Биохимические изменения в тканях балтийского леща при холодном копчении бездымным способом

2001

Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра

Том 129

О.Я.Мезенова, Н.Ю.Кочелаба

(Калининградский государственный технический

университет)

БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ТКАНЯХ БАЛТИЙСКОГО ЛЕЩА ПРИ ХОЛОДНОМ КОПЧЕНИИ БЕЗДЫМНЫМ СПОСОБОМ

До настоящего времени основной задачей бездымного копчения являлось получение готовой продукции без канцерогенных и мутагенных веществ, с эквивалентным традиционным изделиям качеством. Сегодня, когда современные коптильные среды гарантированно безопасны, актуальным является расширение ассортимента копченых рыбных продуктов, обладающих повышенной биологической ценностью. Решение данной задачи может быть связано с получением новых коптильных бездымных композиций, обогащенных биологически активными веществами растительного происхождения, и их эффективным применением в технологии холодного копчения рыбы. Выраженным биологическим эффектом обладают каротиноиды, флавоноиды, эфирные масла, органические кислоты, гликозиды, витамины, минеральные и дубильные вещества, а также другие компоненты, вырабатываемые растительной клеткой в процессе её жизнедеятельности.

Фитодобавки широко применяются в пищевой индустрии. Многие из них отличаются приятным ароматом, сбалансированным со вкусоароматическими свойствами копченой продукции, а также красящим и консервирующим действием (Касьянов и др., 2000).

Сказанное обусловливает актуальность получения и применения обогащенных фитокомпонентами жидких коптильных сред (ЖКС) в технологии холодного копчения рыбы на основе эффективного способа обработки, отличающегося простотой, экологичностью и максимальной сорбцией коптильных и биологически активных веществ.

Сущность нового технологического решения изготовления деликатесной рыбы холодного копчения, разработанной в КГТУ для балтийского леща (Abramis brama), заключается в посоле филе в ароматизированном солевом растворе, содержащем заданное количество коптильных веществ, фитодобавок и соли, и последующем обезвоживании рыбы до стандартного содержания воды (Мезенова, Кочелаба, 1999).

Готовая продукции имеет выраженные аромат и вкус копчености, гармонирующие со специфическим оттенком запаха фитодобавки (хвойным, травянистым, цветочным и т.д., в зависимости от вида растительного сырья), традиционный коричневый колер, отличается нежной консистенцией, равномерностью солености и прокопченности по толщине. Ус-

170

тановлены высокие пищевые достоинства и безопасность данных изделий (Мезенова и др., 2001).

Цель настоящих исследований заключалась в изучении биохимических изменений в тканевых белках и липидах в процессе приготовления деликатесного рыбного филе холодного копчения по новой технологии.

Первоначально готовили обогащенную фитодобавками коптильную среду путем настаивания коптильного препарата "ВНИРО" на измельченных высушенных плодах можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.) (Мезенова, Кочелаба, 1999). Жидкая часть такой среды (ЖКС) была использована для приготовления тузлука плотностью 1077 кг/м3. В данном тузлуке условиях провели охлажденный законченный посол филе леща, получив полуфабрикат с содержанием поваренной соли и фенолов в мышечной ткани соответственно 3,2 % и 1,5 мг/100 г. Последующее обезвоживание такого полуфабриката до конечной массовой доли воды в тканях около 65 % позволило получить образцы малосоленого филе леща холодного копчения с массовой долей соли 4,24,8 %, характеризующиеся высокими органолептическими свойствами.

Готовые образцы упаковывали с вакуумированием в пакеты из полимерного материала и хранили при температуре 0 - минус 4 оС. Следует заметить, что в соответствии с разработанной документацией нормативный срок хранения такой продукции составляет 45 сут.

Экспериментальные образцы копченого леща были названы условно “Можжевельник”. Параллельно готовили контрольные пробы в двух вариантах, используя коптильный препарат "ВНИРО" без фитокомпонентов, и так называемое подвяленное филе, т.е. полученное в идентичных условиях, но без коптильной среды.

