СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЫБОРАСТИТЕЛЬНЫХ СНЕКОВ ОСТЕОТРОПНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ МЯСОКОСТНОГО РЫБНОГО СЫРЬЯ
METHOD FOR PRODUCING FUNCTIONAL FISH-VEGETABLE SNACKS OF OSTEOTROPIC DIRECTION ON THE BASIS OF MEAT AND FISH RAW MATERIALS

Изобретение относится к рыбной промышленности и позволяет эффективно использовать малотоварное рыбокостное сырье и вторичное растительное сырье, остающееся при производстве яблочного сока, в технологии функционального продукции остеотропной направленности высокого уровня качества.
Известен способ производства рыбных и мидийных крекеров (RU 2050796 A23L 1/325, опубл. 27.12.1995 г.). Для этого берут упаренные рыбные или мидийные бульоны, смешивают их с отваренной измельченной крупой, крахмалом, сахаром, питьевой содой, лимонной кислотой и измельченным чесноком в куттере. Полученную массу фасуют в противни, варят острым паром, охлаждают, режут на пластины, которые высушивают и жарят.
Недостатком известного способа является то, что крекеры имеют низкое содержание белка (только водорастворимые белковые фракции из бульона), не имеют функциональности по функциональным ингредиентам опорно-двигательного профиля, т.к. практически не содержат ценных минеральных веществ (кальция и фосфора). Кроме того, в качестве растительного компонента использованы крупа, крахмал, сахар, чеснок, которые традиционно не сочетаются в комбинированном рыборастительном изделии. При этом структурированный полуфабрикат требуется обжаривать, что существенно снижает его пищевую ценность, потенциально является источником образования токсичных и канцерогенных веществ при жарке.
масла
Известен способ производства чипсов из прудовой рыбы (RU 2457696 C1, МПК A23L 1/325, опубл. 10.08.2012 г.), включающий разделку прудовой рыбы на филе, отделение мяса от кожи, костей и плавников, смешивание с предусмотренными рецептурой компонентами с одновременным измельчением на куттере с получением тестообразной массы. Полученную массу формуют на противни, обрабатывают острым паром при температуре 120-130°С в течение 10-15 с, затем охлаждают до температуры 25-27°С и выдерживают при 5-8°С 6-10 часов для структурирования всех компонентов. Охлажденную массу замораживают при минус 18°С в течение 2-3 мин, нарезают на пластины толщиной не более 1,5 мм и жарят во фритюре при t=150-200°C в течение 3-4 с.
Недостатками данного способа является высокая продолжительность технологического цикла изготовления чипсов и повышенная трудоемкость технологического процесса, что напрямую влияет на себестоимость целевого продукта. При этом доведение до кулинарной готовности изделий предусматривается обжариванием во фритюре, что отрицательно повлияет на пищевую ценность получаемого продукта, т.к. повышает его калорийность за счет впитывания масла. При этом при данных температурах в чипсах возможно протекание карбонил-аминных реакций с образованием гексозаминов, обладающих токсичностью и канцерогенностью. Недостатком способа является также то, что он не предусматривает комплексного использования рыбного сырья, поскольку кости и другие твердые части рыбы при разделке на филе удаляются. Готовый продукт не является функциональным по содержанию биологически активных веществ, обладающих остеотропным эффектом.
Известен способ производства биокрипсов (RU 2552653 C1, МПК А23В 4/02,опубл. 10.06.2015 г.), который включает в себя размораживание рыбной белковой массы, смешивание с предусмотренными рецептурой компонентами и термопластическую экструзию. В качестве компонентов используют рыбную белковую массу, крахмал картофельный, кукурузную муку, смесь пряностей, йодированную соль, морковь и укроп сушеные. Все компоненты используют при определенном соотношении по массе.
Недостатком способа является отсутствие в составе готовых продуктов функциональных веществ, рекомендованных для продукции, укрепляющей опорно-двигательный аппарат организма. Способ предусматривает использование белковой рыбной массы с рафинированными растительными компонентами в форме крахмала, муки, моркови и укропа. Недостатком данного способа является также сложность процесса, необходимость использования термоэкструзионной установки, внесения большого количества компонентов, которые несут исключительно вкусовую нагрузку.
Наиболее близким к заявленному является способ получения функционального рыборастительного продукта (RU 2594533, МПК A23L 17/00, опубл. 20.08.2016 г.). Способ предусматривает изготовление функциональных рыборастительных снеков на основе мясокостного рыбного сырья за счет его теплового нагрева при температуре более 100°С под давлением, его измельчении, смешивании с добавкой растительного происхождения и пищевыми компонентами, формовании и обезвоживании Способ предусматривает предварительную обработку мясокостных отходов переработки рыбы (хребтов и реберных костей), использование в качестве добавки растительного происхождения топинамбура, измельчение сырьевых источников, смешивание, перемешивание и формование продукта. Позвоночные хребты и реберные кости перед измельчением подвергают нагреванию до температуры 112-115°С под давлением 0,3-0,4 МПа в течение 10 мин. В смесь дополнительно вводят пищевые компоненты - йодированную профилактическую соль и альгинат натрия в виде 20-22%-ного водного раствора. Формование проводят на пласты толщиной 1-2 см, после чего пласты подвергают обезвоживанию при температуре 16-20°С в течение 6-9 ч. Все ингредиенты используют при определенном соотношении по массе. Изобретение обеспечивает получение рыборастительного продукта длительного срока хранения.
