Влияние брачных изменений тихоокеанских лососей на функционально-технологические свойства их мышечной ткани

2007

Известия ТИНРО

Том 150

УДК 663

Е.М. Пустовалова, В.Д. Богданов

ВЛИЯНИЕ БРАЧНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ НА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИХ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ

Представлены результаты исследований влияния стадии нерестовых изменений кеты и горбуши на химические, физические и структурно-механические показатели их мышечной ткани. Приведены изменения признаков брачного наряда рыб в течение преднерестового хода и их размерно-массовых характеристик. Установлена связь между изменением органолептических и функционально-технологических свойств мышечной ткани кеты и горбуши. Обоснована целесообразность использования тихоокеанских лососей до III стадии нерестовых изменений в качестве сырья для производства фаршевых и формованных продуктов.

Pustovalova E.M., Bogdanov V.D. Influence of spawning changes of pacific salmons on functional-technological properties of their muscular tissue // Izv. TIN-RO. — 2007. — Vol. 150. — P. 391-399.

Influence of the chum (Oncorhynchus keta) and pink (O. gorbuscha) salmons spawning changes on chemical, physical, and structural-mechanical parameters of their muscular tissue is investigated. Changes of their breeding-dress, size, and weight during prespawning running are considered in detail. Dependence is revealed between organoleptic and flow properties of the muscular tissue. The salmons could be used as raw material for mince products manufacture until the third stage of spawning changes.

В период нереста качественные характеристики мышечной ткани рыб претерпевают значительные изменения, связанные с потерей биогенных веществ, что подтверждается многочисленными биохимическими исследованиями мяса тихоокеанских лососей (Кизеветтер, 1971; Холоша, 1998; Слуцкая и др., 1999). Изменение химического состава тканей рыбы сопровождается изменением не только биологической и пищевой ценности, но и функционально-технологических свойств (ФТС). Последние определяются как совокупность показателей, характеризующих уровни эмульгирующей, водосвязывающей, жиро-, водопоглоща-ющей и гелеобразующей способности, структурно-механические свойства (липкость, вязкость, пластичность и др.), сенсорные характеристики (цвет, вкус, запах, консистенция), величину выхода и потерь при термической обработке (Богданов, 2005). Однако глубоких научных исследований в этом направлении до настоящего времени не проводилось. Поэтому целью нашей работы являлось исследование ФТС мяса тихоокеанских лососей (кеты и горбуши) в разные периоды преднерестового хода, необходимое для обоснования технологических решений по использованию этих рыб в качестве сырья для производства полноценной пищевой продукции.

Объектами настоящего исследования являлись кета Oncorhynchus keta и горбуша O. gorbuscha с различной степенью брачных изменений. Вылов особей без признаков нерестовых изменений производили у входа в устье р. Авача, а с нерестовыми изменениями — в 16 км от устья вверх по течению в период с июля по конец августа 2005 и 2006 гг. При отборе руководствовались внешними признаками брачного наряда, соответствующими определенной стадии нерестовых изменений, и половой принадлежностью рыбы (объектами исследования являлись самцы). Период между выловом рыбы и проводимыми исследованиями составлял 5-6 ч, т.е. начало эксперимента совпадало с завершением стадии посмертного окоченения.

Определение содержания воды, белков, липидов, минеральных веществ и водоудерживающей способности (по площади влажного пятна) производилось стандартными методами согласно ГОСТу 7636-85.

Органолептическую оценку качества мяса лососевых в различных стадиях нерестовых изменений производили по пятибалльной шкале профильным методом (Сафронова, 1985; Головин, 1992).

