Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор 10
1.1. Состояние промысловой сырьевой базы Волжско-Каспийского ры-бохозяйственного бассейна 10
1.2. Оценка пищевой и биологической ценности отходов от разделки промысловых рыб 13
1.3. Ферментные системы рыбного сырья и их субстратная специфичность 18
1.4. Практические аспекты получения ферментных препаратов из внутренностей рыбного сырья 24
1.5. Ферментативные технологии в переработке протеинсодержащего рыбного сырья 27
1.6. Анализ технологий получения структурообразователя из коллаген-содержащего рыбного сырья 32
1.7.3аключение по литературному обзору 36
Глава 2. Объекты и методы исследования 39
2.1. Схема проведения экспериментальных исследований 39
2.2. Объекты исследования 39
2.3. Методы исследования 39
2.4. Постановка эксперимента 42
2.4.1. Получение комплекса протеолитических ферментов 42
2.4.2. Получение структурообразователя с использованием комплекса протеолитических ферментов 43
2.5. Статистическая обработка данных и математическое планирование эксперимента 44
Глава 3. Обоснование и разработка технологии получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб
Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна 45
3.1. Изучение общего химического состава и протеолитической активности внутренностей промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна 45
3.2. Разработка рациональных технологических режимов получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб
3.2.1. Изучение влияния температуры на процесс деструкции белка при получении комплекса протеолитических ферментов 48
3.2.2. Влияние гидромодуля на интенсивность гидролиза внутренностей промысловых рыб при получении комплекса протеолитических ферментов 52
3.2.3. Обоснование рациональной продолжительности процесса получения комплекса протеолитических ферментов 54
3.2.4. Установление рациональных режимов разделения комплекса протеолитических ферментов 58
3.3. Изучение показателей качества и протеолитической активности комплекса протеолитических ферментов 60
Глава 4. Обоснование и разработка технологии получения структурообразователя из коллагенсодержащих отходов с использованием комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб 67
4.1. Изучение массового и химического составов коллагенсодержащих частей тела промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна 68
4.2. Разработка рациональных технологических режимов процесса предварительной подготовки коллагенсодержащего рыбного сырья 70
4.2.1. Определение рациональной температуры проведения процесса предварительной обработки костного рыбного сырья 70
4.2.2. Влияние количества вносимого комплекса протеолитических ферментов на интенсивность дезагрегации белка мышечной ткани костного сырья 72
4.2.3. Изучение влияния предварительной ферментативной обработки
костного сырья на его химический состав 75
4.3. Разработка и оптимизация технологических параметров процесса получения структурообразователя из коллагенсодержащего костного сырья 77
4.4 Определение рационального количества варок коллагенсодержащего костного сырья в среде молочной сыворотки 81
4.5. Установление рациональных режимов очистки клеевых бульонов 82
4.6. Установление рациональных режимов высушивания клеевых бульонов 84
4.7. Изучение показателей качества полученного рыбного костного структурообразователя 85
4.8. Изучение биологической ценности полученного структурообразова теля из костного сырья промысловых рыб 90
Глава 5. Апробирование возможности использования структурообразова теля в технологии плавленых сырных продуктов 93
5.1. Анализ возможных путей обогащения плавленых сырных продуктов 93
5.2. Разработка рецептурного состава плавленых сырных продуктов с использованием структурообразователя из коллагенсодержащего рыбного сырья 95
5.3. Определение сроков хранения, биологической и токсикологической безопасности плавленых сырных продуктов с использованием рыбного костного структурообразователя 97
Выводы 101
Список литературы 103
- Практические аспекты получения ферментных препаратов из внутренностей рыбного сырья
- Получение структурообразователя с использованием комплекса протеолитических ферментов
- Разработка рациональных технологических режимов получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб
- Разработка рациональных технологических режимов процесса предварительной подготовки коллагенсодержащего рыбного сырья
Введение к работе
Актуальность работы. Одним из основных направлений развития рыбного хозяйства РФ на период до 2020 является создание новых технологий глубокой комплексной переработки сырья с использованием безотходных технологий.