Использованный вариант посола, по сравнению с общепринятым, имеет ряд особенностей, связанных с присутствием в системе коптильных ингредиентов, компонентов растительного сырья и небольшого количества соли. Изменение традиционной композиции и порядка обработки влияет на диффузионно-осмотические и биохимические процессы, формирующие качество готового продукта. Так, к концу посола филе леща, выдержанное в стандартном тузлуке, увеличивало свою массу на 15-18 %, тогда как образцы, обработанные тузлуком, приготовленным на основе ЖКС, - всего на 2-5 %. В результате последние на 10-15 % быстрее достигали заданной конечной массовой доли воды при подсушке и имели более плотную консистенцию.

Для изучения биохимических изменений в тканях рыбы, происходящих при данном способе копчения, определяли следующие характеристики сырья, соленого полуфабриката и готовой продукции: массовую долю небелкового и аминного азота, кислотное и альдегидное числа жира (спектрофотометрическим методом в результате цветных реакций с бензи-дином и в пересчете на коричный альдегид), общую кислотность мышечной ткани и её рН.

Исследования проводили стандартными и общепринятыми методами. Тканевые липиды извлекали по методике ВНИРО бинарной смесью, состоящей из хлороформа и этилового спирта, что позволило экстрагировать не только триглицериды, но и сложные липиды (Лысова, 1989). Кислотные и альдегидные числа жира определяли непосредственно в мис-целле.

На рис. 1 представлена динамика накопления различных форм небелкового азота в процессе приготовления копченого леща, свидетельствующая о том, что тканевые протеазы достаточно активно влияют на белки при всех вариантах обработки. В результате происходит непрерывное накапливание в леще как крупных осколков белковых веществ, что фиксируется показателем небелкового азота (^б), так и низкомолекулярных, определяемых по значению аминного азота ^ ).

Рис. 1. Динамика содержания небелкового (а) и аминного (б) азота в мышечной ткани филе леща холодного копчения, установленная в процессе изготовления и хранения

Fig. 1.

Content dynamics of non-albu-minous (a) and aminonitrogen (б) in tissues of cold-smoked bream fillet, fixed in the process of its making and storage

можжевельник Швниро

Анализ данных рис. 1 позволяет отметить следующие особенности протеолиза, протекающие в тканях леща при его обработке по новой технологии.

Установлено, что при законченном тузлучном посоле, совмещенном с ароматизацией коптильной среды, происходит наибольшее расщепление белков до высокомолекулярных “осколков” (рис. 1, а): содержание небелкового азота (^6) на данном этапе увеличивается в 2,2-7,5 раза, что фиксируется ростом ^б с 13,2 мг/100 г в сырье до 28,698,6 мг/100 г в соленом полуфабрикате, в зависимости от вида образца. Интересно отметить, что более высокие значения этого показателя установлены в соленом полуфабрикате, приготовленном на основе коптильной среды с экстрактом можжевельника.

При подсушке отмеченный процесс накопления высокомолекулярных продуктов протеолиза продолжается, и готовое копченое филе имеет значения ^б в пределах 50,6-150,0 мг/100 г. Это также указывает на достаточно активное состояние эндопептидаз в подсушенной рыбе,

несмотря на ингибирующий эффект обезвоживания, что обеспечивает в

172

Продолжительность хранения, сут.

готовом леще прирост небелковых продуктов гидролиза относительно соленого полуфабриката в 1,5-1,8 раза. Увеличение показателя небелкового азота после подсушки образцов объясняется и некоторым концентрированием плотных веществ рыбы при ее обезвоживании.

Динамика содержания небелкового азота при хранении образцов (рис. 1, а) показывает, что на 35-49-е сут он имеет максимальное значение в тканях копченого леща (271,0-358,2 мг/100 г), после чего интенсивность прироста ^б снижается.

