Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Литературный обзор 13
1.1 Функциональные продукты из водных биологических ресурсов в решении современных проблем здорового питания населения 13
1.2 Молоки лососевых - источник биологически активных веществ в технологии функциональных продуктов 23
1.3 Хитозан - технологический и функциональный ингредиент в тех нологии продуктов из водных биологических ресурсов 32
ГЛАВА 2 Методология, материалы и методы исследований 44
2.1 Методология исследования 44
2.2 Материалы исследований 45
2.3 Методы исследований 46
ГЛАВА 3 Разработка технологии хитозан-нуклеинового гидролизата путем биомодификации молок лососевых 50
ГЛАВА 4 Разработка технологии пищевбіх функциональных продуктов с использованием хитозан нуклеинового гидролизата 68
4.1 Разработка технологии пищевого функционального продукта на основе хитозан-нуклеинового гидролизата. Оценка его безопасности и качества 69
4.2 Разработка технологии пищевого функционального продукта с использованием упаренного хитозан-нуклеинового гидролизата. Оценка его безопасности и качества 76
4.3 Использование капсулированного хитозан-нуклеинового гидролизата в технологии аналоговой икорной продукции 84
ГЛАВА 5 Оценка эффективности разработанных технологий 91
Выводы 102
Список используемой литературы 104
- Молоки лососевых - источник биологически активных веществ в технологии функциональных продуктов
- Материалы исследований
- Разработка технологии пищевого функционального продукта с использованием упаренного хитозан-нуклеинового гидролизата. Оценка его безопасности и качества
- Использование капсулированного хитозан-нуклеинового гидролизата в технологии аналоговой икорной продукции
Молоки лососевых - источник биологически активных веществ в технологии функциональных продуктов
Пептиды, полученные из морской звезды и трепанга, могут быть применены в качестве дополнительного средства при онкопатологии, за счет оказания противоопухолевого воздействия (Попов, 2003).
Тритерпеновые гликозиды, входящие в состав кукумарии и трепанга, обладают противопаразитарной, противогрибковой, противомикробной и противовирусной активностью в отношении вирусов, бактерий и грибков. Также доказано влияние гликозидов на функцию и состав крови (Jakowska et al, 1958; Rossi, Zatti, 1968; Слуцкая, 1975). Тритерпеновые гликозиды способны оказывать иммуномодулирующее действие на иммунные клетки (Тимчишина, 1999; Аминин и др., 2013).
Тритерпеновые гликозиды, выделенные из Cucumaria japonica, обладают противовирусным (Гришин и др., 1990; Калинин и др., 1994) и противоопухолевым действием (Nigrelli, 1952; Агафонова, 2003), используются как иммуномодулятор для профилактики клещевого энцефалита (Карлина, 2009).
Корпорация «Банчуйдао» (г. Далянь, КНР) разработала капсулы на основе половых желез (гонад) ляонинского трепанга, имеющих высокую биологическую ценность. Экстракт содержит сложный минеральный комплекс с высоким содержанием цинка, селена, а также других ценных микроэлементов. Ненасыщенные жирные кислоты в составе экстракта противостоят развитию таких заболеваний, как гипертония и гиперлипемия, способствуют улучшению работы головного мозга, а также обладают антивозрастным эффектом, наличие тритерпеновых гликозидов способствует предупреждению и лечению онкологических заболеваний (www.bangchuidao.com.cn).
Некоторые аминокислоты, содержащиеся в двустворчатых моллюсках, способны оказывать стимулирующее действие на организм человека и могут использоваться в качестве питательных добавок (Проссер, Браун, 1967). Многие из аминокислот являются нейромедиаторами и способны стимулировать метаболизм в тканях организма (Гриффит, 2000). Препараты «Биполан», «БУК-Р», «Орбитар», «Myhyda», полученные из мяса мидий, обладают широким спектром лечебно-профилактического антистрессового и противолучевого действия. Указанные препараты способны улучшать резистентность и неспецифическую реакцию организма, обладают противоопухолевой активностью, иммуномодулирующими свойствами (Куд-ряшов, Гончаренко, 1999; А.с. РФ № 1827811).
Препарат «Моллюскам», изготовленный из мидий и отдельных органов корбикулы, анадары, мерценарии и мактры, обладает антиоксидантными свойствами, содержит в своем составе широкий спектр аминокислот (треонин, пролин, глицин, валин, метионин, аланин, лейцин, изолейцин, гистидин, лизин, тирозин, глутаминовую кислоту и таурин). Данный препарат может применяться в качестве оздоровительной и общеукрепляющей добавки для активизации и нормализации иммунной системы (Давидович и др., 2006; Бе-седнова и др., 2007).