Структурно-механические свойства определялись прибором "Структурометр СТ-1М" (Максимов, Черных, 2004). Предельное напряжение сдвига 00, Па, измеряли путем погружения в опытный образец на определенную глубину индентора (конуса 600) и установления времени релаксации напряжений, возникающих при деформировании фарша. При определении адгезии в качестве индентора использовали стальной диск диаметром 30 мм, который погружали в исследуемый фарш. Адгезионное напряжение G (Па), рассчитывали как отношение усилия отрыва диска к его площади. Исследование эффективной вязкости пэф (Па ' с), производили по методике, основанной на определении участка деформации фарша за определенный промежуток времени. Для подготовки исследуемых образцов рыбу разделывали на филе, обесшкуривали и измельчали на мясорубке. Навеску фарша 30 г набивали в металлические цилиндрические емкости, которые помещали в холодильник на 20 мин (температура в холодильнике составляла 4-5 0С), после чего определяли ФТС подготовленных образцов. Исследование водопоглотительной способности фарша (ВПС) проводили по методу Смита, согласно которому 1 г пробы отвешивали в центрифужную пробирку, добавляли 20 мл дистиллированной воды, перемешивали в течение 15 мин для набухания белков, затем центрифугировали при скорости вращения ротора 157 рад/с. После этого сливали надосадочный раствор и взвешивали пробирку. Расчет ВПС производили по формуле:

ВПС = ^blz^. 100, а

где ВПС — количество воды, удерживаемое 1 г белка, %; а — навеска, г; b — масса пустой пробирки, г; с — масса влажной пробирки, г.

Жиропоглотительную способность фарша (ЖПС) определяли аналогичным способом, используя вместо дистиллированной воды растительное масло. Эмульгирующую способность устанавливали путем эмульгирования навески фарша с растительным маслом в гомогенизаторе, центрифугирования полученной смеси и определения объема эмульгированного масла. Достоверность результатов обеспечивали планированием исследований, необходимых и достаточных для достижения надежности Р = 0,90-0,95 при доверительном интервале Л = ± 10 %. Представленные в графиках и таблицах числовые значения являются средними арифметическими экспериментальных данных, расчетные графические кривые — полиномиальными линиями тренда (аппроксимации и сглаживания). Для обработки экспериментальных данных и построения графических зависимостей использовали стандартную программу Microsoft Office Excel 2003.

Данные наших наблюдений за изменением размера, массы и внешних признаков брачного наряда кеты в течение преднерестового периода в зависимости

от стадии половозрелости особей приведены в табл. 1. Они согласуются с характеристиками внешних признаков лососей на различных стадиях нерестовых изменений, приведенными в действующей нормативной документации (ТИ 1-97 к ТУ 15-01 293-92; ТУ 15-01 267-2000; ТУ 15-01 293-97).

Таблица 1

Изменение размера, массы и внешних признаков брачного наряда самцов кеты в разные периоды преднерестового хода

Table 1

Change of dimensional and mass characteristics and external attributes of the marriage order of a keta (males) in the different periods of a prespawning course

Дата Стадия иссле- нерестовых дования изменений

Внешние признаки нерестовых изменений

Длина тела, м

Масса рыбы, кг

Признаки нерестовых изменений

16-20 Серебрянка отсутствуют, поверхность рыбы 0,49-0,57 3,140-5,210

июля 0 стадия чистая, серебристая, челюсти нор- 0,53 4,175 мальной формы. Цвет мяса красный.

Рыба со слабыми признаками брачного наряда: на теле видны слабые 0,48-0,56 3,050-5,100 серые поперечные полосы, имеются 0,52 4,075 задатки будущего горба.

23 июля I стадия

1-3

августа

II-III

стадия

Рыба с явно выраженными признаками брачного наряда: окраска тела потускневшая, на теле видны четкие темно-серые и буровато-розовые полосы. Горб ясно выражен. Челюсти вытянуты и искривлены. Цвет мяса светло-красный.

0,46-0,63 0,545

2,890-5,650 4,270

августа

Рыба с резко выраженным брачным нарядом: горб большой, челюсть Ш-^ удлиненная, нос сильно загнут. стадия Поверхность тела потускневшая с полосами и пятнами ярких и темных тонов. Цвет мяса светло-розовый.

0,52-0,64

0,58

3,180-5,380 4,280

15

августа

Рыба с очень резко выраженным брачным нарядом: горб большой, челюсть удлиненная, зубы хорошо IV стадия развиты, нос сильно загнут. Поверхность тела потускневшая с полосами и пятнами ярких и темных тонов. Цвет мяса бледно-розовый.