Следует отметить, что именно эндопротеолиз, обеспечивающий накопление крупных “осколков” белка, оказывает определяющее влияние на формирование консистенции готовой продукции (Слуцкая, 1997). В целом, характер данного процесса идентичен у всех образцов.

Динамика аминного азота ^ ) показывает, что, в отличие от небелкового азота, данный показатель коррелирует с уровнем формирования аромата и вкуса готовой продукции (Слуцкая, 1997).

Из полученных данных видно, что при проведении посола филе в ароматизированных системах прирост N в тканях леща незначителен, на что указывает увеличение содержания аминного азота с 8,8 мг/100 г (в сырье) до 15,4-27,5 мг/100 г (в соленом полуфабрикате).

При последующем обезвоживании и хранении копченого филе леща наблюдается устойчивое накопление низкомолекулярных продуктов гидролиза белка во всех образцах, особенно интенсифицирующееся после 3 нед хранения. В итоге показатель N увеличивается с 15,4-27,5 мг/100 г в соленом полуфабрикате до 37,0-73,9 мг/100 г на 21-е сут хранения.

Установленная динамика показателя аминного азота и сравнение ее с изменением небелкового азота позволяют сделать вывод о том, что именно в течение трех недель хранения происходят основные биохимические изменения в белках, приводящие к созреванию продукции. Окончательное заключение о наилучшем периоде созревания такой продукции холодного копчения можно сделать только при сопоставлении полученной динамики с органолептической оценкой качества изделий.

Недостаток литературных данных по биохимическим изменениям, происходящим с белками рыбы при холодном копчении, не позволяет сделать сравнительного заключения об уровне протеолиза в тканях рыбы, приготовленной по новой технологии. Однако сравнение полученных значений показателя аминного азота с динамикой продуктов протеолиза белка в соленой рыбе показывает (Слуцкая, 1997), что в копченых образцах леща к концу хранения происходит количественное накопление амино-аммиачных веществ, адекватное созревшей соленой продукции (100-140 мг/100 г). Это сравнение носит условный характер, так как при холодном копчении рыбы наблюдается ее обезвоживание с одновременным насыщением ткани органическими веществами, обладающими ингибирующим эффектом. Это позволяет говорить об уровне проте-олиза при холодном копчении рыбы как одной из составляющих в сложном процессе ее созревания (Мезенова и др., 2001).

Интересно отметить, что в контрольном образце, приготовленном с применением препарата "ВНИРО", показатели ^б и N имеют самые низкие значения на протяжении всего исследуемого периода, что, очевидно, связано с воздействием стандартных коптильных ингредиентов. Так как экспериментальные образцы отличаются от контрольных присутствием компонентов можжевельника, интересны сравнительные данные

173

по pH коптильных сред. Так, pH коптильного препарата "ВНИРО" равен 2,9, а модифицированной коптильной среды “Можжевельник” - 3,3. Очевидно, обработка рыбы более кислой средой способствует повышению кислотности продукта, что влияет на механизм протеолиза.

На рис. 2 (а) представлена динамика коэффициента К, представляющего собой отношение содержания низкомолекулярных и высокомолекулярных продуктов деструкции белка (К = Nам/Nнб), который характеризует уровень гидролиза белка. Сравнение характера его изменения с оценкой аромата и вкуса готового продукта, а также органолептической оценкой в целом позволяет сделать заключение о характере биохимических изменений белков при холодном копчении рыбы.

21 35 49

Продолжительность хранения, сут.

Ш можжевельник

¡вниро

Рис. 2. Динамика показателя К =

= NaJNn6 (а) И °РГа-нолептической оценки (б) качества деликатесного филе леща холодного копчения в пРоцессе изГотовления и хРанения

Fig. 2. Dynamics of the index K = = N /N (a) and

am na

organoleptic assessment (б) of the quality of cold-smoked delicacy bream fillet in the process of its making and storage

0 21 35 49 78 115

Продолжительность хранения, сут.