Экстракты гонад, панциря, игл, а также тканей морских ежей способны оказывать антиоксидантное действие (Sheean et al., 2007; Mamelona et al, 2010, 201 l;Qinetal, 2011).
Препараты, полученные из липидов морских ежей, оказывают антидиабетическое и противовоспалительное действие (Кривошапко, Попов, 2011).
Из асцидий Polycarpa clavata и P. aurata выделяют алкалоид поликар-пин, который обладает противоопухолевой активностью (Моторя и др., 2009). Масляный экстракт из асцидии Halocynthia aurantium стимулирует бактерицидную активность лейкоцитов, повышает антиоксидантные свойства крови (Добряков, Добряков, 2012).
Сульфатированные полисахариды, выделенные из бурых водорослей, обладают антиоксидантным (Costa et al., 2010; Wang et al., 2010), антиопухолевым (Li et al., 2008; Ермакова, 2013), антиинфекционным (Hidari et al., 2008; Макаренкова и др., 2009, 2010), противовоспалительным (Holdt, Kraan, 2011; Patel, 2012) действиями. В ракообразных и водорослях обнаружены поликатионные полисахариды (хитозан, фукоиданы), которые оказывают воздействие на внутриклеточные процессы организма, усиливают метаболическую эффективность физиологических процессов, способны поддерживать гомеостатическое равновесие в организме (AsaokaKoji, 1996).
Хитозан называют «уникальным веществом XXI века», и данному биополимеру посвящена отдельная глава в настоящей диссертационной работе.
Содержание в морских водорослях йода, важного функционального ингредиента, дефицит которого оказывает негативное влияние на организм человека, послужило основанием для получения из них биологически активных продуктов (Подкорытова, Шмелькова, 1983; Аминина, 2002; Кадникова, 2009).
Фукоидан из бурой водоросли Fucus evanescens усиливает рост и накопление массы бифидобактерий, обладает свойствами антикоагулянта, индуцирует апоптоз в злокачественных лимфоидных клетках человека, оказывает выраженное противовирусное действие, защищает стенки желудочно-кишечного тракта от повреждения различными агентами, в том числе бактериями, активизирует иммунную систему, снижает уровень холестерина в крови и может расцениваться как пребиотик с рекомендацией использования в качестве функциональной добавки для лечения нарушений микроценоза кишечника (Беседнова, Запорожец, 2008; Кузнецова и др., 2011).
БАД «Альгилоза» из Laminaria japonica обладает терапевтическим эффектом при лечении желудочно-кишечных заболеваний и гастроэзофагель-ных рефлюксов (Подкорытова, 2001).
Скваламин, полученный из акулы Squalus acanthias, обладает выраженной антибиотической активностью (Moore, 1993).
Противоопухолевый препарат «Fu-anntai», получаемый из морских змей, применяется для лечения лейкемии, ринокарциномы и рака желудка (Sci-Edu, 2000).
Материалы исследований
Анализ современных литературных источников показал, что наиболее перспективным способом выделения ценных веществ из молок лососевых является ферментативный гидролиз, в результате которого можно получить целый комплекс физиологически активных компонентов (аминокислоты, де-зоксинуклеозиды, олигонуклеотиды и т.д.). Как показано в главе 1, наиболее эффективное физиологическое воздействие на организм оказывает не индивидуальный нуклеиновый материал, а его комплекс с хитозаном, который может быть получен при соблюдении определенных условий полиэлектролитного взаимодействия, заключающихся в возможности образования нуклеинового материала разной степени полимерности.
Нами был проанализирован ряд способов получения ферментативных гидролизатов из молок лососевых, продукты гидролиза которых способны образовывать полиэлектролитный комплекс с хитозаном.
Наиболее близкими (к заданным нами) характеристиками обладал белко-во-нуклеиновый гидролизат из молок лососевых и осетровых (Пат. РФ № 2055482), полученный в результате гидролиза при условиях: рН 4,5-5,0, температура 37-39 С, продолжительность 45-50 ч. По окончании процесса автолизат разделяли на 2 фракции, жидкую часть нагревали до 80 С для инактивации ферментов, а осадок подвергали ферментолизу в присутствии препарата «Кол-лагеназа», полученного из гепатопанкреаса краба.
