Биохимический анализ качества рыбы, замороженной с использованием жидкого азота

Биохимический анализ качества рыбы, замороженной с использованием жидкого азота

0.Н. Маркова, О.П. Чернега, Б.Н. Семёнов

Механико-технологический факультет Калининградского государственного технического университета, кафедра технологии продуктов питания

Аннотация. Приведены результаты исследований влияния жидкого азота на качественные характеристики и продолжительность хранения замороженной рыбы в зависимости от условий заготовки различных партий.

Abstract. The results of researches of liquid nitrogen influence on the qualitative characteristics and on duration of the frozen fish storage have been considered depending on the conditions of different batches freezing.

1. Введение

Важнейшей задачей холодильной технологии является длительное сохранение сырья или готовой продукции в качественном состоянии. Замораживание со сложным процессом перераспределения кристаллической фазы внутри продукта при его дальнейшем хранении является одним из путей сохранения высокого качества продукта (Головкин, Першина, 1961).

Мороженое сырье в максимальной степени сохраняет свои нативные свойства, его пищевая ценность наиболее высока и срок хранения весьма продолжителен. На современных предприятиях используют замораживание и хранение мороженого сырья, что позволяет сохранять его технологические свойства и пищевую ценность в течение продолжительного времени, осуществлять перевозку и хранение, создавать продовольственные запасы (Быков, 1987).

Цель данной работы - установить влияние жидкого азота на прохождение рыбой различных стадий постмортальных изменений и на продолжительность хранения мороженой рыбы.

В связи с изменившимся состоянием запасов океанических промысловых объектов в последнее время всё больше внимания уделяется исследованиям основных видов рыб прибрежного лова и прудового хозяйства, поэтому объектом исследования был лещ, по качеству отвечающий требованиям действующей нормативной документации.

2. Методы исследований

В лаборатории криогенной технологии гидробионтов были проведены заготовки мороженых образцов, из которых вырабатывались следующие партии:

• контрольная партия без азота (замораживание рыбы на воздухе до температуры -18°С и хранение рыбы в полимерных пакетах при температуре -18°С);

• опытная партия (замораживание рыбы с помощью жидкого азота до -18°С и хранение в полимерных пакетах при температуре -18°С);

• опытная партия (предварительное охлаждение рыбы с помощью жидкого азота до температуры -1°С и последующее замораживание рыбы на воздухе до температуры -18°С и хранение рыбы в полимерных пакетах при температуре -18°С).

Рыбу замораживали до средней температуры на границе поверхностного слоя (0,8^1,0 см) -28°С. Сразу после замораживания рыба имела среднеобъёмную температуру -23°С, в толще мяса -18°С. В первые 10-12 часов хранения происходит выравнивание температуры, которая становится равномерной по всему объёму рыбы и составляет в среднем -19°С. Одновременно с выравниванием температуры кристаллы льда перераспределяются по всей толще мышечной ткани. Мороженая рыба поступала в морозильную камеру, где хранилась при температуре -20°С в течение семи месяцев.

Для характеристики качественного состояния исследуемого объекта в процессе хранения использовались следующие показатели:

• перекисное число - по методу Якубова в пересчёте на 100 г продукта (Якубов, 1981);

• кислотное число - по методу Лазаревского в модификации Б.Н. Семенова применительно к получению липидной навески в пересчёте на 100 г продукта (Якубов, 1981);

• влагоотдача - методом центрифугирования в специальных центрифужных пробирках (Головкин, Першина, 1961);

-Контоль -Жидкий азот

-Предварительное охлаждение в азоте

-Контроль -Жидкий азот

-Предварительное охлаждение

Рис. 1. Изменение кислотного числа (а) и перекисного числа (б) липидов мышечной ткани леща при морозильном хранении

содержание АТФ - по количественному изменению легко гидролизуемого фосфора (ЛГФ) методом осаждения уксуснокислой ртутью (Головкин, Першина, 1961); определение показателя рИ с помощью иономера И-130 (Головкин, Першина, 1961); органолептическая оценка сырой и отварной рыбы по четырем органолептическим показателям: внешний вид, запах, консистенция, вкус (ГОСТ 7636-85, 1985);

обобщенную численную характеристику качества вычисляли согласно (Семёнов, 1992).

3. Результаты исследований

В результате исследований, проведенных на кафедре технологии продуктов питания КГТУ, получены данные о зависимости качественного состояния рыбы от продолжительности её хранения в мороженом виде. Уровень доверительной вероятности значений составил 89 %, иначе говоря, в 89 % образцов разница достоверна.

Преимущества быстрого замораживания заключаются в получении мелкокристаллической структуры льда при сверхбыстром прохождении зоны критического интервала температур (-2° + -5°С) и надлежащего градиента температур между поверхностными и внутренними слоями тела рыбы (Семенов и др., 1994).