0,52-0,68 0,60

3,177-5,620 4,390

Примечание. Над чертой указаны пределы колебаний, под чертой — средние значения показателей.

Известно, что с усилением признаков нерестовых изменений происходит уменьшение выхода съедобной части, что связано с увеличением относительной массы головы и внутренностей (Кизеветтер, 1971). Полученные нами данные также свидетельствуют, что на начальной стадии нерестовых изменений выход съедобной части кеты (мясо с кожей) составил 76,9 %, затем он снизился на II-III стадии до 64,7 %, а на IV стадии нерестовых изменений значение этого показателя составляло до 60,9 %.

Вместе с тем изменения, происходящие в организме рыбы в брачный период, сказываются и на органолептических показателях мышечной ткани. Оценивая качество мяса рыбы, следует отметить, что происходит постепенное снижение всех его органолептических показателей, в большей степени за счет ухудшения цвета и консистенции (рис. 1). Для горбуши в течение брачного периода

393

0 стадия

Общее впечатление

Вкус

Коне истенция

I стадия

Общее впечатление

5

Вкус

Консистенция

Цвет

II - III стадия

Общее впечатление

Вкус

Коне истенция

Цвет

III - IV стадия

Общее

впечатление

5/,

Вкус

0 стадия

Общее впечатление

Вкус

Консистенция

I стадия

Общее впечатление

5

Вкус

Конс истенция

Цвет

апах

II - III стадия

Общее

впечатление 5^

Вкус

Консистенция

Цвет

Запах

III - IV стадия

Общее впечатление

Цвет

Конс ис тенция-Запах

IV стадия

Общее впечатление 5т

Вкус

Конс истенция

Цвет

Запах

Вкус

Консистенция

IV стадия

Общее

впечатление

5„г

Цвет

Запах

Вкус

Консистенция

394

Цвет

Запах

цвет мяса изменяется от красно-оранжевого в начальный период до бледно-розового с сероватым оттенком на IV стадии брачных изменений. Цвет мяса кеты изменяется соответственно от красного до бледно-розового. Изменение цвета мяса происходит за счет снижения содержания в нем каротиноид-ного пигмента астаксантина по причине его мобилизации в икре и коже, причем уменьшение количества пигмента при переходе рыбы из неполовозрелого в нерестовое состояние составляет от 23 до 41 % (Слуцкая и др., 1996; Холоша, 1998).

Рис. 1. Изменение органолеп-тических свойств мяса кеты (А) и горбуши (Б) в преднерестовый период, баллы

Fig. 1. Change organoleptic properties of meat of a keta (А) and gorbuscha (Б) in the prespawning period, points

Высокая активность мышечных протеаз, снижение содержания белков и липидов наряду с повышением обводненности мышечной ткани являются причиной ослабления ее консистенции (Слуцкая, 1997). Так, количество воды в мясе кеты и горбуши возрастает в процессе нерестовых изменений от 0 (нулевой) до IV стадии соответственно на 6,7 и 4,9 % (табл. 2).

Таблица 2

Состав мяса самцов кеты и горбуши в зависимости от стадии нерестовых изменений, %

Table 2

Structure of meat of a keta and gorbuscha (males) depending on a stage of spawning changes, %

Стадия Вода Липиды Белок Минеральные

нерестовых вещества

изменений Кета Горбуша Кета Горбуша Кета Горбуша Кета Горбуша

Серебрянка

0 стадия 69,0 71,6 5,9 4,5 23,6 22,4 1,4 1,5

I стадия 72,1 72,3 5,2 4,1 22,3 21,9 1,2 1,6

II-III стадия 73,8 74,7 4,5 3,8 20,3 20,1 1,4 1,4

III—IV стадия 74,5 75,1 4,8 3,7 19,4 19,8 1,3 1,4

IV стадия 75,7 76,5 3,9 3,0 18,7 18,5 1,4 1,3

С усилением признаков брачного наряда увеличивается показатель гидратации белков мяса. У горбуши без признаков нерестовых изменений в мясе он равняется 3,19. Затем этот показатель возрастает до 3,72 на II-III стадии, а на IV стадии уже на каждую весовую часть белковых веществ приходится 4,0-4,2 весовых частей воды. Для сравнения, показатель гидратации мяса горбуши на нерестилище достигает 6,2-7,0 (Кизеветтер, 1971). Изменение этого показателя у кеты происходит по тому же принципу: на начальной стадии нерестовых изменений его значение составляет 2,92, на II-III стадии — 3,64, а на IV стадии — 4,05.

