. − 1996. − № 12. − С. 18-19. 2. Быкова, А. Е. Технология замороженных полуфабрикатов и готовых блюд с использованием малорентабельных объектов промысла Северного бассейна и дикорастущего сырья Кольского полуострова / А. Е. Быкова, И. Э. Бражная // Рыбное хозяйство. − 2011. − № 6. − С. 99-100. 3. Бражная, И. Э. Использование дикорастущего сырья Кольского полуострова в технологии замороженных рыбных блюд / И. Э. Бражная, А. Е. Быкова, С. Н. Судак, Б. Н. Семенов // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. – Мурманск, 2012. − Т. 15, № 1. − С. 7-10. 4. Бражная, И. Э. Исследование безопасности и минерального состава дикорастущего сырья Кольского полуострова / И. Э. Бражная, А. Е. Быкова, С. Н. Судак, Б. Н. Семенов // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. − Мурманск, 2012. − Т. 15, № 1. – С. 11-14. Статьи в журналах, сборниках научных трудов и материалов конференций: 5. Быкова, А. Е. Об оценке содержания тяжелых металлов в грибах Мурманской области / А. Е. Быкова // Геология Балтийского щита и других докембрийских областей России : материалы IX молодеж. науч. конф. КНЦ РАН. − Апатиты : КНЦ РАН, 1995. − С. 110-113. 6. Быкова, А. Е. Аккумуляция меди и никеля и способ снижения их концентраций в съедобных грибах / А. Е. Быкова // Безопасность питьевой воды и продовольствия / Кольская регион. ассоц. «За безопасность питьевой воды и пищи». − Мурманск, 1997. − Вып. 1. − С. 51-52. 7. Быкова, А. Е. Накопление меди и никеля в ягодах дикорастущих кустарничков Кольского севера в районе комбината “Североникель” / А. Е. Быкова // Геология и полезные ископаемые северозапада и центра России : материалы Х конф. памяти К. О. Кратца / РАН РФФИ. − Апатиты : КНЦ РАН, 1999. − С. 192-195. 8. Быкова, А. Е. Экодиагностика съедобных грибов и ягод Мурманской области / А. Е. Быкова // Новое в экологии и безопасности 22 жизнедеятельности : труды IV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. − СПб. − 1999. − Т. 3. − С. 325. 9. Быков, В. Р. Питание и здоровье населения Крайнего Севера в условиях загрязнения окружающей среды / В. Р. Быков, А. Е. Быкова // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности : труды Междунар. экологического конгресса. − СПб. – 2000. – Т. 2. – С. 359. 10. Быкова, А. Е. Рациональное питание и образ жизни студента / А. Е. Быкова, В. Р.Быков // XII Межрегиональная науч.-практ. конф., 15-17 апреля 2009 г. : тезисы докладов / КФ ПетрГУ − Апатиты, 2009. − Ч. 1. − С. 64-65. 11. Быкова, А. Е. Обоснование возможности использования дикорастущего растительного сырья Кольского полуострова в технологии пресервов [Электронный ресурс] / А. Е. Быкова, И. Э. Бражная // Наука и образование – 2010 : материалы междунар. науч.-техн. конф., Мурманск, 5-9 апреля 2010 г. / Федер. агентство по рыболовству, ФГОУ ВПО "Мурман. гос. техн. ун-т". – Мурманск, 2010. − С. 979-983. – Режим доступа: http://www.mstu.edu.ru/science/conferences/files/nio2010-9.pdf. 12. Быкова, А. Е. Разработка технологии замороженных полуфабрикатов и готовых блюд из малорентабельных объектов промысла Северного бассейна и дикорастущего сырья Кольского полуострова / А. Е. Быкова, И. Э. Бражная, С. Н. Судак // Состояние и перспективы развития рыбной промышленности Северного бассейна : материалы III науч.практ. конф., Мурманск, 17-18 ноября 2011 г. – Мурманск, 2011. – С. 95-96. 13. Бражная, И. Э. Исследование минерального состава и показателей безопасности съедобных грибов Мурманской области [Электронный ресурс] / И. Э. Бражная, А. Е. Быкова, В. В. Корчунов // Наука и образование – 2012 : материалы междунар. науч.-техн. конф., Мурманск, 2-6 апреля 2012 г. / Федер. агентство по рыболовству, ФГОУ ВПО "Мурман. гос. техн. ун-т" – Мурманск, 2012. – С. 688-693. – Режим доступа: http://www.mstu.edu.ru/science/conferences/files/nio2012-9.pdf. 14. Быкова, А. Е. Разработка технологии фаршированных рыбных блюд с дикорастущим сырьем Мурманской области / И. Э. Бражная, А. Е. Быкова // Научные достижения молодежи в решении актуальных проблем производства и переработки сырья, стандартизации и безопасности продовольствия : материалы II Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов, г. Киев, 19-20 апреля 2012 г. / 23 Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины. – Киев, 2012. − С. 201-202. 15. Быкова, А. Е. Эссенциальные микронутриенты съедобных грибов Мурманской области / А. Е. Быкова, Д. А. Пакиж // Межрегиональная науч.практ. конф., 17-19 апреля 2012 г. : тезисы докладов / КФ ПетрГУ − Апатиты, 2012. − Ч. 1. − С. 86-87. 16. Bykova, A. E. Havy metals entering haracter to the organism in habitants of the Murmansk region with water and food / A. E. Bykova // International ecologic forum “Environment and human health”. − S-Petersburg, 2003. − P. 715-717. Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность канд. биол. наук Л. Г. Исаевой и канд. биол. наук Ю. Р. Химич (Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН) за помощь в организации и проведении работы, за ценные научные консультации.