Недостатком данного способа является наличие в структуре чувствительных для языка включений в виде рыбных косточек, которые невозможно более тонко измельчить в составе неразделенной рыбокостной массы. При совместном измельчении гермообработанного мясокостного рыбного сырья не образуется порошкообразного состояния костей. Кроме того, способ предусматривает продолжительное обезвоживание полуфабриката и получение за счет этого продукта с довольно плотной консистенцией, напоминающей консистенцию вяленой рыбы. Продукция с такой консистенцией не подходит людям, как правило, пожилым, для которых требуется Лечение и профилактика опорно-двигательной системы. Для данной категории людей необходимы легко разжевывающиеся продукты, смачиваемые слюной, компоненты которой высоко усвояемые. Недостатком способа является также присутствие во вкусе готового снека привкуса горечи в сочетании с некоторой сладостью, что обусловлено присутствием как обработкой рыбокостной массы в натуральной среде, так и добавлением к термической массе топинамбура и структурообразователя альгината натрия, обладающего специфическим привкусом.
Изобретение решает задачу повышения функциональности и качества целевого продукта, имеющего остеотропную направленность, путем повышения содержания функциональных пищевых ингредиентов - остеопротекторов, с одновременным формированием органолептически привлекательных рыборастительных снеков повышенной биологической ценности на основе безотходного использования мясокостного рыбного сырья (мелкие костистые рыбы) в сочетании с вторичным растительным сырьем (яблочный жмых), использования предлагаемых режимов подготовки мясокостного сырья и введения компонентов рецептуры в заданном соотношении.
Для получения необходимого технического результата в способе изготовления функциональных рыборастительных снеков остеотропной направленности, включающем тепловой нагрев мясокостного рыбного сырья при температуре более 100°С под давлением, его измельчение, смешивание с добавкой растительного происхождения и пищевыми компонентами, формование и обезвоживание, предлагается тепловой нагрев мясокостного рыбного сырья проводить в среде молочной сыворотки, после чего его разделить на мышечную и костную ткани с тонким измельчением каждой части, а в качестве добавки растительного происхождения использовать яблочный жмых в тонко измельченном состоянии, в качестве пищевых компонентов использовать 2%-й раствор хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой, образовавшемся при тепловом нагреве мясокостного сырья, а обезвоживание сформованных снеков вести при температуре 150-180°С в течение 15-30 минут. Рецептурные компоненты предлагается использовать в следующем соотношении (% массы):
- тонко измельченная термомодифицированная мышечная ткань рыбы - 60-75;
- тонко измельченная термомодифицированная костная рыбная масса - 10-15;
- тонко измельченный яблочный жмых - 5-10:
- 2%-й раствор хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой - 10-15.
Натуральные компоненты данного сырья, а также новые соединения, образующиеся при взаимодействии друг с другом в сформировавшейся системе, в совокупности обусловливают повышенный остеотропный эффект, благотворно влияющий на опорно-двигательную систему человека. Повышенный уровень функциональности целевого продукта достигается за счет как присутствия заданного количества функциональных ингредиентов (органические кальций и фосфор, лактат кальция и бисфосфонаты, молочная кислота, пектин, хитозан, аминокислоты и низкомолекулярные пептиды, иммунные белки, органические кислоты, тримала г целлюлозы), так и достижением их оптимального соотношения в сформированной химической структуре снека - готового продукта. В результате обусловливается аддитивность в проявлении функционального остеотропного эффекта, усиливается его направленность на укрепление опорно-двигательного аппарата человека. При заявляемом порядке осуществления и параметрах способа из недоиспользуемого рыбного мясокостного сырья и вторичного яблочного сырья формируются физиологически эффективные функциональные свойства снеков с одновременным повышением качества в части органолептической привлекательности и биологической ценности.
Способ осуществляется следующим образом.
Мясокостное рыбное сырье (малотоварная костистая рыба типа мелкого леща, карася, окуня) подвергают нагреву при температуре более 100°С под давлением в среде молочной сыворотки. После охлаждения сырье разделяют на мышечную и костную части, каждую из которых измельчают до тонкодисперсного состояния. Полученные пастообразные массы смешивают с тонко измельченным яблочным жмыхом, в эту смесь добавляют 2%-й раствор хитозана в бульоне, образовавшемся при варке мясокостного рыбного сырья в среде молочной сыворотки, все тщательно перемешивают. Полученную тестообразную массу формуют в виде различных изделий (пластинок, соломки) и обезвоживают при температуре 150-180°С в течение 15-30 минут. Все компоненты вносятся в заданных соотношениях. Изобретение позволяет получить из недоиспользуемого рыбного и яблочного сырья пищевой функциональный продукт остеотропной направленности, предназначенный для профилактики опорно-двигательной системы организма.
Поставленная задача способа получения функционального продукта остеотропной направленности решается за счет соединения в одной композиции в тонкодисперсном и диссоциированном состоянии компонентов рыбного мясокостного сырья (органические кальций и фосфор, лактат кальция, гидроксиапатит, бисфосфонаты, аминокислоты и низкомолекулярные пептиды), компонентов яблочного жмыха (органические кислоты, пектин, целлюлоза, трималат целлюлозы минеральные вещества), компонентов раствора хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой (хитозан, экстрактивные азотистые вещества, молочная кислота, иммунные белки, лактоза). Важно, что растворенный хитозан, как положительно заряженный аминополисахарид, соединяет все пищевые и функциональные компоненты в единую полимерную систему, в которой они вступают в направленные взаимодействия с формированием целевого физиологического эффекта, в том числе остеотропной направленности, который обеспечивают следующие функциональные ингредиенты: кальций, фосфор, бисфосфонаты, аминокислоты, олигопептиды (строительный материал костных и соединительных тканей); активные пептиды и иммунные белки (иммуномодуляторы); пектин, хитозан, целлюлоза (биополимеры с липотропным, сорбционным и структурообразующим действием); молочная кислота и органические кислоты яблочного жмыха (консервирующие агенты и источники анионов), витамины и минеральные вещества (биологическая ценность), эфиры, спирты, флавоноиды и другие вкусо-ароматические компоненты яблочного жмыха (органолептические свойства).
