Оптимизация рецептуры рыборастительных снеков

Разработана технология нового рыборастительного продукта — снеки. Материал исследования — термообработанные хребты сардинеллы (Sardinella aurita), остающиеся после филетирования рыбы, и порошок из клубней топинамбура (Jerusalem artichoke). Хребты сардинеллы предварительно термостатировали при температуре 112–115°С в течение 10 мин. Компоненты соединяли и подвергали куттерованию с дополнительным вводом профилактической соли с пониженным содержанием натрия и альгинат натрия в растворе. Рассчитана сбалансированность продукции по минеральным веществам с применением программного обеспечения Generic 2.0. Получена математическая модель рецептуры обезвоженных рыборастительных снеков, представляющих собой композицию из измельченных рыбных хребтов, порошка топинамбура и пищевых добавок. Для оптимизации рецептуры массовая доля топинамбура варьировалась с интервалом от 15 до 45 %, массовая доля альгината натрия с интервалом варьирования от 0,1 до 0,7 %. Установлены оптимальные значения рецептурных компонентов снеков: массовые доли порошка топинамбура 27,0 %, альгината натрия 0,49 % смеси. Критерий желательности Харрингтона по минеральному составу снеков составил 0,98, что свидетельствует о высокой сбалансированности продукции по основным микроэлементам в соответствии с физиологическими нормами. Новый рыборастительный продукт обладает высокими органолептическими свойствами и повышенной биологической ценностью.

При употреблении 100 г снеков организм удовлетворяет потребность в калии на 30,0 %, магнии — 22,3 %, кальции — 75,0 %, фосфоре — 62,5 %. Внесение добавки из растительного компонента (топинамбура) содержит 25 г инулина, что полностью удовлетворяет суточную потребность организма в данном полисахариде. Разработанная технология позволяет решить проблему полезного использования вторичного рыбного сырья.

На сегодняшний день сегмент функциональной пищевой продукции, отвечающий критериям современной теории питания, набирает все большую популярность у потребителей. Это относится, прежде всего, продуктам сбалансированного состава по основным питательным веществам, имеющие пониженное содержание поваренной соли, сахара и жира, не содержащие искусственных пищевых добавок, в том числе ароматизаторов, усилителей вкуса и консервантов. По данным аналитиков агентства "Euromonitor", в период с 2013 по 2014 гг., рост продаж на мировом рынке продуктов функционального питания составил 6,5 %, объем продаж достиг 774 млрд. долл. [1]

В сегменте функциональных снеков наиболее востребованными являются продукты с пониженным содержанием воды и соли, богатые белком, обогащенные пре- и пробиотическими добавками [2–4]. Однако на российском рынке ассортимент подобной продукции представлен слабо.

С целью расширения ассортимента снековой функциональной продукции на кафедре пищевой биотехнологии ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» была разработана технология нового рыборастительного продукта. В качестве основного сырья использовали хребты сардинеллы (Sardinella aurita), остающиеся после филетирования рыбы при производстве консервов, и порошок из клубней топинамбура (Jerusalem artichoke), приготовленный из местного сырья. Позвоночные хребты сардинеллы предварительно подвергали термообработке под давлением, в результате чего они легко измельчались, превращаясь в белково-минеральную композицию.

Данная масса содержит богатый набор функциональных ингредиентов: незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины A, D, E, макроэлементы (K, Ca, P, Mg) и микроэлементы [5].

Порошок из топинамбура содержит до 50–60 % массы углеводной фракции полисахарида инулина, который оказывают пребиотическое действие, незаменим в диетическом питании. Компоненты топинамбура оказывают синергетический эффект на процесс всасывания кальция и селена, обладают липотропным действием, выводят токсины, повышает общую сопротивляемость организма, влияют на уровень сахара в крови у больных диабетом второго типа [6–8].

Для получения рыборастительного продукта хребты сардинеллы предварительно термостатировали при температуре 112–115°С в течение 10 мин. Клубни топинамбура мыли, очищали, подвергали сушке и измельчали до порошкообразного состояния. Далее две массы соединяли и подвергали куттерованию, дополнительно вводя вкусовые и стабилизирующие добавки (профилактическую соль с пониженным содержанием натрия и альгинат натрия в растворе). Полученную рыбную массу формовали на пласты и обезвоживали до приобретения плотной консистенции, напоминающей структуру вяленой рыбы.