Кислотное число свежей рыбы минимально и составляет для леща (согласно исследованиям) 4 мг КОН на 100 г продукта (рис. 1а). При хранении замороженной рыбы значение кислотного числа для контрольной партии резко возрастает уже на второй месяц и достигает максимума на пятый месяц (рис. 1а). После пятимесячного морозильного хранения величина кислотного числа снижается за счет образования перекисных соединений (рис. 16). Использование жидкого азота при замораживании рыбы замедляет процесс порчи жиров. Пик значений кислотного числа для рыбы, предварительно охлажденной с помощью жидкого азота, приходится на шестой месяц, а для рыбы, замороженной жидким азотом, зафиксирован только на седьмой месяц хранения (рис. 1а).

У свежевыловленной рыбы перекисное число равно нулю. После смерти рыбы в мышечной ткани начинаются постмортальные изменения, а, следовательно, и гидролиз и окисление жира. Увеличение перекисного числа свидетельствует об образовании перекисей в уже частично гидролизованном жире. Снижение перекисного числа после прохождения пика говорит об образовании вторичных продуктов окисления. Время появления этих продуктов в тканях рыбы соответствует предельному сроку хранения (рис. 16). У медленно замороженной рыбы контрольной партии максимум перекисного числа наблюдается через пять месяцев морозильного хранения при температуре -18°С, при быстром замораживании рыбы жидким азотом скорость накопления перекисных соединений уменьшается, а также уменьшается их максимальное содержание. Пик значений перекисного числа для рыбы, предварительно охлажденной с помощью жидкого азота, зафиксирован через шесть месяцев, а при криогенном охлаждении и замораживании - через семь месяцев хранения (рис. 16).

Мышечная ткань рыбы непосредственно после вылова имеет низкую влагоотдачу. Однако при хранении в тканях мороженной рыбы протекают постмортальные изменения и изменяются показания влагоотдачи. Значительное увеличение влагоотдачи мышечной ткани рыбы наблюдается при прохождении рыбой стадий посмертного окоченения из-за уплотнения мышечной ткани вследствие синерезиса актомиозина. При наступлении расслабления влагоотдача уменьшается, в конце расслабления мышечной ткани и при автолизе происходит гидролиз белковых веществ, и влагоотдача снова начинает увеличиваться. Пики постмортальных изменений выражены ярче и процессы протекают быстрее при медленном

замораживании (контрольная партия). У рыбы этой партии максимум влагоотдачи, а, следовательно, и максимум посмертного окоченения, зафиксирован через полтора месяца хранения (рис.2а). Минимум влагоотдачи, то есть конец расслабления мышечной ткани, отмечен на пятый месяц хранения.

-Контроль -Жидкий азот

-Предварительное охлаждение в азоте

п

I

а.

-Контроль -Жидкий азот

-Предварительное охлаждение в азоте

месяцы

а б

Рис. 2. Изменение влагоотдачи (а) и количества ЛГФ (б) мышечной ткани замороженного леща при морозильном хранении

Более медленно протекают постмортальные изменения при предварительном охлаждении рыбы жидким азотом и при замораживании рыбы жидким азотом. Максимум посмертного окоченения рыбы, предварительно охлажденной с помощью жидкого азота, приходится на второй месяц, а конец расслабления - на шестой месяц хранения. Для партии рыбы, замороженной с использованием жидкого азота, пики посмертных изменений ещё более растянуты по времени. Пик посмертного окоченения рыбы, замороженной с использованием жидкого азота, приходится на третий месяц хранения, а конец расслабления - лишь на седьмой месяц (рис. 2а).

В течение первых двух месяцев морозильного хранения в результате ферментативного воздействия происходит распад 70-80 % АТФ. При понижении температуры распад АТФ замедляется. Содержание легко гидролизуемого фосфора (ЛГФ) достигает минимума у рыбы контрольной партии через полтора месяца хранения (рис. 26), у рыбы, предварительно охлажденной с помощью жидкого азота, - через два месяца, у рыбы, замороженной жидким азотом, - через два с половиной месяца (рис. 26). При расслаблении мышечной ткани у рыбы всех партий наблюдается ресинтез АТФ.

По величине изменения показателя рН судят о скорости прохождении рыбой стадий посмертных изменений. У рыбы контрольной партии минимум значения рН достигается через полтора месяца хранения, у рыбы, предварительно охлажденной с помощью жидкого азота, - через два месяца, а у рыбы, замороженной с помощью жидкого азота, - через два с половиной месяца, что соответствует максимуму окоченения. Максимума этот показатель достигает для контрольной партии через четыре месяца, для партии, предварительно охлажденной с помощью жидкого азота, - через пять месяцев, а для замороженной жидким азотом - через шесть, что соответствует максимуму расслабления мышечной ткани рыбы (рис. 3а).

—Д— Контроль

рН

7 6,9 6,8 6,7 6,6 6,5 6,4

-Жидкий азот

- Предварительное охлаждение в азоте

-Контроль -Жидкий азот

-Предварительное охлаждение в азоте

а б

Рис. 3. Изменение показателя рН (а) и органолептическая оценка качества (б) мышечной ткани леща в процессе замораживания и хранения

16

4

20

2

Ш

5

4

3

Результаты биохимических исследований хорошо согласуются с органолептическими показателями рыбы. В начале хранения качество рыбы всех партий соответствует пяти баллам. По мере увеличения продолжительности хранения в рыбе протекают постмортальные изменения, и качество ее ухудшается. Минимальную продолжительность хранения имеют образцы, замороженные воздухом (контрольная партия). Эти образцы достигают трехбалльной оценки, принятой за предельную отметку качества, уже через пять с половиной месяцев хранения (рис. 36). При использовании для предварительного охлаждения и замораживания рыбы жидкого азота, интенсивность постмортальных изменений замедляется, и хорошее качество рыбы сохраняется до шести и семи месяцев, соответственно (рис. 36).