При данных условиях объединения всех компонентов во влажной композиции снекового теста между веществами происходят направленные взаимодействия с образованием новых биологически активных веществ, аддитивно усиливающих целевой остеотропный эффект и повышающих качество продукции. Последующее обезвоживание формованного полуфабриката горячей сушкой концентрирует и биоконсервирует действующие вещества, сохраняя и усиливая приобретенный функциональный эффект, укрепляя структуру и прочностные свойства продукции. При этом в целевом продукте формируются приятные органолептические показатели, характерные для сушеной рыбы с яблочными оттенками (твердая консистенция при достаточной раскусываемое™). Формирование данных свойств имеет место только при осуществлении способа по предлагаемым операциям и режимам.
Предлагаемая компонентная основа в функциональном продукте обладает базовыми остеопротекторным эффектом и биологической ценностью, что обусловлено наличием собственных натуральных биологически активных веществ, при этом в этой системе образуется ряд новых компонентов-остеопротекторов, усиливающих целевой эффект.
Основные физиологически активные компоненты-остеопротекторы.
Кальций и фосфор - основные элементы костной ткани рыб, которая после термообработки, отделения и измельчения находится в пастообразном состоянии. Эти вещества - основные незаменимые строительные элементы новой костной ткани. Кальций в среде молочной сыворотки при высоких температуре и давлении образует с молочной кислотой сыворотки лактат кальция, который также активно участвует в формировании костной ткани и укреплении клеточных мембран. Лактат кальция выполняет роль антиоксиданта, предотвращает потенциальные окислительные реакции, что актуально при наличии в пищевой системе рыбного жира, попадающего в целевой продукт из рыбного сырья. В сочетании с чистым кальцием лактат кальция обладает выраженным фармакологическим эффектом против ги-покальциемии (дефицита кальция), эффективно восполняет в организме существующий дефицит кальция. При предлагаемых условиях способа часть кальция костной ткани остается в ионизированном состоянии. Ионы кальция поддерживают белки мышечной ткани, находящиеся в системе. При попадании в организм ионизированный кальций способствует стабилизации показателей свертываемости крови, обеспечению нормальной работы миокарда, что повышает действенность остеотропного эффекта. Важно, что данный функциональный эффект проявляется в максимальной степени при соотношении «кальций: фосфор", как 1,2:0,8. В костной рыбной ткани, перешедшей в пастообразное состояние в среде молочной сыворотки после термической обработки, поддерживается именно такое соотношение кальция и фосфора. Фосфор костной рыбной ткани, попадая в организм, в ходе метаболизма активно участвует в синтезе костной ткани, преимущественно в форме гидроксиапатита (фторапатита). Это соединение выполняет строительную функцию во всех клетках человеческого тела, служит защитой организма от стресса, предотвращает развитие остеопороза. Поступление кальция и фосфора, лактата кальция и гидроксиапатита в организм происходит исключительно с пищей.
Термообработанная и размягченная костная рыбная ткань в среде молочной сыворотки также является реакционной средой для образования в ходе химической реакции бисфосфонатов - физиологически активных веществ остеотропной направленности, которые эффективны для лечения различных заболеваний костей и мягких тканей, сопровождающихся нарушением обмена кальция (остеопорозы, опухолевые остеолизы, гетерогенная оссификация и др.). Схема реакции:
Эта структура бисфосфоната молочной кислоты обеспечивает высокое сродство к гидроксиапатиту кальция, обеспечивая быстрое и специфическое нацеливание на скелет. Бисфосфонаты предотвращают потерю костной массы, что важно при лечении остеопороза и аналогичных заболеваний. Бисфосфонаты снижают риск переломов при остеопорозе, предотвращают растворение гидроксиапатита, главного костного минерала, тем самым снижая потерю костной массы. При поступлении бисфосфонатов кости постоянно обновляются, при этом нарушается равновесие (гомеостаз), обеспечиваемое остеобластами, которые формируют кости, и остеокластами, которые их разрушают. Бисфосфонаты тормозят разрушение костей остеокластами.
Остеотропные эффекты бисфосфонатов усиливаются в присутствии низкомолекулярных пептидов, образующихся при термогидролизе костных рыбных тканей. Молекулы бисфосфонатов в комплексе с пептидами остеокластов связываются с кальцием и затем накапливаются в высокой концентрации в костях организма при поступлении туда через функциональный продукт. Остеокласты подавляют активность остеобластов, поэтому повышение их физиологической силы эффективно для лечения остеопороза. Селективное действие бисфосфонатов в комплексе с пептидами на костную ткань основано на высоком сродстве к минерализованной костной ткани.