Большой вклад в разработку научных основ технологий рационального использования гидробионтов и отходов от их разделки внесли Л.С. Абрамова, М.П. Андреев, П.И. Андрусенко, Л.В. Антипова, В.Д. Богданов, Н.П. Боева, Т.М. Бой-цова, Н.В. Долганова, Г.И. Касьянов, В.И. Киселев, О.Я. Мезенова, М.Д. Мукато-ва, Г.Т. Некрасова, М.В. Новикова, Т.А. Орлова, Л.К. Петриченко, Т.Н. Пивненко, А.Д. Поверин, Р.Г. Разумовская, Т.Н. Слуцкая, В.И. Шендерюк, Т. Cohen, СВ. Croston, Т.Е. Hassan, S. Lindgren, A. Milsson, Z. Ooshiro и др.
Глубокая разделка рыбного сырья связана с образованием отходов, значительную долю которых составляют коллагенсодержащее сырье и внутренности, перерабатываемые в реальных условиях работы предприятий на кормовую муку. Согласно имеющимся данным, помимо мышечной ткани, промысловые рыбы Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна содержат до 41% коллаген-содержащих частей, в т.ч. голова рыб составляет до 22%, кости и хрящи - до 11,5%, плавники - до 4,5%, кожа - до 5%, чешуя - до 5%; а также внутренностей -до 13,5%.
Поэтому, на наш взгляд, одним из перспективных направлений переработки данного вторичного сырья является получение из внутренностей рыб комплекса протеолитических ферментов, а из коллагенсодержащей костной ткани - структу-рообразователя, спектр использования которого в пищевой промышленности достаточно широк.
Актуальность переработки коллагенсодержащего рыбного сырья на получение структурообразователя подтверждается и тем, что в настоящее время в ряде отраслей промышленности широко используются натуральные структурообразо-ватели, такие как модифицированный крахмал, желатин. Но производство данных структурообразователей основано на применении высоких температур и химической обработки, что приводит к глубокой модификации натурального исходного
вещества и увеличению экологической нагрузки на окружающую среду.
Таким образом, цель работы заключалась в обосновании и разработке ресурсосберегающей технологии переработки отходов от разделки промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна, направленной на получение комплекса протеолитических ферментов из внутренностей и структурооб-разователя из костного коллагенсодержащего сырья.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Установить влияние сезона вылова на химический состав и протеолити-ческую активность внутренностей промысловых рыб.
-
Разработать и обосновать рациональные параметры получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб и изучить его протеолитическую активность.
-
Обосновать возможность использования рыбного костного сырья для получения структурообразователя и установить рациональные параметры ферментативной предобработки костных рыбных отходов комплексом протеолитических ферментов как стадии подготовки коллагенсодержащего рыбного сырья при получении структурообразователя.
-
Разработать и обосновать рациональные параметры получения структурообразователя из обработанного костного сырья и оптимизировать процесс его получения.
-
Выработать опытные партии комплекса протеолитических ферментов и структурообразователя, исследовать их органолептические, физико-химические показатели качества, энергетическую, биологическую ценность и токсикологическую безопасность.
-
Обосновать возможность использования полученного структурообразователя в рецептурных композициях плавленых сырных продуктов.
-
Рассчитать экономическую эффективность разработанной технологии.
-
Разработать техническую документацию на комплекс протеолитических ферментов, структурообразователь из костного рыбного сырья и плавленый сыр-
ный продукт с использованием структурообразователя из коллагенсодержащего рыбного сырья.
Научная новизна работы.
Разработана комплексная технология переработки отходов от разделки промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна, позволяющая получить комплекс протеолитических ферментов из внутренностей и струк-турообразователь из костной ткани.
Установлено влияние сезона вылова рыбного сырья на химический состав и протеолитическую активность внутренностей промысловых рыб и обоснованы рациональные технологические режимы получения из них комплекса протеолитических ферментов.
Впервые научно обоснована целесообразность предварительной ферментативной обработки коллагенсодержащих отходов промысловых рыб комплексом протеолитических ферментов, позволяющая решить проблему очистки клеевых бульонов от сопутствующих органических соединений, и, тем самым, повышающая технологические свойства получаемого структурообразователя.
Практическая значимость работы.
Практически апробирована возможность использования структурообразователя из коллагенсодержащего рыбного сырья в рецептурной композиции плавленых сырных продуктов. Производство плавленых сырных продуктов с использованием полученного структурообразователя апробировано на Маслосырбазе ООО ПКФ «Астсырпром» (г. Астрахань).
Разработан пакет технической документации: ТУ 9283-009-00471704-12 «Комплекс протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб» и ТИ к ним; ТУ 9283-011-00471704-12 «Структурообразователь из костного коллагенсодержащего рыбного сырья» и ТИ к ним; ТУ 9225-013-00471704-12 «Продукты сырные плавленые» и ТИ к ним.