Понятием "качество" пользуются постоянно, но редко в практике и даже в исследованиях ему придают чёткий однозначный смысл. Термин "качество" часто сопоставляется с термином "количество", так как качество всегда является сложной совокупностью многих свойств или признаков объекта, большинство которых измеряется и выражается численно. Следовательно, необходимо объединение численного выражения признаков таким образом, чтобы их совокупность создавала обобщённую численную характеристику качества объекта. Таким и является основанный на законе аддитивности метод, принцип которого опубликован в издании (Чижов, 1976). В данном исследовании рассматривалось относительное изменение численных характеристик качества (меры обратимости Я 4/1).

На рис. 4 представлено изменение относительной численной характеристики качества мороженого леща в процессе холодильного хранения. С увеличением

продолжительности хранения

относительная численная

характеристика качества уменьшается быстрее для рыбы контрольной партии, чем для рыбы опытной партии (от единицы в начале хранения до 0,05 - в конце хранения). Согласно проведённым вычислениям относительной численной характеристики качества мороженого леща, рыба опытной партии (замороженная с помощью жидкого азота) в конце хранения обладает более хорошим качеством (относительная численная характеристика качества составляет 0,2), чем рыба контрольной партии (замороженная воздушным способом) и рыба второй опытной партии (предварительно охлаждённой с помощью жидкого азота - относительная численная характеристика качества составляет 0,1). Таким образом, интенсификация процесса замораживания с помощью жидкого азота способствует лучшему сохранению качественного состояния по сравнению с контрольным способом замораживания.

.о я

I

ч ш

I;

о ч

к

- Контроль -Жидкий азот

-Предварительное охлаждение в азоте

1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Рис. 4. Изменение относительной численной характеристики качества мороженого леща в процессе хранения

4. Заключение

Итак, среди различных факторов, влияющих на качество получаемой продукции, важное значение имеет скорость отвода тепла. Сравнивая свойства воздуха и жидкого азота как теплоотводящей среды, необходимо отметить, что жидкий азот обладает более высоким коэффициентом теплоотдачи (3500 Вт/м 2*К), и, как следствие, скорость замораживания в жидком азоте в 47 раз выше, чем в воздухе. Результаты биохимических изменений мышечной ткани показали, что при быстром замораживании наблюдается значительное замедление посмертных изменений, протекающих в мышечной ткани мороженой рыбы при хранении, и достаточная аккумуляция холода, что в совокупности обеспечивает более продолжительное хранение рыбы по сравнению с контрольным образцом.

Таким образом, при использовании для предварительного охлаждения и замораживания жидкого азота постмортальные изменения рыбы более растянуты во времени. Определяющим фактором при этом является высокая скорость охлаждения и замораживания, которая способствует значительному торможению процессов автолиза. Срок хранения рыбы контрольной партии составляет пять с половиной месяцев, именно к этому периоду у рыбы наблюдается максимальное значение перекисного числа, ухудшение органолептических показателей. Рыба, предварительно охлажденная с использованием жидкого азота, сохраняется в течении шести, а рыба, замороженная с использованием жидкого азота, даже по истечении семи месяцев при удовлетворительном качестве по биохимическим показателям.

Литература

Быков В.П. Изменения мяса рыбы при холодильной обработке. М., Агропромиздат, 220 е., 1987.

Головкин H.A., Першина Л.И. Посмертные механохимические изменения и их роль при консервировании рыбы холодом. Л., Труды НИКИМРП, т.1, вып.2, с.3-100, 1961.

ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Правила приемки, органолептические методы оценки качества, методы отбора проб для лабораторных испытаний. М., 40 е., 1985.

Семёнов Б.Н. Технология продуктов из водного сырья. Методические указания к лабораторной работе по определению обобщенной численной характеристике качества рыбных продуктов по специальности 27.09 "Технология рыбных продуктов". Калининград, АтлантНИРО, 27 е., 1992.

Семенов Б.Н., Акулов Л.А., Борзенко Е.И. Применение азотных технологий в процессах охлаждения, замораживания, хранения и транспортирования скоропортящихся продуктов. 4.1 и 2. Калининград, АтлантНИРО, 278 е., 1994.

Чижов Г.Б. Обобщенные численные характеристики изменения мяса при холодильной обработке и хранении. ЦНИИТЭИ обзорная информация, серия: холодильная промышленность и транспорт, № 2, с.35, 1976.

Якубов Г.З. Метод контроля качества быстрозамороженных готовых мясных блюд. М., ВНИКТИХОЛОДПРОМ, 9 е., 1981.