Низкомолекулярные пептиды - основной источник биологически активного азота - образуются при гидролизе костной и мышечной ткани рыб под действием высоких температур и давления. Они состоят из ди-, три-, тетра- и других олиго-пептидов - продуктов гидролиза мышечных, костных и соединительно-тканных белков рыбы (актин, миозин, актомиозин, коллаген, элластин, проколлаген). Эти пептиды построены из разного числа аминокислот (от 10 до 100, имеют длину от 5 до 100 кДа), содержат незаменимые и заменимые аминокислоты в усвояемой форме, некоторые из которых имеют кольцевые и ароматические структуры, свободные кислотные и щелочные радикалы. Эти пептиды выполняют ряд важных специфических биологических функций. Они участвуют в регулировании тонуса сосудистой системы организма человека и электролитном обмене. Физиологический эффект выражается в сосудорасширяющем действии, усилении клубочковой фильтрации и стимуляции выведения натрия и хлоридов за счет угнетения их ре-абсорбции в канальцах.
Эти пептиды, как и аминокислоты, интенсивнее образуются в среде молочной сыворотки, обладающей кислотно-гидролизующим эффектом. Низкомолекулярные пептиды водорастворимы и полностью переходят в бульон, который впоследствии вносится вместе с молочной сывороткой.
Аминокислоты, образующиеся при высокотемпературном гидролизе мясокостной рыбной ткани, состоят преимущественно из продуктов распада пептидов коллагеновой ткани. Это на 70-80%: глицин, аргинин, пролин и оксипролин. Эти аминокислоты являются «строительными кирпичиками» при синтезе новой костной ткани и приоритетно востребованы организмом при профилактике и/или лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата.
2%-й раствор хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой - содержит следующие функциональные ингредиенты: низкомолекулярные пептиды, растворенный в молочной кислоте аминополисахарид-биополимер хитозан, экстрактивные азотистые соединения (моно-, ди- и триметиламин), заменимые (преимущественно глицин, аргинин, пролин и оксипролин) и все незаменимые аминокислоты (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин), рыбные жиры, иммунные белки молочной сыворотки, молочную кислоту, лактозу, хитозан.
Эта система обладает остеотропной направленностью по следующим причинам.
Хитозан - это биополимер-аминополисахарид, состоящий из случайно связанных β-(1-4) D-глюкозаминовых звеньев и N-ацетил-D-глюкозамина, имеет избыточный положительный заряд, т.к. содержит в себе большое количество свободных аминогрупп. Это обусловливает высокую реакционную способность хитозана в растворенном (диссоциированном) состоянии. Как активный анионит хитозан образует большое количество водородных связей с органическими водорастворимыми веществами и прочно удерживает ионы кальция и фосфора, необходимые для костной ткани. Поскольку молочная кислота является одновременно карбоновой кислотой и спиртом, она вступает в межмолекулярную этерификацию с хитозаном (как щелочным веществом), аминами и моноаминодикарбоновыми аминокислотами рыбного бульона и иммунных белков (аспарагиновая, глутаминовая кислоты). В итоге растворенный хитозан содержит внутри своей разветвленной структуры все функциональные ингредиенты: экстрактивные азотистые соединения (аминокислоты, водорастворимые белки, моно-, ди-, триметиламины), жирные кислоты, лактозу, иммунные белки молочной сыворотки. Важно, что основной иммунный белок - альфа-лактальбумин. является металлопрогеином, который в комплексе с кальцием повышает устойчивость ткани; имеет уникальный сбалансированный аминокислотный состав, содержит повышенное количество аминокислот триптофана и цистеина. Эти аминокислоты являются незаменимым «строительным материалом» при синтезе и репарации опорно-двигательных тканей организма. В совокупности за счет свойств хитозана все биологически активные компоненты образуют прочную комплексную систему, имеющую вид вязкой желеобразной массы, внесение которой в измельченные мышечную и костную массы способствует структурированию и формированию прочной структуры, что в итоге предотвращает потери функциональных веществ и повышает качество целевой продукции (биологическую ценность и органолептическую привлекательность).
Яблочный жмых содержит органические кислоты (яблочную, лимонную, винную, хлорогеновую и урсоловую), витамины (А, бета-каротин, Е и K, С, B1, В2, В3 (РР), В4, В5, В6 и В9). минеральные вещества (кальций, фосфор, калий, магний), биополимеры полисахаридной природы (крахмал, пектин, целлюлозу)., Органические кислоты, попадающие в состав целевого продукта, стимулируют синтез коллагена - основного белка костной ткани. Минеральные вещества жмыха участвуют в укреплении костной ткани и связок, а биополимеры способствуют повышению прочности и биологической ценности формованных снеков за счет последующего комплексообразования в системе под действием раствора хитозана. Пектин является функциональным пищевым ингредиентом остеотропной направленности, поскольку, являясь по природе органической слабой кислотой, взаимодействует с ионами кальция, фосфора и других веществ, присутствующих в системе, с образованием комплексных соединений. В таком состоянии кальций и фосфор наилучшим образом сохраняют свою химическую природу и обеспечивают пролонгированность эффекта.
В поликомпонентной системе снека-полуфабриката при формировании рецептурной композиции продукта до сушки происходит процесс этерификации целлюлозы яблочного жмыха молочной кислотой с образованием лактата целлюлозы. Это соединение полимерной природы, повышает консистенцию продукта, придает ему прочность и заданную форму:
Перечисленные свойства и эффекты в функциональных рыборастительных снеках, имеющие место только при осуществлении способа в пределах вышеуказанных параметров, обеспечивают функциональность остеотропной направленности, высокую биологическую ценность и органолептическую привлекательность целевого продукта.