На основе проведенных исследований подана заявка на получение патента РФ № 2011146982/13 от 18.11.2011 г. «Способ получения натурального структурообразователя» (Цибизова, Язенкова).
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Обоснованные технологические параметры получения комплекса протео-литических ферментов из внутренностей промысловых рыб.
-
Разработанные технологические режимы предварительной обработки костного коллагенсодержащего рыбного сырья полученным комплексом протео-литических ферментов и технологические параметры получения костного струк-турообразователя.
-
Рекомендации по практическому использованию полученного структуро-образователя в рецептурной композиции плавленых сырных продуктов на основании установленных показателей качества и безопасности.
Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждены на МНК «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2009, 2010» (Астрахань, 2009, 2010), 55-й и 56-й ВОНПК ППС ФГБОУ ВПО «АГТУ» (Астрахань, 2010, 2011), в рамках III МКМУиИ «Инно-каспий» (Астрахань, 2012), на ВК молодых ученых и специалистов с международным участием ПИНРО (Мурманск, 2012).
Результаты научных разработок были представлены на IX и X Московском международном салоне инвестиций и инноваций (Москва, 2009, 2010) - получена бронзовая (2009) и серебряная (2010) медаль; реализован грант по программе «УМ.Н.И.К.» (2010-2012); на выставке «Образование - инвестиции в успех -2010» (Астрахань, 2010) - получен диплом победителя; победа в Конкурсе НТТМ в рамках III МКМУиИ «Иннокаспий» (Астрахань, 2012); на Всероссийской выставке «НТТМ-2012» (Москва, 2012) - получен диплом, на IV Международном форуме по интеллектуальной собственности «Expopriority'2012» - получена бронзовая медаль.
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 12 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен приоритет по заявке №2011146982/13 «Способ получения натурального структурообразова-теля».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из Вве-
дения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 227 источников, в том числе 23 зарубежных авторов. Работа изложена на 128 страницах основного текста, содержит 28 таблиц, 20 рисунков, приложения. В приложениях приведены техническая документация, акты производственных испытаний.
Практические аспекты получения ферментных препаратов из внутренностей рыбного сырья
Решение каждой конкретной практической задачи с помощью ферментативных технологий имеет определенные трудности, зависящие от природы применяемого фермента и его субстратной специфичности.
В первую очередь специфичность ферментов определяется совпадением пространственной конфигурации субстрата и субстратного центра фермента. По-видимому, процесс ферментативного катализа может начаться только тогда, когда это совпадение достаточно полное для образования фермент-субстратного комплекса. Пределы специфичности разных ферментов различны. Некоторые ферменты способны каталитически ускорять только одну-единственную реакцию, т.е. обладают абсолютной специфичностью - например, уреаза. Основным признаком для ферментов, характеризующихся групповой специфичностью, и катализирующих реакции определённого типа в независимости от того, какие конкретные вещества в них распадаются или взаимодействуют, является характер связи. Наконец, некоторые ферменты, действующие на один из пространственных изомеров, отличаются стереохимической специфичностью (Филиппович, 1999).
Процесс ферментативной реакции осуществляется в два этапа: сначала образуется фермент-субстратный комплекс с более низкой энергией активации переходного состояния (первый этап); затем происходит распад этого комплекса на свободный фермент, который может взаимодействовать новой молекулой субстрата, и продукты реакции (Березин, 1971, Антонов, 1991; Голубев, 1997; Кислухина, 2002). Это выражается следующим уравнением: Р — продукты реакции. В мышечной ткани рыб, обнаружено свыше 50 ферментов, катализирующих реакции превращения содержащихся в ее составе липидов, углеводов и азотистых веществ. Во внутренних органах (желудке, почках, поджелудочной железе, кишечнике, печени) находится большое количество разнообразных ферментов (Кизеветтер, 1973; Нехамкин, 1976; Рехина, 1978; Разумовская, 1983; Пивненко, 1986; Некрасова, 1986, 1988; Куприна, 1988; Слуцкая, 1988; Дроздова, 1998; Константинова, 2001; Новикова, 2003; Мухин, 2003; Румянцева, 2005; Мукатова, 2006; Разумовская, 2008; Григорьева, 2008; Croston С.В.,1961; Gates B.J., 1973; Galgani F.,1987).