Анализируя результаты исследований (табл. 2), следует отметить, что полученные данные согласуются с известными (Кизеветтер, 1971; Слуцкая и др., 1999; Богданов, 2005). Содержание белковых веществ в мясе кеты уменьшается на 4,9 %, в мясе горбуши — на 3,9 %, количество липидов в течение нерестового периода также уменьшается: у кеты на 2,0, у горбуши — на 1,5 %. Причем известно, что в начальный период нерестовых изменений рыба расходует в первую очередь липиды печени и мышц, и лишь после того, как эти резервы использованы и замещены водой, она начинает расходовать мышечные белки (Холоша, 1998).

Подобные качественные и количественные изменения в составе биогенных веществ влекут за собой изменения структурно-механических свойств мяса рыбы. Примером тому служит изменение водоудерживающей способности (ВУС) мышечной ткани кеты и горбуши в нерестовый период (рис. 2). При анализе полученных экспериментальных данных привлекает внимание тот факт, что значения ВУС кеты и горбуши в начальный период нереста возрастают соответственно на 13,8 и 8,1 % (рис. 2). В это время вследствие резкого роста протеолитической активности (главным образом за счет увеличения содержания лизосомальных протеаз) происходит гидролиз некоторых мышечных белков, в результате чего у белков появляются дополнительные функциональные группы, способные к гидратации (Хо-лоша, 1998; Слуцкая и др., 1999). Затем начинают накапливаться пептиды, свободные аминокислоты и низкомолекулярные азотистые соединения. Так, в мышцах кеты по мере нарастания брачных изменений содержание свободных аминокислот увеличивается на 31 % (Холоша, 1998). Результатом описанного химического процесса является постепенное снижение ВУС. Таким образом, достигая своего максимального значения на II (у горбуши) и на III (у кеты) стадии нерестовых изменений, ВУС уменьшается затем соответственно на 9,0 и 8,9 %.

60

£ 55 со

50

45

Горбуша

Кета

--/—*- -X Ач>-

/ / х \

/ /

/

/

У

I II III IV IV-V

Стадия нерестовых изменений

V

Рис. 2. Изменение ВУС мышечной ткани рыбы в течение нерестового периода Fig. 2. Change water-retaining ability of a muscular fabric of a fish during the spawning period

0

Аналогичная изменению ВУС зависимость наблюдается при исследовании ВПС мяса кеты и горбуши в ходе их брачных изменений (рис. 3). Так, у рыб, добытых в период с 17 июля по 3 августа, значение ВПС увеличивается: для кеты на 15,3, для горбуши — на 20,0 %. После достижения III стадии нерестовых изменений под влиянием описанных выше метаболических процессов значения ВПС уменьшаются: для кеты — на 14,8, для горбуши — на 29,0 %.

85 80 75 ^ 70

U 65

е

И 60 55 50 45

Кета Горбуша

II

III IV-V

Рис. 3. Изменение ВПС мышечной ткани нерестовой рыбы

Fig. 3. Change of water-absorbing ability of a muscular fabric of a spawning fish

Стадия нерестовых изменений

На рис. 4 приведены данные изменения ЖПС мышечной ткани кеты и горбуши в течение нерестового периода.

0

I

V

Стадия нерестовых изменений

Рис. 4. Изменение ЖПС мышечной ткани кеты и горбуши в течение нерестового периода Fig. 4. Change fat-absorbing abilities of a muscular fabric of a keta and gorbuscha during the spawning period ability

Как видно на рис. 4, общая тенденция изменения ФТС мышечной ткани нерестовых лососевых, отмеченная в предыдущих случаях, остается прежней: так, на начальной стадии нерестовых изменений происходит незначительное повышение ЖПС (для кеты — на 5,6, для горбуши — на 1,2 %), а затем ее плавное

снижение, которое наиболее выражено у горбуши (на 7,8 %). Для кеты эти изменения менее выражены: ЖПС снижается на 3,6 %.