Готовые функциональные рыборастительные снеки на основе мясокостного рыбного сырья, полученные в пределах указанных параметров при массовом соотношении в целевом продукте рецептурных компонентов (тонко измельченная термомодифицированная мышечная ткань рыбы: тонко измельченная термомодифицированная костная рыбная масса: тонко измельченный яблочный жмых: 2%-й раствор хитозана в бульоне с молочной сывороткой) в диапазоне (75:10:5:10 и 60:15:10:15), гарантированно содержат функциональные компоненты остеотропной направленности на функциональном количественном уровне, при этом формируется высокое качество продукта (органолептические показатели, биологическая ценность). Таким образом, цель изобретения достигается.
Готовые снеки имеют вид цельных пластинок от бежевого до коричневого цвета, твердую консистенцию, поддаются раскусыванию и разжевыванию, отличаются специфическими характерными насыщенными вкусом и ароматом, свойственными рыбным сушеным продуктам, сбалансированными с приятными яблочными оггенками. Все органолептические признаки целевого продукта гармонично сочетаются с основным рыбным фоном, без отрицательных и посторонних признаков и оттенков.
Целевые свойства готового продукта остеотропной направленности идентифицируются по следующим показателям.
Количественное содержание функциональных ингредиентов остеотропной направленности (калий, кальций, магний, фосфор, пектин, целлюлоза, хитозан, глицин, пролин, триптофан, аргинин, лизин), которое отвечает требованиям действующих нормативных документов на физиологические суточные нормы (MP 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» и MP 2.3.1.1915-04 «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ»).
1
2
3
12
Биологическая и физиологическая ценность продукции обусловлена содержанием в составе снеков лактата кальция (входит в группу «общего кальция»), бисфосфонатов и гидроксиапатита (входят в состав «общего фосфора»), а также витаминов (С, А, К, Е, В, В, В и В), пектина, хитозана, целлюлозы, лактата целлюлозы и других биологически активных веществ..
Общий химический состав снеков, гарантирующих насыщение по основным органическим компонентам, находится в следующих пределах (% массы): содержание воды (19,0-38), белков (20,0-29,0), жиров (3,5-5,5), углеводов (15,0-19,5), минеральных веществ (13,0-20,0), пищевых волокон (9,0-12,0).
3
При систематическом употреблении данного продукта пациентами, страдающими остеопорозом, без медикаментозного вмешательства в течение шести месяцев в количестве 100 г в сутки, минеральная плотность костной ткани человека 60-70-летнего возраста в среднем повышается от 0,87 до 0,94 г/см (на 8%), при этом Т-критерий изменяется с -2,55 до -2,15 SD (на 15%). Данные пациенты уже после первого месяца употребления продукта меньше жалуются на боли в коленных суставах, позвоночнике.
При осуществлении способа при другой последовательности операций и других параметрах, отличных от указанных, цель изобретения (повышение функциональности и качества готовой продукции) не достигается.
Так, при проведении теплового нагрева мясокостного рыбного сырья не в среде молочной сыворотки (а, например, в водной традиционной среде), процессы гидролиза мышечной и костной рыбной ткани будут идти с меньшей интенсивностью и по другой схеме, поскольку молочная кислота способствует дополнительно кислотному гидролизу тканей и межмолекулярным взаимодействиям в системе. При этом не будут образовываться необходимые функциональные ингредиенты -низкомолекулярные пептиды и аминокислоты, эффективно участвующие в синтезе и репарации костной ткани. Кальций и фосфор останутся в недоступной форме, не образуется диссоциированный кальций и лактат кальция, гидроксиапатит, бисфосфонаты кальция и их лактаты. Вследствие такой обработки рыбокостные ткани не приобретут приятные «молочнокислые» вкус и запах, в гидролизатах и готовой продукции не будут замаскированы рыбные оттенки, особенно проявляющие свою специфичность при обработке жирной рыбы. В итоге в обработанной рыбной массе не будут сформированы целевые признаки, проявляющиеся в готовом продукте -функциональность остеотропной направленности, повышенное качество (приятные органолептические свойства и высокая биологическая ценность).
При осуществлении способа без разделения гидролизованной рыбокостной массы на мышечную и костную ткани с тонким измельчением каждой части, то есть, если измельчать сразу после термообработки такую массу (целиком), то в данном случае костная ткань не будет переведена в тонко дисперсную систему, необходимую для осуществления всех реакций, приводящих к повышению остеотропной функциональности продукта. Этому будет препятствовать мышечная ткань, содержащая рыбные липиды, которые по отдельности и, особенно, в совокупности отличаются повышенной адгезивностью, полимеризацией с пленкообразованием. Кальций и фосфор в такой системе не смогут в нужной степени встретиться в среде молочной сыворотки, перейти в диссоциированное состояние и обусловить формирование новых веществ с остеотропной активностью. При этом измельченная таким образом рыбокостная масса будет содержать неприятно ощущаемые включения костной ткани, а в полимерной сетке хитозана не сформируется заданная структура снека. В итоге полуфабрикат будет неравномерно обезвоживаться при сушке, пахнуть окислившимся рыбным жиром, а готовый продукт будет иметь неприглядные органолептические характеристики.
В случае использования в качестве добавки растительного происхождения яблочного жмыха без тонкого измельчения целевой продукт будет содержать внутри своей структуры неприятные твердые включения (косточки, пластинки, части кожуры). При этом невозможно будет добиться равномерности в размещении биологически активных компонентов остеотропной направленности внутри продукта, а значит, заданные реакции не будут происходить частично или совсем не осуществляться.