Поскольку описанный способ предполагал многостадийность, длительность процесса, разделение фракций гидролизата и термическую инактивацию, что, на наш взгляд, усложняет технологию, а также не позволял получить нуклеиновый материал с требуемой степенью полимерности для ком-плексообразования с хитозаном, нами совместно с автором описанного способа, сотрудником лаборатории морской биохимии ТИБОХ ДВО РАН Ю.М. Гафуровым, проводились эксперименты по его модификации (Максимова, Полещук, 2011а, б). С этой целью предлагалось исключить разделение гид-ролизата, сократить продолжительность гидролиза, а инактивацию фермента проводить химическим, а не физическим способом, с использованием сорби-новой кислоты (0,1 %). При этом остальные условия гидролиза остались неизменными: концентрация ферментного препарата (0,7 г на 1 л субстрата), гидромодуль (9), температура (37-39 С), рН среды (4,5-5,0). В качестве сырья использовали мороженые молоки лососевых.
Ферментный препарат «Коллагеназа» как в авторском, так и в модифицированном нами способе был выбран нами на основе литературных данных. Как установлено рядом исследователей, ферменты, полученные из панкреатических органов рыб и крабов, к которым относится «Коллагеназа», рассматриваются как наиболее специфичные для гидролиза водных биоресурсов (Касьяненко, Пивненко, 1999). Кроме того, указанный ферментный препарат содержит в своем составе широкий спектр ферментов: ДНКазу (100-120 ед./мг белка), РНКа-зу (100-120 ед./мг белка), щелочную фосфатазу (0,05-0,06 ед./мг), фосфоди-стеразу 1-го типа (0,05-0,06 ед./мг), протеазу (120 ед./мг), коллагеназу (100— 120 ед./мг белка) (Пат. РФ № 2055482).
Гидромодуль (9) соответствовал рациональному значению, при котором субстрат наиболее доступен для фермента. Изменение величины гидромодуля в сторону уменьшения или увеличения от указанного значения приводило либо к недоступности субстрата для фермента, либо к чрезмерному разбавлению гидролизата.
Целенаправленое внесение сорбиновой кислоты одновременно с ферментом в процессе гидролиза позволило сократить степень активности нук-леаз, с целью получения нуклеинового материала разной степени полимерности, при этом позволило обеспечить микробиологическую стабильность гидролизата во времени на последующих этапах технологического процесса. рН среды (4,5-5,0) создавали оптимальной для действия кислых ДНКаз, обеспечивая при этом микробиологическую стабильность гидролизата, путем внесения ацетатного буфера. Для определения рациональной продолжительности гидролиза в эксперименте процесс проводили в течение 24 ч с интервалом между отбором проб -2 ч. Критериями для выбора рационального значения фактора продолжительности гидролиза были качественный и количественный составы нуклеинового материала в гидролизате (Максимова и др., 2012а-в).
Количественный состав нуклеинового материала в гидролизате определяли путем измерения оптической плотности гидролизата на спектроэлек-трофотометре при длине волны 260 нм с длиной пробега луча 1,0 см против дистиллированной воды (табл. 3.1).
Данные табл. 3.1 свидетельствуют о нарастании содержания нуклеинового материала с увеличением продолжительности гидролиза до 12 ч. При последующем увеличении времени гидролиза до 24 ч данная величина остается неизменной. Следовательно, для получения максимального количества нуклеинового материала гидролиз молок лососевых достаточно проводить в течение 12 ч.
Гидролизат, полученный в результате 12-часового гидролиза, был представлен нуклеиновым материалом, в котором присутствовали как мононуклео-тиды, так и нуклеозиды, с преобладающим их количеством.
Полученные данные подтверждают сделанный ранее вывод, что рациональная продолжительность гидролиза составляет 12 ч. Последующее увеличение времени ферментолиза не изменяет качественного состава нуклеинового материала в гидролизате, который представлен широким спектром нуклеинового материала разной степени полимерности: олигонуклеотиды; мононуклеоти-ды, способные связываться с хитозаном; нуклеозиды, обладающие высокой физиологической ценностью.
После 12 ч гидролиза измеряли активность протеолитических ферментов в гидролизате (Пат. SU 1597405). Активность ферментов составила 3 % от исходной, что свидетельствовало о значительной инактивации ферментного препарата сорбиновой кислотой.
Разработка технологии пищевого функционального продукта с использованием упаренного хитозан-нуклеинового гидролизата. Оценка его безопасности и качества
В настоящей работе разработаны новые технологии и продукты из водных биологических ресурсов. Термины «нововведение», «новшество», «новаторство» интерпретируются английским словарем как «innovation».
Под инновацией понимается использование новшеств в виде новых технологий, видов продукции, форм организации производства и труда, обслуживания и управления (Гроховский, Мезенова, 2011).