Протеиназы и пептидазы образуют целую систему, которая осуществляет протеолиз. Специфичность субстратной конформации, доступность пептидных связей для расщепления, а также особенности аминокислотного состава большого числа белков, обуславливают широкое разнообразие протеолитических ферментов рыбного сырья (Пивненко, 1985; Слуцкая, 1997; Телишевская, 2000; Новикова, 2001, 2003; Кислухина, 2002; Мухин, 2003; Поверин, 2006; Биотехнология..., 2006; Сарапкина, 2007; Milsso, 1962; Klimova, 1990; Ooshiro, 1971).
Протеолитические ферменты внутренностей рыб были изучены в многочисленных исследованиях, в результате чего были решены многие вопросы о физиологии питания гидробионтов, отличия или сходства с пищеварительными ферментами наземных животных, распределении тех или иных ферментных групп в пищеварительном тракте (Черногорцев, 1973; Нехамкин, 1976; Разумовская, 1983; Слуцкая, 1985; Пивненко, 1985; Телишевская, 2000; Кислухина, 2002; Новикова, 2003; Мухин, 2003; Поверин, 2006; Биотехнология..., 2006; Сарапкина, 2007; Milsso, 1962; Klimova, 1990; Ooshiro, 1971).
В исследованиях было установлено, что в отношении связей, образованных аминогруппами тирозина или фенилаланина проявляют специфичность карбоксильные протеиназы (эндопептидазы): пепсиногены, и синтезируемые из них пепсины. В начальной стадии гидролиза крупные фрагменты различной величины образуются в результате неупорядоченного расщепления внутримолекулярных связей полимерной молекулы, катализируемого сериновыми протеиназами, также относящимися к группе эндопептидаз (химотрипсином А, В и С, трипсином), которые сначала образуются в виде предшественников (химотрип-синогена и трипсиногена). (Пивненко, 1988; Новикова 2003; Мухин, 2003; Биотехнология..., 2006).
Общая протеолитическая активность мышечной ткани гидробионтов почти на 90% обеспечивается катепсинами, относящимися к классу аспартильных эндопептидаз, активных в кислой среде. Под влиянием активного центра фермента происходит внутримолекулярная перегруппировка фермент-субстратного комплекса, образовавшегося в процессе гидролиза. Один из продуктов реакции выделяется из фермент-субстратного комплекса в результате катализированного разрыва ангидридной связи субстрата. Перегруппировки, связанные с присоединением молекул воды, приводят к выделению второго продукта реакции (Кизеветтер, 1973; Пивненко, 1984, 1988, 1997; Кислухина, 2002; Мухин, 2003). Происходящее фермент-субстратное превращение оказывает свое влияние и на скорость ферментативной реакции.
Во внутренних органах и пищеварительном тракте водных животных содержатся разнообразные протеолитические ферменты, наибольшее значение из которых имеют трипсин, химотрипсин и пепсин. Пепсин обычно присутствует в желудке рыбы и является основным ферментом пищеварительных соков. Трипсин содержится в пилорической слепой кишке.
В ходе ферментативной реакции пепсин взаимодействует с обеими частями молекулы субстрата, образуя одновременно ацилфермент и аминофермент в качестве промежуточных соединений. Образующееся промежуточное соединение может реагировать с водой с освобождением карбоксильной части молекулы субстрата. Оставшийся аминофермент, по видимому, может легко гидроли-зоваться с освобождением аминной части субстрата и регенерацией свободного фермента. Зона максимальной устойчивости пепсина рН 4,0-5,5. По данным Н.Х. Нортропа, пепсин гидролизует почти все белки в широком диапазоне рН ниже 2 и выше 4, за исключением кератина, протаминов и спонгина (Филиппович, 1999). Трипсин - протеолитический фермент, играющий важную роль в процессе пищеварения. Этот фермент находится в поджелудочной железе в виде предшественника фермента - зимогена, называемого трипсиноген. Под действием энтерокиназы, протеолитического фермента, входящего в кишечный секрет, в кислой среде он сравнительно быстро превращается в трипсин. Трипсиноген может активизироваться и в трипсин. Процесс превращения трипсиногена в трипсин стимулируется ионами кальция и рН-среды менее 4,0. Максимальная протеолитическая активность проявляется при рН 7,8.
Химотрипсин - фермент, содержащийся в поджелудочной железе в неактивном состоянии в виде химотрипсиногена. Фермент способен гидролизовать пептидные связи, в образовании которых участвуют аминокислоты ароматического ряда, он более устойчив, чем трипсин.