В случае если в качестве пищевых компонентов не использовать 2%-й раствор хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой, образовавшемся при тепловом нагреве мясокостного сырья, а использовать, например, только рыбный бульон или рыбный бульон в смеси с молочной сывороткой без хитозана, или вообще не вводить данный пищевой компонент, то функциональные свойства остеотропной направленности и приятные органолептические свойства в готовом продукте не будут сформированы. Данные свойства могут обеспечиваться только в биополимерной сетке, образованной в среде диссоциированного хитозана, растворенного в молочной сыворотке, внутри которой различными путями (физическими и химическими) закрепляются все функциональные компоненты, не теряя активного состояния. При этом консистенция целевого продукта не будет иметь заданной цельности и структуры. Важно, что хитозановая композиция, обладая пластичностью и текучестью, будет равномерно распределяться между реструктурированными измельченными частичками рыбной ткани и яблочного жмыха, создавшими повышенную поверхностно-активную площадь, на которой будут эффективно проходить взаимодействия с образованием новых функциональных ингредиентов, усиливающих целевой эффект.
При введении в пищевую систему рыборастительного снека-полуфабриката раствора хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой в концентрации менее 2% (например, 1%-го раствора) цельная структура в хитозановой сетке не будет сформирована из-за ее низкой прочности и вязкости, в ней не пройдут заданные взаимодействия, продукт распадется на отдельные части и не приобретет целевые свойства.
При введении в пищевую систему раствора хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой в концентрации более 2% (например, 3%-го раствора) такая жидкая масса из-за повышенной вязкости потеряет текучесть и не сможет равномерно распределиться внутри пищевой системы снековой массы. Вследствие этого заданные взаимодействия не пройдут и целевые свойства готовой продукции не сформируются.
Если не обезвоживать сформированную влажную пищевую систему (полуфабрикат снека), то целевой продукт не будет иметь традиционной снековой формы, а будет иметь вид «каши». При этом цвет готовой продукции будет серо-коричневым и неприятным. Такая продукция долго не хранится, быстро приобретает повышенную микробную обсемененность и признаки токсичности.
При обезвоживание формованных снеков при температуре более 180°С или менее 150°С в течение времени, отличного от 15-30 минут, целевой продукт будет иметь неприглядные органолептические характеристики, при этом его функциональные свойства не сформируются, появятся вредные и токсичные соединения (альдегиды и кетоны - продукты окисления рыбного жира). При повышенных режимах сушки влажного полуфабриката (температура более 180°С, время более 30 минут) в нем будут интенсивно распадаться витамины. Безопасность и биологическая ценность продукции уменьшится вследствие следующих взаимодействий: карамелизация крахмала яблочного жмыха и углеводаминные реакции между амин-группами аминокислот и пептидов с одной стороны и лактозой и сахарами яблочного жмыха с другой стороны с образованием декстринов и мелоноидинов различной химической природы, часто токсичных. При этом будет удаляться не только свободная, но и вся связанная влага в системе. В итоге готовый снек будет иметь темно-коричневый цвет, пересушенную и очень твердую консистенцию, не будет раскусываться, а содержание функциональных ингредиентов остеотропной направленности в нем понизиться в связи с интенсивным окислением и переходом в другую химическую форму.
При проведении обезвоживания при температурах, менее 150°С и менее 15 минут вся свободная влага в целевом продукте не будет успевать испаряться, при этом его консистенция не приобретет прочности, цельности, структура будет рыхлой, разрушающейся от прикосновения, и заданный уровень качества не сформируется.
Если соотношение рецептурных компонентов в целевом продукте (тонко измельченная термомодифицированная мышечная ткань рыбы: тонко измельченная термомодифицированная костная рыбная масса: тонко измельченный яблочный жмых: 2%-й раствор хитозана в бульоне с молочной сывороткой) будет отличным от заданного количественного диапазона (75:10:5:10 - 60:15:10:15), функциональный остеотропный эффект не обеспечится, поскольку содержание функциональных компонентов в продукте будет менее физиологического уровня, при этом органолептические показатели продукта будут не приемлемыми для пищевой продукции высокого качества.
Например, при введении в пищевую систему тонко измельченной термомодифицированной мышечной ткани рыбы менее 60% массы в полуфабрикате не окажется заданного количества белка, ответственного за биологическую ценность целевого продукта. При этом в нем не обеспечится формирование эластично-прочной структуры, необходимой для равномерного распределения внутри хитозановой биополимерной сетки. В итоге такая влажная рыборастительная масса будет неравномерно обезвоживаться, в ней не пройдут заданные взаимодействия, не образуются важных функциональных ингредиентов и не обеспечатся целевые эффекты.
При введении в пищевую систему тонко измельченной термомодифицированной мышечной ткани рыбы более 75% массы система недополучит функциональные ингредиенты остеотропной направленности, прежде всего, кальция и фосфора, отсутствующих в ней. Кроме того, в ней не пройдут на нужном уровне межмолекулярные взаимодействия, не образуются, например, лактат кальция и бисфосфонаты из-за низкого уровня металлов остеотропной направленности. Такая продукция не будет обладать функциональным остеотропным эффектом, и цель изобретения не достигается.
При внесении в пищевую систему тонко измельченной термомодифицирован-ной костной рыбной массы более 15% массы в полуфабрикате не сформируется заданная эластичность, поскольку костные ткани, особенно в тонкоизмельченном состоянии, не обладают адгезионностью из-за отсутствия жировой фракции и повышенной обезвоженности. В итоге готовый снек не будет иметь цельности, эластичности и прочности, будет рыхлым, сухим, рассыпчатым. Повышения качества в таком продукте достигнуто не будет.
