Введение к работе
Актуальность работы. Необходимость рационального использования побочных продуктов и отходов рыбоперерабатывающего производства тесно связано с экономической результативностью работы предприятия и природоохранными проблемами, острота которых известна. Из массы таких продуктов заметное место занимают чешуя и плавательные пузыри, богатые содержанием коллагенов. Учитывая резкое сокращение сырьевых ресурсов животного происхождения для производства желатина, весьма актуальна разработка альтернативных технологий из нетрадиционных ресурсов, например рыбного происхождения. Чешуя и плавательные пузыри в России практически не используются и представляют собой бросовый материал, составляет прямые потери производства; вместе с тем желатин - широко востребованная пищевая добавка в различных отраслях пищевой промышленности и общественном питании, населением при приготовлении пищи в домашних условиях.
Несмотря на проведенные исследования в этой области (Алешин А.Д, Урманов Д.М, Долганова Н.В., Якубова О.С. и др.), следует отметить недостаточную изученность этих сырьевых объектов как источников желатина. Необходимость оценки возможности совершенствования традиционных технологий, минимизирующих применение агрессивных сред (кислот, щелочей, солей) и создающих экологическую напряженность из-за отсутствия возможности дальнейшего использования полезных веществ из побочных продуктов и стоков.
Патентно-информационный поиск и анализ результатов проведенных исследований отечественными и зарубежными авторами (Антипова Л.В., Белоусов А.А., Битуева Э.В., Боресков В.Г., Глотова И.А., Грачева И.М., Жеребцов Н.А., Кудряшов Л.С., Липатов Н.Н., Махонина В.Н., Нефедова Н.В., Рогов И.А., Шамханов Ч.Ю., Blackmore H., Gudaszewski T., Muller H. и др.) позволяет сосредоточить внимание на биотехнологических методах обработки пищевого сырья, в частности, на ферментных технологиях, известных интенсивностью, экологичностью, высоким технологическим эффектом и качеством конечных продуктов.
В связи с этим весьма привлекательным является разработка условий применения протеолитических препаратов отечественного производства в технологии производства желатина из чешуи и пузыря прудовых рыб.
Диссертационная работа является составной частью научных исследований кафедры пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. по теме «Выделение и комплексные исследования биополимеров и ферментных систем тканей животных, птиц и гидробионтов. Ферментная деструкция биополимеров животного происхождения и целенаправленное конструирование функциональных систем в опытах in vivo и in vitro» (гос. контракт № П 1715 от 23.09.2009).
Цель работы - исследование физико-химических и морфологических свойств чешуи и плавательных пузырей прудовых рыб, обоснование и реализация ферментных технологий желатина пищевого.
В рамках цели исследования были сформулированы и решались следующие основные задачи:
изучить массовую и морфологическую характеристику, химический состав чешуи и пузыря прудовых рыб;
исследовать биохимический состав сырья и обосновать выбор ферментных препаратов;
обосновать условия ферментной обработки чешуи и пузыря прудовых рыб;
разработать технологию получения желатина из чешуи и пузыря пудовых рыб с предварительной ферментативной обработкой;
провести сравнительные исследования рыбного и животного желатина;
провести опытно-лабораторную апробацию получения и применения рыбного желатина для производства пищевых продуктов, разработка технической документации, оценка экономической эффективности новых технических решений.
Научная новизна.
Установлен массовый выход продуктов разделки прудовых рыб местного происхождения. Сформирована база данных о химическом составе, микроструктуре чешуи и пузыря прудовых рыб. Обоснован выбор ферментных препаратов для обработки сырья и установлены закономерности деструкции белков с количественной и количественной оценкой продуктов биокаталитической реакций. Установлены особенности превращение белков сырья в зависимости от действия внешних факторов. Обоснованы условия, параметры и режимы ферментных технологий при получении желатина с заданными физико-химическими свойствами, качеством и безопасного. Определен аминокислотный состав желатина, даны сравнительные характеристики биохимического состава и физико-химических свойств сравниваемых объектов.
Практическая значимость.
Доказана целесообразность использования чешуи и плавательного пузыря рыб при реализации ферментных технологий получения желатина. Разработана модифицированная технологическая схема получения желатина из чешуи и пузыря прудовых рыб с применением ферментного препарата протосубтилин Г3Х в дозировке 1 % к массе сырья при температуре 50 С или протепсина в дозировке 0,8 % к массе сырья температуре 40 С в течение 5 - 6 часов. Установлена идентичность физико-химических свойств, пищевой и энергетической ценности желатина из чешуи и пузыря рыб и животного желатина.
Желатин апробирован и рекомендуется при производстве фруктового желе и заливной рыбы. Разработанные технологии прошли опытно- лабораторную апробацию в условиях НИЛ кафедры ПБиПЖиРС. На новые виды продуктов разработаны пакеты технической документации ТИ, ТУ 9219-001-02068108-2012- «Желатин из чешуи и пузыря прудовых рыб». Новизна технических решений подтверждена патентом РФ - Патент РФ, № 2422484 «Способ получения желатина из чешуи прудовых рыб». Расчетная экономическая эффективность желатина из чешуи и плавательного пузыря прудовых рыб составляет 47,53 тысяч р./т.
Положения, выносимые на защиту.
Свойства чешуи и плавательного пузыря прудовых рыб (карп, карась, толстолобик, белый амур) как источников сырья для производства желатина;
условия, параметры и режимы ферментной обработки для получения желатина из чешуи и плавательного пузыря прудовых рыб;
Комплексная оценка качества полученного желатина рыбного происхождения;
Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационное исследование соответствует п. 1, 2 паспорта специальности 05.18.04 - «Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств» и п. 4, 5 паспорта специальности 05.18.07 - «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены в период 2009-2012 г. на ежегодных отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии (ныне Воронежский государственный университет инженерных технологий); международных и всероссийских научно-технических и научно-практических конференциях: « Актуальные вопросы современной техники и технологии » (Липецк 2011), « Составляющие научно-технического прогресса », « Глобальная научная интеграция», (Тамбов, 2011); « Современные проблемы и перспективы рыбохозяйственного комплекса » (Москва, 2011); «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» (Воронеж, 2011); « Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов» (Москва, 2012).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 14 работ, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 статья, 8 тезисов в периодических изданиях, 1 патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, обзор литературы, характеристику объектов и методов исследований, три главы экспериментальной части, выводы, список использованных источников и приложения. Работа содержит 197 страниц машинописного текста, в том числе 62 страницы приложений, 18 таблицы, 48 рисунков. Библиография включает 155 наименований, в том числе 26 иностранных.