Степень инновационности, как правило, оценивают по совокупности объективных критериев, имеющих количественную характеристику. Известно, что в различных отраслях экономики эти критерии имеют свою специфику и вариабельность, обусловленные особенностями назначения и производства. В производстве продуктов питания при разработке инновационной технологии объективными критериями являются показатели, которые определяют высокие потребительские свойства: безопасность, показатели качества, доступная стоимость, конкурентоспособность.
В связи с этим эффективность новых технологических разработок посчитали целесообразным оценивать по уровню инновационности, используя метод, разработанный профессором В.А. Гроховским. Для оценки инновационности новых технологий использовали интегральный критериальный показатель, который подтверждает внутреннее единство разработанной технологии и позволяет определить пути к достижению максимальных величин объективных показателей и, как следствие, доминированию инновационной продукции на рынке (Гроховский, Мезенова, 2011).
Интегральный критерий инновационности (КИ), используемый для оценки инновационности технологической разработки, является тем связующим звеном, который обеспечивает внутреннее единство разработанной технологии КИ включает следующие частные отклики для нового продукта, полученные в результате собственных научных исследований: оценку безопасности (КИБ), уровня качества (КИУК), органолептических показателей (КИуко), биологической ценности (КИукв), конкурентоспособности (КИКС), практической значимости (КИПз), экономической эффективности (КИР).
Экономическую эффективность разработанных технологий оценивали по калькуляции, отпускной цене новых кулинарных функциональных продуктов: «Пудинг "Морской"», «Рулет "Нептун"».
Полученные результаты были использованы для расчета критериев экономической эффективности и, как следствие, инновационности. Таблица 5.2 - Отпускная цена на «Рулет "Нептун"» Себестоимость 1 кг, руб. Рентабельность (29,8 %), руб. Стоимость 1кг без НДС,руб. НДС(Ю %),руб. Отпускная цена 1 кг с НДС, руб. где ПБі - значение каждого индивидуального показателя безопасности; ПБітах - максимальное (предельное) значение индивидуального показателя безопасности (Приложение В); п - количество частных показателей безопасности, характеризующих данный готовый продукт, n = 11; 10 - приведённый коэффициент в баллах, характеризующий максимальное значение КИБ.
Таким образом, полученное объективное значение данного КИБ свидетельствует о высокой степени инновационности по первому критериальному отклику. Следующий частный критериальный отклик, характеризующий уровень качества (КИук), для продукции из водных биологических ресурсов оценивали по формуле: где 0А- органолептическая оценка созданного продукта, балл; 0Aimax- максимальная органолептическая оценка созданного продукта, балл; 5 - приведённый коэффициент в баллах, характеризующий максимальное значение КИуко , п - количество созданных инновационных продуктов.
Следующий частный критериальный отклик конкурентоспособности (КИкс) предполагает оценку степени заполнения разработанной инновационной продукцией той ниши на рынке, которая возможно ещё не заполнена, или вытеснение аналогичной продукции с менее достойными качественными, экономическими и другими характеристиками.
Кулинарный продукт «Пудинг "Морской"» имеет второй уровень конкурентоспособности, так как продукт имеет аналоги, но при соответствующем маркетинге без труда займет свою нишу и будет востребован потребителем. Соответственно критериальный отклик конкурентоспособности (КИКС) для данного уровня составит 10 баллов.
Следующий частный критериальный отклик инновационности характеризует практическую значимость (773) разработанной технологии (КИПЗ).
Новизна технического решения основной оригинальной части технологии нового продукта «Пудинг "Морской"» подтверждена патентом РФ (Приложение Б). На новый продукт подготовлен комплект технической документации (проекты ТУ и ТИ, которые представлены в Приложениях К, Л).
Следовательно, по данному инновационному критериальному отклику (КИПз) «Пудинг "Морской"» оценивается в 6,66 балла.
С целью дифференцирования каждого полученного критериального отклика по степени значимости, введены весовые коэффициенты. Исходные величины значимостей а.\ - а5 и результаты расчёта весовых коэффициентов Ві - в5 для анализируемых по степени инновационности новых технологий и продуктов представлены в табл. 5.4.
Таким образом, с учётом приведённой выше методики установлено, что новая технологическая разработка - кулинарный функциональный продукт «Пудинг "Морской"» - имеет высокий уровень инновационности, количественно оцениваемый в 37,42 балла.