Таким образом, пептидные связи, образуемые тирозином и фенилаланином (ароматические аминокислоты) расщепляются пепсинами рыбного сырья, ка-тепсины проявляют субстратную специфичность подобную пепсинам, но в отличие от них медленнее расщепляют мелкие пептиды, трипсины гидролизуют не только белки, но и пептиды (Некрасова, 1986; Пивненко, 1987, 1997; Слуцкая, 1988; Телишевская, 2000; Мухин, 2001; Кислухина, 2002; Новикова, 2003; Поверин, 2006; Milsson, 1962; Croston, 1961; Ooshiro,1971; Hassan, 1986; Enzyme..., 1995).
Безусловно, физико-химические условия проведения ферментативной реакции существенно влияют на ее скорость. Для успешного использования фермента в технологическом процессе необходимо знать оптимальные параметры действия фермента, характер влияния различных воздействий на его стабильность. Физико-химические характеристики высокоочищенного фермента могут значительно отличаться от свойств того же фермента в составе неочищенного препарата.
Получение структурообразователя с использованием комплекса протеолитических ферментов
Исследование полученного комплекса протеолитических ферментов показывает (табл. 3.6), что содержание тяжелых металлов в представленных продуктах ниже допустимых уровней в несколько раз. Содержание пестицидов в изучаемых образцах незначительно и находится в пределах значений обнаружения.
Таким образом, в результате проведенных микробиологических, токсикологических исследований установлено, что уровень определяемых показателей не превышает величин, регламентируемых нормативными документами, и поэтому комплекс протеолитических ферментов из внутренностей промысловых видов рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна является нетоксичным и безопасным и может быть использован для получения пищевых продуктов.
Для обоснования сроков годности полученный комплекс протеолитических ферментов, разлитый в полимерную тару емкостью 1 литр, хранили в холодильной камере при температуре 5С в течение 6 месяце при этом определяли изменение его протеолитической активности (рис. 3.9.).
Изменение протеолитическои активности полученного комплекса протеолитических ферментов в процессе хранения
Согласно полученным данным (рис. 3.9) после 6 месяцев хранения начинается снижение протеолитическои активности. Через 6 месяцев хранения протеолитическая активность комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб весеннего и осеннего вылова снизилась на 15%.
Изучение микробиологических показателей комплекса протеолитических ферментов через 6 месяцев холодильного хранения показало, что они остались без изменений. Это может быть связано с кислым значением рН полученного комплекса протеолитических ферментов, которое обладает консервирующим действием за счет подавления развития гнилостных микроорганизмов.
Исходя из того, что коэффициент резерва для нескоропортящихся продуктов составляет 1,15 (МУК 4.2.1847-04), можно сделать вывод, что срок хранения полученного комплекса протеолитических ферментов составляет 5 месяцев при температуре хранения не выше 5С.
Следует отметить, что при получении комплекса протеолитических ферментов образуется непроферментированная плотная часть, представляющая собой ценный по химическому составу белково-минеральный остаток, который целесообразно направлять на получение кормовой продукции. По мимо этого, в процессе разделения комплекса протеолитических ферментов образуется жировая фракция, которую можно направлять на получение технических продуктов.
Разработанная нами технологическая схема получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна представлена на рис. 3.10.
К измельченным внутренностям рыб, освобожденным от жировых отложений, добавляют воду в количестве 100%, и 20%-ю соляную кислоту до достижения рН смеси 3,0±0,2, смесь тщательно перемешивают и гидролизу-ют при температуре 40С в течение 4±0,1 ч (для сырья осеннего вылова), в течение 3±0,1 ч (для сырья весеннего вылова) при периодическом перемешивании массы. Затем реакционную смесь направляют на центрифугирование для удаления непроферментированного плотного остатка при частоте вращения ротора центрифуги 3500 об/мин в течение 25 минут, сепарируют при частоте вращения ротора сепаратора 3500 об/мин. в течение 25 минут. Полученный комплекс протеолитических ферментов расфасовывают в потребительскую тару или сразу направляют на использование. Внутренности (ЖКТ)
ЗЛО - Технологическая схема получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна осеннего и весеннего вылова Глава 4. Обоснование и разработка технологии получения структурообразователя из коллагенсодержащих отходов с использованием комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб 4.1. Изучение массового и химического состава коллагенсодержащих частей тела промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна Проведенный нами анализ тенденций переработки промыслового сырья Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна показал, что для производства мороженого филе широко используются такие виды рыб как щука, сом, судак, а также объекты аквакультуры (толстолобик, карп). Известно, что при разделке рыбы на филе образуются коллагенсодержащие отходы, которые в настоящее время в основном направляются на получение кормовой продукции. Но изучение теоретических и практических аспектов получения структурообразователей показало возможность переработки коллагенсодержащих рыбных отходов на структурообразователь. Нами проведено изучение количественного состава образуемых отходов, получаемых при разделке промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна (табл. 4.1).