Ш можжевельник

I вниро

Из данных рис. 2 (а) следует, что в процессе хранения экспериментальной продукции коэффициент уменьшается с 0,42-0,70 мг/100 г (0-е сут) до 0,29-0,22 мг/100 г (21-е сут) в обоих контрольных образцах. Далее наблюдается его незначительный количественный прирост до 0,210,27 мг/100 г (35 сут), после чего тенденция его увеличения сохраняется.

Динамика коэффициента К имеет обратную корреляцию с изменением органолептической оценки, что указывает на сенсорное предпочтение накопления низкомолекулярных продуктов протеолиза перед крупными частицами белковой молекулы в процессе созревания рыбы.

Следует отметить, что наивысшие органолептические оценки имели экспериментальные образцы, обработанные коптильной средой, обогащен-

174

ной фитокомпонентами плодов можжевельника. Это подтверждает ранее установленный факт улучшения качества копченой рыбы путем использования натуральных растительных добавок (Мезенова, Кочелаба, 1999; Мезенова и др., 2001).

На рис. 3 представлена динамика кислотного и альдегидного чисел липидов леща, установленная в процессе его приготовления и хранения.

я

о

а

£

Продолжительность хранения, сут.

Продолжительность хранения, сут.

можжевельник — - — вниро

Рис. 3. Изменение кислотного (а) и альдегидного (б) чисел в пРоцессе изготовления и хРанения деликатесного филе леща холодного копчения

Fig. 3. Change of acid (a) and aldehyde (б) numbers of tissue lipids in cold-smoked bream in the process of making and storage of delicacy fillet

Изменение кислотного числа липидов в процессе приготовления и хранения филе леща холодного копчения (рис. 3, а) носит сложный характер и связано не только с биохимическими процессами в тканевых липидах, но и массопереносом органических кислот в рыбу из коптильных сред.

Установлено, что в липидах соленого полуфабриката происходит активное накопление органических кислот, связанное не только с гидролизом жиров, но и с диффузией кислот из коптильных сред (уксусной, пропионовой, салициловой, валерьяновой и др.). В процессе хранения отмечена тенденция их количественного прироста, продолжающаяся бо-

175

лее 30 сут, после чего происходит уменьшение содержания свободных кислот в липидах. После 100 сут хранения значение кислотного числа вновь повышается, что обусловлено, очевидно, гидролизом жиров под действием микробиологических факторов. Об этом свидетельствует ухудшение органолептических оценок показателей качества образцов.

Анализ данных рис. 3 (б) показывает, что на этапе получения соленого полуфабриката наблюдается резкое увеличение значений альдегидного числа жира. Так, альдегидное число возрастает в контрольном соленом полуфабрикате без коптильных ингредиентов от 0,82 мг коричного альдегида (КА)/100 г в сырье до 5,82, а в образцах, приготовленных на базе коптильных сред, - до 18,75-21,16 мг КА/100 г.

Очевидно, солевой раствор активирует процесс гидролитического расщепления липидов, следствием чего является прирост значений этого показателя. При этом следует отметить, что появление альдегидов в контрольном соленом полуфабрикате может объясняться деградацией веществ по типу Штрекера (Мезенова и др., 2001).

Заметное повышение значений альдегидного числа в соленом полуфабрикате, обработанном ароматизированными коптильными средами, объясняется, очевидно, диффузией в рыбу коптильных веществ карбонильной природы, содержащихся в данных тузлуках на уровне 0,52,5 %. В процессе последующего обезвоживания происходит активное взаимодействие альдегидов коптильных сред с компонентами продукта преимущественно по типу карбонил-аминного взаимодействия (Мезено-ва и др., 2001), что ведет к снижению количественного содержания веществ, реагирующих с бензидином. На момент готовности филе леща холодного копчения альдегидное число его липидов составляет соответственно в экспериментальном и контрольном копченых образцах 8,57 и 9,86 мг КА/100 г.