Использование капсулированного хитозан-нуклеинового гидролизата в технологии аналоговой икорной продукции
Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (Контролю), утвержденные решением таможенного союза от 28 мая 2010 г. № 229
СанПиН 2.1.4.1074-01 Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» СанПиН 2.3.4.050 Санитарные правила и нормы «Производство и реализация рыбной Инструкция по упаковыванию пищевой рыбной продукции в пакеты и мешки-вкладыши из пленочных материалов, утвержденная Комитетом РФ по рыболовству 22.01.1996 и согласованная Государственным комитетом санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации 15.01.96 № 01-7/8-11
Инструкция по санитарно-микробиологическому контролю производства пищевой продукции из рыбы и морских беспозвоночных, утвержденная Министерством рыбного хозяйства СССР 18.11.90 и Министерством здравоохранения СССР 22.02.91, № 5319-91 МУК 2482-81 Временные методические указания по определению хло-рорганических пестицидов (ДДТ, ДДЕ, ДДД, АЛЬФА- и ГАММА-ГХЦГ) рыбе и рыбных продуктах методом хроматографии МУК 4.4.1.011-93 Определение летучих N-нитрозаминов в продовольственном сырье и пищевых продуктах МУК 4.1.1023-01 Изомерспецифическое определение полихлорирован-ных бифенилов (ПБХ) в пищевых продуктах МУК 2.6.1.1194-03 Радиационный контроль. Стронций-90 и цезий-137. Пищевые продукты. Отбор проб, анализ и гигиеническая оценка. Методические указания МУК 4.1.1501-03 Инверсионно-вольтамперометрическое измерение концентрации цинка, кадмия, свинца и меди в пищевых продуктах и продовольственном сырье МУК 4.2.2046-06 Методы выявления и определения парагемолитече-ских вибрионов в рыбе, нерыбных объектах промысла, продуктах, вырабатываемых из них, воде поверхностных водоемов и других объектах МУК 4.2.1122-02 Организация контроля и методы выявления бактерий Listeria monocytogenes в пищевых продуктах МУ 2142-80 Методические указания по определению хлорорганиче-ских пестицидов в воде, продуктах питания, кормах и табачных изделиях хроматографией в тонком слое
Настоящая технологическая инструкция не может быть полностью или частично воспроизведена, тиражирована и распространена в качестве официального документа без разрешения Дальрыбвтуза
Допускается использовать другие виды упаковки и упаковочные материалов, в том числе закупаемые по импорту или изготовленные из импортных материалов, разрешенные к применению для контакта с данным видом продукции и соответствующие требованиям нормативных правовых актов Российской Федерации, в государствах таможенного союза, и обеспечивающие сохранность и качество продукции при транспортировании и хранении и соответствовать ТР ТС 005.
Упаковка и упаковочные материалы, в том числе закупаемые по импорту, используемые для упаковывания пудинга должны быть чистыми, прочными, сухими, без постороннего запаха и изготовлены из материалов, разрешенных уполномоченными органами для контакта с данным видом продукта и соответствовать требованиям ТР ТС 0054.8.6 Упаковка и упаковочные материалы, в том числе закупаемые по импорту, используемые для упаковывания пудинга должны быть чистыми, прочными, сухими, без постороннего запаха и изготовлены из материалов, разрешенных уполномоченными органами для контакта с данным видом продукта и соответствовать требованиям ТР ТС 005.
Допускается при отсутствии рекомендуемых средств измерений, использовать другие, в том числе импортные средства измерений, обеспечивающие контроль параметров технологического процесса с необходимой точностью. Все используемые средства измерений должны быть исправны и поверены. 6 Контроль процесса производства Контроль по этапам процесса производства осуществлять лабораторией предприятия-изготовителя в соответствии с Приложением А на основании требований настоящей технологической инструкции, Инструкции по сани-тарно-микробиологическому контролю производства пищевой продукции из рыбы и морских беспозвоночных, утвержденной Министерством здраво 179 охранения СССР № 5319-91 и СанПиН 2.3.4.050-96 «Производство и реализация рыбной продукции».
В процессе производства продукции осуществлять контроль за качеством сырья, материалов, тары, готовой продукции и соблюдением технологических параметров в соответствии с настоящей технологической инструкцией.
Указанный контроль осуществляет технологическая служба или лаборатория. Результаты лабораторного контроля заносить в удостоверение качества согласно СанПиН 2.3.4.050-96. В торговую сеть продукцию отправлять в сопровождении товарно-транспортной накладной и удостоверения качества.
Санитарную обработку инвентаря, оборудования, тары, технологических помещений производить в соответствии с СанПиН 2.3.4.050-96 и Инструкции по санитарной обработке технологического оборудования на рыбообрабатывающих предприятиях и судах, утвержденной Минздравом СССР 27.03.84 №2981-84.