Готовый продукт резали на полоски шириной 0,5–0,8 мм. Он представляет собой формованные ломтики темно-коричневого цвета, толщиной 2–3 мм. Для оптимизации рецептуры рыборастительных снеков применяли метод математического моделирования эксперимента, а именно ортогональный центральный композиционный план (ОЦКП) второго порядка для двух факторов. В качестве варьируемых частных факторов были выбраны: массовая доля топинамбура (Х₁) с интервалом варьирования от 15 до 45 % и массовая доля альгината натрия (Х₂) с интервалом варьирования от 0,1 до 0,7 %. Параметром оптимизации служила балловая органолептическая оценка качества готовой продукции, в «идеале» равная 15 баллам (в обобщенном смысле по частным факторам параметр оптимизации стремится к нулю). План эксперимента по оптимизации процесса приготовления рыборастительных снеков согласно ОЦКП приведен в табл.1.

В результате проведения эксперимента и обработки полученных данных была рассчитана кодированная математическая модель (1), связывающая органолептическую оценку качества снеков с массовой долей топинамбура и альгината натрия:

y = 0,038 – 0,006 x₁ – 0,009 x₂ + 0,006 x₁x₂ – 0,007 x₁² + 0,017 x₂². (1)

Анализ уравнения в кодированном виде показал, что массовая доля альгината натрия оказывает большее влияние на органолептические качества рыборастительных снеков, чем дозировка топинамбура, что связано с его высокими структурообразующими свойствами, формирующими консистенцию.

Для получения графического изображения функции отклика и отыскания оптимальных значений факторов рецептуры осуществлен переход от кодированной модели к натуральному виду (2):

y = 0,0377 – 0,006 ω_топ – 0,009 ω_альг + 0,006 ω_топ ω_альг – 0,00723 ω_топ² + 0,017 ω_альг²_. (2)

Оптимальные значения факторов были определены путем дифференцирования полученной натуральной модели рецептуры снеков (2). В результате было определено, что оптимальные массовые доли порошка топинамбура и альгината натрия составляют соответственно 27 % и 0,49 % массы композиционной смеси. Геометрическая интерпретация исследуемого процесса в виде экстремальной поверхности в выбранном пространстве представлена на рис. 1.

Аналитическим путем был определен минеральный состав новых рыборастительных снеков, представленный в табл. 2.

Из данных табл. 2 видно, что при употреблении 100 г снеков организм удовлетворяет потребность в калии на 30,0 %, магнии — 22,3 %, кальции — 75,0 %, фосфоре — 62,5 %. Помимо богатого минерального состава 100 г снекового продукта, за счет внесения добавки из растительного компонента (топинамбура), содержит 25 г инулина, что полностью удовлетворяет суточную потребность организма в данном полисахариде. Согласно ГОСТ Р 54060–2010 «Продукты пищевые функциональные», полученный продукт можно отнести к функциональным продуктам питания по данному набору биологически активных компонентов.

Для уточнения дозировки порошка топинамбура в рецептуре разработанных рыборастительных снеков проводилось компьютерное моделирование композиции с оптимизацией ее минерального состава по калию, магнию, натрию, фосфору и кальцию. Расчеты проводили с помощью программы Generic 2.0. Результаты, выраженные в виде функций желательности относительно физиологически необходимых норм данных микроэлементов, представлены на рис. 2.

С учетом значений частных функций желательности (d_i) обобщенный критерий желательности сбалансированности минерального состава (D_общ) для рыборастительных снеков составил 0,98, что по шкале желательности соответствует оценке «отлично». Таким образом, расчеты подтвердили высокую сбалансированность новой рыборастительной продукции по минеральному составу.

Проведенные исследования показывают целесообразность изготовления функциональных рыборастительных снековых продуктов с использованием вторичного мясокостного сырья рыбоперерабатывающих производств, обогащенных высушенным концентратом топинамбура.

В данном случае целесообразно изготавливать структурированную композицию, вкусовые достоинства которой и прочность формируются натуральными компонентами сырья и альгинатом натрия, вносимыми в обоснованных оптимизированных количествах. Масса легко обезвоживается до консистенции вяленой рыбы, имеет приятный янтарно-коричневый цвет, рыбный вкус со сладковатым приятным растительным оттенком. Новый вид снековой продукции не содержит искусственных пищевых добавок, имеет повышенную биологическую ценность по содержанию инулина, ценным минеральным веществам и рекомендуется к употреблению широким слоям населения, прежде всего, в качестве белково-минерального и углеводного питания для спортсменов. По критериям белкового питания он не уступает протеинам натуральных коллагенов рыбной чешуи, считающихся прекрасным сырьем для гейнеров в технологии спортивного питания [9, 10].