Результаты изучения соотношения частей тела щуки, судака, сома, толстолобика и карпа показали (табл. 4.1), что эти рыбы содержат значительное количество коллагенсодержащих частей (голова, хребтовая кость, плавники, шкура, чешуя). Общий выход отходов от разделки промысловых рыб варьирует от 49,4 % до 54,4%. Нами не рассматривается возможность использования кожи и чешуи рыб для получения структурообразующих соединений, так как данные технологические решения их переработки могут быть реализованы по разработанным технологиям (Долганова, 2005; Якубова, 2006; Као, 2012).
Кроме того, на наш взгляд, направление голов на получение структуро-образователя нецелесообразно, т.к. они являются ценным сырьем для получения суповых наборов (Сафронова, 2004). Поэтому в качестве сырья, направляемого на получение структурообразователей, нами использовались позвоночная кость и плавники, выход которых варьирует от 15,9 до 20,4% от общей массы рыбы в зависимости от вида сырья.
При разработке технологических параметров получения структурообра-зователя из частей тела щуки, судака, сома, толстолобика и карпа различного сезона вылова применялись различные комбинации указанных коллагенсодержащих отходов в смеси.
Разработка рациональных технологических режимов получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб
Проведенная оценка токсикологической безопасности (табл. 4.11) полученного сухого рыбного костного структурообразователя показала, что содержание тяжелых металлов в представленных продуктах ниже допустимых уровней более чем в 30 раз. Содержание пестицидов в изучаемых образцах незначительно и находится в пределах значений обнаружения. Радиологические исследования сухого рыбного костного структурообразователя также показали, что содержания цезия и стронция значительно ниже допустимых уровней: в 17,2 раза и 2 раза соответственно.
Таким образом, в результате проведения исследований по микробиологической и токсикологической оценке безопасности полученного сухого рыбного костного структурообразователя установлено, что уровень определяемых показателей не превышает величин, регламентируемых нормативными документами, и поэтому сухой структурообразователь из рыбного костного сырья является нетоксичным и безопасным для питания человека и может быть использован для получения пищевых продуктов.
Рациональными условиями для хранения пищевого желатина считается температура воздуха не более 25 С при относительной влажности не выше 75%. Продолжительность хранения пищевого желатина составляет 12 месяцев с даты изготовления (ГОСТ 11293-89). Исходя из того, что коэффициент резерва для нескоропортящихся продуктов составляет 1,15, для обоснования сроков годности проводили изучение изменения микробиологических пока 89 зателей полученного структурообразователя при температуре хранения 20 ± 2,0С и относительной влажности воздуха 70 ± 5 % в течение 14 месяцев (табл.4.12).
Микробиологические показатели полученного сухого рыбного костного структурообразователя в процессе хранения 1іS3 о U ооs sX «2О CNVO ВНС КМА-ФАнМКОЕ/см3 БГКП (коли-формы), КОЕ в 0,1 г продукта Желатинразжижающиебактери,КОЕ/г, неболее Плесень идрожжи,КОЕ/г Сульфитредуцирующиеклостридии в1,0 S. aureus в 1,0 г Патогенные, в т. ч. сальмонеллы, КОЕ в 25 г продукта
Согласно полученным данным (табл. 4.12) при хранении сухого рыбного костного структурообразователя в течение 14 месяцев бактерии группы кишечной палочки (в 0,01 г продукта), патогенные (сальмонеллы) (в 25 г продукта), S. aureus (в 1,0 г продукта), плесени и дрожжи (в 0,1 г продукта), сульфитредуцирующие клостридии (в 1,0 г продукта) не были обнаружены в течение всего периода хранения. Полученный структурообразователь соответствует требованиям СанГТиН 2.3.2.1078-01. Таким образом, срок хранения сухого рыбного костного структурообразователя составляет 12 месяцев при температура воздуха не более 25С при относительной влажности не выше 75%.