При внесении в пищевую систему тонко измельченной термомодифицирован-ной костной рыбной массы менее 10% массы содержание функциональных ингредиентов остеотропной направленности, прежде всего, кальция и фосфора, будет на уровне, ниже регламентированных физиологических значений. В такой системе не пройдут на нужном уровне взаимодействия, не образуются лактат кальция и бисфосфонаты, необходимые для остеотропного эффекта. Целевая продукция не будет обладать функциональностью и повышенной биологической ценностью. Цель изобретения не достигается.
При внесении в пищевую систему тонко измельченного яблочного жмыха более 10% массы готовый продукт будет иметь пониженное содержание белка, низкую эластичность, а после сушки приобретает неприятный темно-коричневый цвет, обусловленный интенсивными реакциями карамелизации и меланоидин-аминными взаимодействиями. Готовый продукт будет пахнуть неприятным кисло-рыбно-яблочным запахом. Цель изобретения не достигается.
При внесении в пищевую систему тонко измельченного яблочного жмыха менее 5% массы в системе будет недостаточно пектина, который обеспечивает ее связывающие свойства, консистенция будет рыхлой. При этом из-за недостатка органических кислот и минеральных веществ вкусовые качества готовой продукции и ее биологическая ценность будут на уровне, ниже физиологически нормируемого уровня. Цель изобретения не достигается.
При внесении в пищевую систему 2%-го раствора хитозана в бульоне с молочной сывороткой менее 10% его количества оказывается не достаточно для проникновения между всеми частицами реструктурированной рыборастительной системы. В итоге общей хитозановой сетки, внутри которой должны пройти все взаимодействия, не сформируется, и заданные функциональные эффекты в готовой продукции будут отсутствовать.
При внесении в пищевую систему 2%-го раствора хитозана в бульоне с молочной сывороткой более 15% в ней образуется чрезмерно оводненная рыборастительная масса. Такой полуфабрикат, направленный на обезвоживание, будет долго сушиться, что нежелательно для качества, т.к. при этом интенсифицируются процессы окисления, в том числе функциональных и биологически активных ингредиентов (они химически разрушатся). При этом готовый продукт приобретет нежелательный темно-коричневый цвет, а внешняя поверхность продукции будет иметь «сморщенное состояние».
Описание конкретного примера осуществления способа.
Пример 1. 100 кг мелкотоварного леща после отделения голов и внутренностей в количестве 90 кг помещают в автоклав-термоагрегат вместимостью 200 л, в который добавляют 90 л молочной сыворотки, после чего автоклав герметично закрывают. Сырьевую массу обрабатывают в автоклаве при температуре 120°С и давлении 0,35 МПа в течение 10 мин, после чего систему охлаждают, автоклав открывают, рыбокостное сырье извлекают и разделяют на мясокостном сепараторе на мышечную ткань (68 кг) и костную ткань (12 кг). Мышечную ткань тонко измельчают на куттере до кашеобразного состояния, а костную ткань тонко измельчают на мельнице до порошкообразного состояния. Жидкую часть, образовавшуюся в автоклаве при гидролизе рыбы (100 кг), состоящую из рыбного бульона (10 кг) и молочной сыворотки (90 кг), сливают, охлаждают и добавляют к ней 2,0 кг высокомолекулярного пищевого хитозана (2% к массе жидкости). Смесь оставляют на 30 минут для набухания и растворения хитозана, периодически перемешивая. Одновременно 7,5 кг яблочного жмыха, свежеобразовавшегося после отделения сока, тонко измельчают на мельнице-дробилке, получая однородную яблочную пасту. В куттер добавляют последовательно при непрерывном перемешивании тонко измельченные рыбные мышечную (68 кг) и костную (12 кг) массы, яблочную пасту (7,5 кг). В последнюю очередь вносят тонкой струей при тщательном перемешивании 12,5 кг 2%-го раствора хитозана в рыбном бульоне с молочной сывороткой. Таким образом обеспечивается пищевая композиция, состоящая из пищевых компонентов «измельченная термомодифицированная мышечная ткань»: «измельченная термомодифицированная костная ткань»: «измельченный яблочный жмых»: «2-й раствор хитозана в бульоне с молочной сывороткой» в соотношении 68:12:7,5:12,5. Образовавшуюся пищевую композицию пастообразной консистенции (87 кг) формуют в экструдере со специальным дозатором в виде полосок длиной 10 см, шириной 5 см и толщиной 1 см на противни, которые помещают в сушильный шкаф с температурой 165°С, где они находятся при этой температуре в течение 23 мин. После горячей сушки получают 74 кг рыборастительных снеков в виде цельных пластинок светло-коричневого цвета и твердой консистенции, которые легко раскусываются и разжевываются, имеют специфический насыщенный вкус, свойственный рыбным сушеным продуктам, с приятным кисловатым яблочным оттенком, без неприятных и посторонних привкусов и запахов. Содержание воды, белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, пищевых волокон в готовой продукции свидетельствует о ее высокой пищевой насыщенности по основным органическим компонентам (% массы): 27,4; 25,2; 4,4; 16,1; 15,1; 11,8.
Функциональные свойства готового продукта, определенные по количеству основных функциональных ингредиентов остеотропной направленности в 100 г снеков относительно физиологических норм (MP 2.3.1.2432-08 и MP 2.3.1.1915-04) показывают, что все снеки по всем ингредиентам отвечают требованиям функциональности (содержатся в количестве 15% и более). В таблице 1 приведено содержание функциональных ингредиентов остеотропной направленности в снеках и оценка их функциональности.