Изменение эмульгирующей способности (ЭС) мяса кеты и горбуши в течение нерестовой миграции показано на рис. 5. На начальный период нереста значения ЭС мяса кеты и горбуши мало различаются. На III стадии нерестовых изменений ЭС мышечной ткани горбуши возрастает, затем уменьшается. Значение ЭС мяса кеты несколько ниже, чем горбуши, и возрастание этого показателя не так значительно, далее ЭС мяса кеты уменьшается.

Рис. 5. Изменение ЭС мышечной ткани рыб в течение нерестового периода

Fig. 5. Change emulsifying ability of a muscular fabric of fishes during the spawning period

Стадия нерестовых изменений

Исследования показали, что в начале нерестового периода происходит увеличение адгезионного напряжения мяса рыбы: кеты — на 34,3 % от первоначального значения, горбуши — на 12,6 %, — затем значение адгезионного напряжения существенно уменьшается (рис. 6). Максимальное значение показателя приходится на I стадию брачных изменений для обоих видов рыб, однако уровень значений адгезии не опускается ниже первоначального: у кеты до III стадии нерестовых изменений, у горбуши до II стадии.

Рис. 6. Изменение адгезионного напряжения мяса рыбы в течение нерестового периода

Fig. 6. Change of an adhesive pressure of meat of a fish during the spawning period

3

70 65

«Г 60

s

м

I 55

К

a 50 в

И 45

40 35

30

0 I II III IV V

Стадия нерестовых изменений

Приведенные экспериментальные данные согласуются с органолептической оценкой образцов: на I стадии нерестовых изменений фарш более липкий и лучше формуется, чем на нулевой и II-III стадии.

В процессе проведения экспериментальных работ отмечено, что фарш горбуши имеет более нежную консистенцию, чем фарш кеты, что согласуется с данными исследования предельного напряжения сдвига (ПНС) мышечной ткани рыбы (рис. 7). Значение ПНС мяса кеты существенно выше, чем мяса горбуши. Причем на начальной стадии нерестовых изменений у горбуши и кеты происходит увеличение значений ПНС. Сначала его значение для мяса кеты возрастает, до тех пор, пока рыба по внешним признакам не достигает III стадии нерестовых

изменений, затем снижается. В характере изменения ПНС мяса горбуши прослеживается та же тенденция: с нулевой по III стадию нерестовых изменений значение этого показателя повышается, а затем уменьшается.

90

85

M

* а 80

И

и

И 75

в

70

65

-Горбуша --Кета

\

II III IV IV-V Стадии нерестовых изменений

Рис. 7. Изменение ПНС мышечной ткани рыбы в течение нерестового периода Fig. 7. Change limiting pressure of shift of a muscular fabric of a fish during the spawning period

В силу гидролизных процессов в белковых структурах мышечной ткани рыбы и увеличения количества воды в дисперсионной среде значение эффективной вязкости с углублением нерестовых изменений равномерно снижается по сравнению с начальной величиной (рис. 8).

-

й

К W Ев *

а е

s

Ев

s

m

1300 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 -900

Кета

I II III IV-V

Стадии нерестовых изменений

V

Рис. 8. Изменение эффективной вязкости мяса кеты в течение нерестового периода

Fig. 8. Change of effective viscosity of meat of a keta during the spawning period

0

I

V

0

Обобщая полученные результаты, следует заключить, что нерестовые изменения оказывают существенное влияние не только на химические показатели мышечной ткани кеты и горбуши (табл. 2), но и на ее структурно-механические свойства (табл. 3).