На протяжении последующего хранения копченых образцов происходит снижение количества альдегидов в липидных составляющих продукта, что может быть связано прежде всего с превращениями карбонильных веществ коптильных сред. К 35-м сут хранения и далее альдегидное число жира в образцах остается на уровне 2-4 мг КА/ 100 г, что для копченых продуктов соответствует оптимальному уровню прокопченности по карбонильному показателю (Мезенова и др., 2001).

Для оценки уровня окислительных изменений в липидах копченого леща необходимо сравнить полученные экспериментальные значения альдегидного числа с контрольными. Так, видно, что в подвяленном образце, в котором отсутствует ингибирующее воздействие коптильных ингредиентов, также наблюдается тенденция снижения альдегидных чисел в липидах леща в процессе его обезвоживания. Стабилизация значений альдегидного числа происходит к 35-м сут хранения на уровне 34 мг КА/100 г, что указывает на антиокислительное действия коптильных веществ.

Таким образом, независимо от присутствия коптильных веществ в рыбе, максимальная концентрация в тканевых липидах карбонильных компонентов установлена для соленого полуфабриката. В случае приготовления копченых образцов прирост альдегидов в соленом полуфабрикате значителен (в 22,9-25,8 раза). Дальнейшее их снижение связано с химическими взаимодействиями в тканях рыбы, приводящими к созреванию продукции холодного копчения.

176

К концу нормативного срока хранения (45 сут) происходит рост кислотности до 0,60 % и соответствующее снижение рН до 4,5. После этого в контрольных образцах наблюдается уменьшение общей кислотности до 0,20-0,32 % и повышение рН до 6,0-6,4 (рис. 4).

и

а

В

УО

О

сырье СОЛ. п/ф 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 10 120

Продолжительность хранения, сут.

— можжевельник,------ВНИРО

Рис. 4. Изменение водородного показателя pH и общей кислотности (ОК) тканей в процессе приготовления и хранения деликатесного филе леща холодного копчения

Fig. 4. Change of hydrogen index pH and general acidity of bream tissues in the process of making and storage of delicacy cold-smoked fillet

Повышение кислотности на последнем этапе хранения в экспериментальных образцах, содержащих растительные добавки, обусловлено не только развитием микрофлоры, но и переходом в мышечную ткань веществ углеводной природы из плодов можжевельника. Известно, что в последних их количество достигает 40 %, а под воздействием различных факторов они легко могут окисляться до карбоновых кислот.

В заключение необходимо отметить, что данные по динамике продуктов протеолиза белка, как и по изменению кислотного и альдегидного чисел липидов в процессе приготовления копченых образцов леща по новой технологии позволяют установить соответствие количественных показателей качественному состоянию копченого леща, зафиксированному органолептически.

Для более полных выводов по биохимии созревания рыбы холодного копчения в целом требуется расширить ассортимент исследуемых объектов, учитывая при этом не только воздействие технологических факторов, но и характеристики сырья (активность собственных тканевых протео- и липолитических ферментов).

ЛИТЕРАТУРА

Касьянов Г.И., Кизим И.Е., Холодцов М.А. Применение пряно-ароматических и лекарственных растений в пищевой промышленности // Пищ. пром-сть. - 2000. - № 5-6. - С. 33-35, 18-20.

Мезенова О.Я., Кочелаба Н.Ю. Использование сырья растительного происхождения при получении жидких коптильных сред // Изв. ТИНРО. -1999. - Т. 125. - С. 448-452.

Мезенова О.Я., Ким И.Н., Бредихин С.А. Производство копченых пищевых продуктов. - М.: Колос, 2001. - 208 с.

Лысова А.С. Методы оценки качества рыбной продукции. - Калининград: ВИПК, 1989. - 102 с.

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

Поступила в редакцию 18.05.2001 г.