1
2
3
12
Кроме того, снеки содержат в своем составе лактат кальция (входит в группу «общего кальция», бисфосфонат и гидроксиапатит (входят в состав «общего фосфора»), а также витамины С, А, К, Е, В, В, В и В. Это свидетельствует о высокой биологической ценности готовой продукции.
При систематическом употреблении данного продукта в течение шести месяцев в количестве 100 г в сутки пациентами в возрасте 62-68 лет, страдающими остеопорозом, без медикаментозного вмешательства, минеральная плотность костной ткани группы пациентов 62-68 летнего возраста в среднем повысилась от 0,87 до 0,94 г/см3, при этом Т-критерий изменяется с -2,55 до -2,53 SD. При этом данные пациенты уже после первого месяца употребления продукта стали меньше жаловаться на боли в коленных суставах, позвоночнике, тазобедренном и плечевых суставах.
Целевые параметры (функциональность, повышение качества продукта) достигаются, способ по данным параметрам рекомендуется.
Другие примеры осуществления способа с возможными вариантами сочетания параметров приведены в таблице 2.
Способ предусматривает получение функциональных структурированных закусочных продуктов типа сушеных снеков, предназначенных для профилактики и лечения опорно-двигательных заболеваний, путем комплексного использования малотоварного костистого рыбного сырья (мелких лещей, карасей, окуней и т.д.) и вторичного сырья переработки яблок (яблочного жмыха). Оба сырьевых источника богаты биологически активными компонентами с остеотропными свойствами, прошли соответствующую обработку, переведены в пастообразное состояние в растворе хитозана в молочно-рыбной сыворотке, сформованы в виде пластин и доведены до кулинарной готовности горячей сушкой. В результате совокупности параметров и режимов целевой продукт приобретает приятные органолептические свойства, повышенную биологическую ценность с гарантированным содержанием функциональных ингредиентов остеотропной направленности на физиологическом уровне. Потребление целевого продукта благотворно влияет на минеральную плотность костей и опорно-двигательную систему человека.
Достоинства способа. Предлагаемый способ получения функциональных рыборастительных снеков остеотропной направленности, по сравнению со способами, описанными в ближайших аналогах и прототипе, позволяет получить продукт с повышенным содержанием компонентов-остеопротекторов, проявляющих выраженный суммарный благотворный эффект на опорно-двигательную систему человека. При этом на достоверном уровне повышается показатель минеральной плотности костей при одновременном повышении качеств снеков по органолептическим свойствам и биологической ценности.
Изобретение актуально, поскольку в последние годы резко изменились жизнь и еда человека, он меньше двигается, потребляет в основном рафинированные продукты, что обусловливает дефицит многих макро- и микрокомпонентов в составе его опорно-двигательного аппарата. Восполнить дефицит веществ, поддерживающих синтез белково-минеральных тканей, актуально и рационально созданием целевой функциональной продукции по предлагаемому способу, который гарантирует повышенное содержание функциональных ингредиентов остеотропной направленности (органические кальций и фосфор, лактат кальция и бисфосфонаты, молочная кислота, пектин, хитозан, аминокислоты и низкомолекулярные пептиды, иммунные белки, органические кислоты, трималат целлюлозы). Привлекательность предлагаемой целевой продукции обусловлена ее приятными органолептическими свойствами и гарантированным содержанием натуральных биологически активных веществ. Эффективность способа обусловлена использованием доступного сырья и безотходностью его переработки. Мелкие костистые рыбы, типа леща, карася, окуня, обладающие ценным химическим составом с компонентами-остеопротекторами, трудны в традиционной переработке. Но в предлагаемом способе они легко и безотходно могут быть использованы в сочетании с яблочным жмыхом - источником дополнительных биологически активных веществ, укрепляющих минеральный состав костей и связок. Использовать при этом предлагается «бросовое» сырье, практически полностью выбрасываемое на современных соковых предприятиях. Натуральные компоненты данного сырья, а также новые соединения, образующиеся при взаимодействии друг с другом в сформировавшейся системе, в совокупности обусловливают повышенный остеотропный эффект. При заявленных порядке и параметрах способ легко реализуем, не требуют специального оборудования, дешев в исполнении, т.к. используют недоиспользуемое сырье, при гарантированных показателях функциональности продукции.
Помимо решения проблемы дефицита остеопротекторов, предлагаемый продукт эффективен при заболеваниях-маркерах остеопороза - артрите, артрозе, пародонтозе, а также для профилактики и сращивания переломов различной сложности, потому что все эти заболевания в той или иной степени связаны с костной системой. Продукт влияет на причину остеопороза, ускоряет процесс рождения костных клеток. Кроме того, сопутствующее содержание БАВ (витамины, минералы) повышают иммунные защитные силы организма, увеличивая целевой эффект.
Способ экономически эффективен, рентабелен и прибылен, позволяет изготавливать востребованные и полезные закусочные продукты (снеки), доступные по цене многим социальным слоям населения, прежде всего пожилым людям, которые практически полностью относятся к категории хронически больных по заболеваниям опорно-двигательной системы.
Внедрение способа позволит развивать в рыбной отрасли высокотехнологичные сектор, сделать рыбоперерабатывающие производства безотходными, не иметь проблем с костистым сырьем, развивать связи с растительными отраслями пищевой промышленности. Кроме того реализация способа позволит создать новые рабочие места, послужит толчком для развития функционального и специализированного питания, слабо развитого в России, что повысит качество жизни, прежде всего, социально значимых слоев населения (пожилых, инвалидов, спортсменов и др.).