В процессе экспериментальных работ выявлен общий характер изменений ФТС, выражающийся в улучшении структурно-механических показателей в начальный период нерестового хода до наступления III стадии внешних брачных изменений. Высокие значения исследования ФТС мяса кеты и горбуши в этот период обосновывают целесообразность их использования в качестве сырья для производства разнообразных рыбных продуктов, в том числе фаршевых и формованных на их основе. Дальнейшие биохимические, химические и структурные изменения мышечной ткани кеты и горбуши ведут к ухудшению ФТС, что необходимо учитывать при разработке рецептур фаршевых изделий. Кроме того, следует обратить внимание на изменение цвета (осветление) мышечной ткани кеты и горбуши в период нарастания брачных изменений, которое может отрицательно сказаться на органолептических свойствах готового продукта. В то же время использование фарша нерестовых тихоокеанских лососей на IV стадии нерестовых изменений также возможно путем регулирования его ФТС с помощью дополнительных технологических приемов и функциональных добавок технических средств.

Изменение функционально-технологических свойств мышечной ткани кеты и горбуши в нерестовый период

Changes of functional-technological properties of a muscular fabric of a keta and gorbuscha in the spawning period

Таблица 3

Table 3

Стадия нерестовых изменений впс, % жпс, % эс, % Адгезионное напряжение, па пнс, 0О*10-2, па Эффективная вязкость, Па*с

Кета

Серебрянка

0 стадия 62,5 17,0 62,1 50,4 71,5 1215,0

I стадия 77,3 21,1 63,0 67,7 81,1 1120,0

II-III стадия 77,8 22,6 62,5 52,0 88,2 1038,0

III—IV стадия 74,6 22,1 60,9 42,0 87,5 972,0

IV стадия 63,0 19,0 58,0 32,7 78,4 970,0

Горбуша

Серебрянка

0 стадия 60,0 24,1 61,2 57,2 69,5 -

I стадия 80,0 25,3 64,5 64,4 76,1 -

II—III стадия 79,3 21,7 64,9 52,6 77,8 -

III—IV стадия 71,0 19,0 64,6 44,8 76,7 -

IV стадия 51,0 17,5 63,0 40,3 71,3 -

Литература

Богданов В.Д. Рыбные продукты с регулируемой структурой. — М.: Мир, 2005. — 310 с.

Головин А.Н. Контроль производства продуктов из водного сырья. — М.: Колос, 1992. — 255 с.

ГОСТ 7636-85. Рыбы, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. Введен 01.01.1986 г.

Кизеветтер И.В. Технологическая и химическая характеристика промысловых рыб тихоокеанского бассейна. — Владивосток: Дальиздат, 1971. — 297 с.

Максимов А.С., Черных В.Я. Лабораторный практикум по реологии сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства. — М.: МГУПП, 2004.

Сафронова Т.М. Органолептическая оценка рыбной продукции: справочник. — М.: Агропромиздат, 1985. — 216 с.

Слуцкая Т.Н. Биохимические аспекты регулирования протеолиза. — Владивосток: ТИНРО-центр, 1997. — 148 с.

Слуцкая Т.Н., Виняр Т.Н., Калиниченко Т.П. и др. Особенности мышечной ткани нерестовой кеты // Изв. ТИНРО. — 1999. — Т. 125. — С. 60-67.

Слуцкая Т.Н., Гнитецкая Н.Н., Холоша О.А. Содержание каротиноидов в мышечной ткани кеты // Рыбохозяйственные исследования океана: Мат-лы юбил. науч. конф. — Владивосток: Дальрыбвтуз, 1996. — С. 37-38.

ТИ 1-97 к ТУ 15-01 293-92. Технологическая инструкция по определению качества лососей дальневосточных сырец при приеме от рыбаков. — 1997. — 7 с.

ТУ 15-01 267-2000. Рыбы лососевые дальневосточные с нерестовыми изменениями ("зубатка") — сырец. Технические условия. — 2000. — 7 с.

ТУ 15-01 293-97. Рыбы лососевые дальневосточные — сырец. Технические условия. — 1992. — 7 с.

Холоша О.А. Обоснование технологии продукции из тихоокеанских лососей с нерестовыми изменениями: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Владивосток, 1998. — 22 с.

Поступила в редакцию 20.04.07 г.