Изучение биологической ценности полученного структурообра-зователя из костного сырья промысловых рыб
Нами было проведено изучение аминокислотного состава структурооб-разователя из костного сырья промысловых рыб, полученного по установленным рациональным технологическим режимам.
Сравнение аминокислотного состава опытного образца структурообра-зователя с данными других исследований приведено в табл. 4. 13
Наименованиеаминокислоты г/100г белка Коллагенкостной ткани(тип I) Структурообразователь из кожи рыб Опытный образец структурообразвателя
На основании данных, представленных в табл. 4.13, можно сделать вывод о том, что полученный структурообразователь незначительно отличается по аминокислотному составу от коллагена костной ткани (тип I), и имеет сходный состав со структурообразователем, полученным из кожи рыб. Со 91 держание аргинина, аланина и глицина в опытном образце меньше в среднем в 2 раза. Но по содержанию тирозина, изолейцина, валина и аспарагиновой кислоты полученный структурообразователь превосходит костный коллаген типа I.
Разработанная нами технологическая схема получения структурообразо-вателя из рыбного костного сырья представлена на рис. 4.7.
Разработанная технология производства структурообразователя из кол-лагенсодержащего рыбного костного сырья состоит из подготовительных операций (размораживание или мойка, измельчение сырья). Для отделения мышечной ткани осуществляют предварительную ферментацию костного сырья комплексом протеолитических ферментов при температуре 40±2С в течение 2±0,5 часов, количество вносимого комплекса протеолитических ферментов - 50±2% к массе костного сырья. Отделение частично ферментированной костной ткани осуществляют промывкой проточной водой температурой не выше 15С в течение 30 минут.
Очищенную костную ткань направляют на трехкратную варку в присутствии молочной сыворотки. Режим проведения трех варок: продолжительность каждой варки 1,7 часа (80 минут), температура 90±10С, гидромодуль 1:1. Клеевые бульоны, полученные после трех варок, собирают и направляют на сепарирование при частоте вращение ротора сепаратора 3500 об/мин в течение 10-15 минут.
После сепарирования клеевой бульон направляют на концентрирование до содержания воды 65%, далее на сушку при температуре 35С в течение 7 часов до равновесного содержания влаги равного 16%. Сухой структурообразователь расфасовывают в потребительскую тару и направляют на хранение при температуре воздуха не более 25С, относительной влажности не выше 75% на срок не более 12 месяцев.
Разработка рациональных технологических режимов процесса предварительной подготовки коллагенсодержащего рыбного сырья
Маркетинговые исследования потребительских мотиваций подтверждают необходимость и актуальность разработки высококачественных плавленых сырных продуктов повышенной биологической ценности. Это обусловлено тем, что для современного потребителя наиболее важными критериями при покупке плавленых сырных продуктов являются их качество, состав и полезность для организма (Внукова, 2006).
В 1990-е годы в России наблюдалась устойчивая тенденция снижения объемов производства молока. С 2005 по 2009 г. объемы производства молока в России выросли на 4,5 % и составили 32,46 млн. тонн. По сравнению с 1990 г. производство упало почти вдвое — на 41,5 %. Несмотря на положительную динамику в выработке отдельной молочной продукции, которая наблюдается в последние годы, производство многих видов этой продукции не достигло объемов 1990 г. Молочная промышленность работает в условиях дефицита качественного молочного сырья. Поэтому рациональное использование молочного сырья является одной из основных задач молокоперераба-тывающей промышленности. Именно благодаря использованию немолочных компонентов производство плавленых сырных продуктов увеличивается наиболее быстрыми темпами (Российская федерация..., 2010).
Известны работы по замене молочного белка на молочно-белковый продукт для плавления (Радовец, 1991), белковый обезжиренный полуфабрикат (Коновалова, 1992, 1996), муку чечевицы и проса (Канунникова, 2001). Многими исследователями предлагается замена части молочного белка на растительный, в основном на соевый белок: соевый изолированный белок (Асафов, 2004; Захарова, 2005; Калинина, 2007), окара пищевая и соевый творог (Остроумов, 1991). Учитывая, что основу плавленого сырного продукта составляют молочные продукты, обеспечивающие продукт незаменимыми аминокислотами, кальцием, фосфором, молочным жиром, необходимо стремиться к совершенствованию его состава за счет полиненасыщенных жирных кислот, микроэлементов, витаминов и ряда других жизненно важных соединений, которые отсутствуют или содержатся в молоке в недостаточном количестве (Щетинин, 2005).
Одним из направлений создания комбинированных пищевых продуктов является частичная или полная замена животных жиров в композициях на растительные масла, содержащие значительное количество ненасыщенных, а также полиненасыщенных жирных кислот (Субботина, 2001). В качестве таких компонентов используется кедровое (Субботина, 2001), соевое (Артюхо-ва, 2000), горчичное (Григоров, 1993), рапсовое (Лобова, 1998) масло.
Для увеличения содержания витаминов и минералов применяются различные добавки: морковь и тыква (Гатько, 2005), папоротник (Остроумова, 1991), (3-каротин (Лапшина, 1991), яблочное пюре (Хоцко,1999; Уманский, 2002), бузиновый и вишневый экстракты, виноградный концентрированный сок, вишневая и ананасовая эссенции (Лапшина, 1991, 1992), солодовые экстракты (Енальева, 2005), сироп корня солодки (Гатько, 2005), сухой порошок топинамбура (Попова, 2001), йод и морская капуста (Остроумова, 1991; Горбунова, 1993; Маюрникова,1995; Артюхова, 2003). Проводились работы по обогащению плавленых сыров пищевыми волокнами, в том числе использования ржаных отрубей (Ильина, 2001; Захарова 2005), изолированных препаратов пищевых волокон Fibrogam, Fibrim, Vitacel, каррагинанов (Купцова, 2001), пектина (Мажирина, 2000; Вождаева, 2002).
Не менее важной проблемой при производстве плавленых сырных продуктов является структурообразование, направленное на замену солей-плавителей структурообразователями природного происхождения. Достоинством применения таких структурообразователей является стабилизация казеина веществом биологической природы. Данный эффект стабилизации снижается при использовании солей-плавителей - минеральных фосфатов натрия, не только сдвигающих соотношение Са:Р и Na:K, но и являющихся источником солей тяжелых металлов. Кроме того, структурообразователи природного происхождения не меняют вкуса исходного сычужного сыра, фосфаты придают им щелочной привкус (Захарова, 2001).
Разработка рецептурного состава плавленых сырных продуктов с использованием структурообразователи из коллагенсодержащего рыбного сырья При обосновании рецептурных композиций плавленых сырных продуктов нами была изучена возможность снижения дозы вносимых солей-плавителей за счет введения полученного по разработанной нами технологии структурообразователя из коллагенсодержащего рыбного сырья. В базовой рецептуре, широко используемой на предприятиях, производящих плавленые продукты, в качестве солей-плавителя используется фосфатная добавка «Фо-након», вносимая в массу для плавления в количестве 2%. Поэтому количество вносимого нами РКС варьировало от 1 до 2% к массе сырья. Для оценки влияния дозы вносимых добавок были построены профилограммы сенсорной оценки опытных образцов плавленых сырных продуктов (рис. 5.1). упругая нежная однородная
Профилограмма сенсорной оценки консистенции опытных образцов плавленых сырных продуктов в зависимости от количества вносимых структурообразователя и соли-плавителя Анализируя данные по сенсорной балльной оценке опытных образцов плавленых сырных продуктов (рис. 5.1.) можно сделать вывод о том, что использование структурообразователя позволяет уменьшить количество используемой фосфатной добавки «Фонакон» до 1%%, при этом оптимальной дозой внесения структурообразователя является 1% к общей массе сырья. Дальнейшее уменьшение дозы «Фонакона» и с одновременным увеличением количества вносимого структурообразователя не дает необходимой консистенции, это на наш взгляд связано с тем, что доза «Фонакона» менее 1% не дает возможность нерастворимой в воде белковой фракции переходить в растворимую в процессе плавления. Так же для связывания жира и получения гладкой однородной консистенции без расслоения воды и жира необходим эмульгатор, в качестве которого и выступают фосфатная добавка «Фонакон» и частично структурообразователь из коллагенсодержащего рыбного сырья.
Согласно полученным данным, оптимальными количествами вносимых добавок являются 1% фосфатной добавки «Фонакон» и 1% структурообразователя из коллагенсодержащего рыбного сырья от общего количества компонентов. Таким образом, внесение 1% структурообразователя позволяет снизить внесение фосфатной добавки «Фонакон» в 2 раза.
