автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии переработки отходов от разделки промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна

На правах рукописи

005052013

. У

1/2

- у .-■•■/V/

ЯЗЕНКОВА ДАРЬЯ СЕРГЕЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ОТ РАЗДЕЛКИ ПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ ВОЛЖСКО-КАСПИЙСКОГО РЫБОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАССЕЙНА

05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2013

005052013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «АГТУ»)

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Цибизова Мария Евгеньевна

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Новикова Маргарита Владимировна доктор технических наук, ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» (ФГБОУ ВПО «РГУТиС») профессор кафедры «Технология и организация ресторанного и гостиничного сервиса»

Серпунина Любовь Тихоновна доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «КГТУ»)

ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Защита диссертации состоится «24» апреля 2013 г. в 11ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИ-РО») по адресу: 107140, г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, дом 17.

Факс: (499) 264-91-87; e-mail: fishing@vniro.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИРО». Автореферат разослан «22» марта 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Татарников В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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, JI.K. Петриченко, Т.Н. Пивненко, А.Д. Поверин, Р.Г. Разумовская, Т.Н. Слуцкая, В.И. Шендерюк, T. Cohen, C.B. 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 рыбохозяйствениого 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:

1. Установить влияние сезона вылова на химический состав и протеолити-ческую активность внутренностей промысловых рыб.

2. Разработать и обосновать рациональные параметры получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб и изучить его протеолитическую активность.

3. 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.

4. Разработать и обосновать рациональные параметры получения структурообразователя из обработанного костного сырья и оптимизировать процесс его получения.

5. Выработать опытные партии комплекса протеолитических ферментов и структурообразователя, исследовать их органолептические, физико-химические показатели качества, энергетическую, биологическую ценность и токсикологическую безопасность.

6. Обосновать возможность использования полученного структурообразователя в рецептурных композициях плавленых сырных продуктов.

7. Рассчитать экономическую эффективность разработанной технологии.

8. 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.

1. Обоснованные технологические параметры получения комплекса протео-литических ферментов из внутренностей промысловых рыб.

2. Разработанные технологические режимы предварительной обработки костного коллагенсодержащего рыбного сырья полученным комплексом протеоли-тических ферментов и технологические параметры получения костного структу-рообразователя.

3. 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 «Иннокас-пий» (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 «У.М.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 струюурообразователя».

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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе «Аналитический обзор» проведен анализ состояния промысловой сырьевой базы Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна, оценка пищевой и биологической ценности отходов от разделки промысловых рыб. Рассмотрены данные отечественной и зарубежной литературы по ферментным системам рыбного сырья и их субстратной специфичности, а также практические аспекты получения ферментных препаратов из рыбного сырья. Проведен анализ существующих технологий получения структурообразователя из коллаген-содержащих рыбных отходов. Сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе «Объекты и методы исследования» представлена схема проведения исследований (рис. 1), описаны методы и постановка эксперимента.

Объектами исследований являлись отходы от разделки промысловых видов рыб осеннего и весеннего вылова: щуки (Esox lucius), судака (Sander lucioperca), сома (Silurus glanis), толстолобика (Hypophthalmichthys molitrix), карпа (Cyprinus carpio) — кости, плавники и внутренности, комплекс протеолитических ферментов, структурообразователь, опытные образцы плавленых сырных продуктов. Для получения комплекса протеолитических ферментов использовали смесь внутренностей щуки и судака, для получения структурообразователя применяли коллаген-содержащие отходы щуки, судака, сома, толстолобика и карпа в смеси.

В работе использовали стандартные и общепринятые в научных исследованиях химические, физико-химические, органолептические и микробиологические методы.

Рис. 1. Программно-целевая схема проведения исследований Протеолитическую активность (ПА) ферментных систем объектов исследо-

вания определяли модифицированным методом Ансона с применением в качестве субстрата 2% раствора казеината натрия для определения активности нейтральных и щелочных протеиназ и 2% раствора гемоглобина для определения активности кислых протеиназ (ГОСТ Р 53974-2010; Полыгалина, 2003) при различных значениях рН субстрата: рН 3,0±0,2, рН 7,0±0,2 и рН 9,0±0,2.

Кинематическую вязкость клеевых бульонов измеряли инструментальным методом с помощью капиллярного стеклянного вискозиметра Оствальда модели ВПЖ-4 (Бабко, 1968).

Сенсорную оценку консистенции опытных образцов плавленых сырных продуктов осуществляли путем дегустации с использованием метода профилирования (ISO 11035:1994).

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программного обеспечения Microsoft Office 2007, Statistica 6.0.

Глава 3. Обоснование и разработка технологии получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна. Результаты проведенных исследований показали (табл. 1), что для внутренностей щуки и судака характерны значительные колебания в содержании жира, зависящие от сезона вылова и видовой принадлежности сырья.

Таблица 1 — Химический состав внутренностей промысловых рыб Волж-

ско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна

Наименование сырья Содержание, %

воды белка жира минеральных веществ

Осенний вылов

Внутренности щуки 73,2±0,4 13,2±0,2 12,5±0,1 1,1 ±0,3

Внутренности судака 70,6±0,3 11,9±0,1 16,5±0,2 1,0±0,2

Весенний вылов

Внутренности щуки 77,3±0,2 13,6±0,1 7,9±0,4 1,2±0,1

Внутренности судака 78,7±0,5 12,3±0,3 7,9±0,2 1,1 ±0,4

Анализ протеолитической активности (ПА) ферментов внутренностей промысловых рыб (рис. 2) выявил тенденцию варьирования ПА в зависимости от сезона вылова и видового состава и показал, что ПА ферментов внутренностей промыслового сырья весеннего вылова в среднем на 14,5% выше протеолитической активности ферментов внутренностей сырья осеннего вылова.

Варьирование ПА, обусловленное видовой принадлежностью сырья, составляет 12% (Язенкова, 2012). Несмотря на то, что максимальное значение ПА наблюдается при щелочном значении рН, использование щелочного гидролиза для выделения комплекса протеолитических ферментов нецелесообразно из-за раце-

мизации и почти полного разрушения некоторых аминокислот (Борисочкина, 1988; Телишевская, 2000: Репке, 1974). Поэтому выделение комплекса ферментов из смеси внутренностей щуки и судака проводили при значении рН 3,0±0,2.

Осенний вылов Весенний вылов

ш

3

Рис.2. Протеолитическая активность (ед/г) ферментной системы внутренностей промысловых рыб в различные периоды вылова Разработка рациональных технологических режимов получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб. Установление рациональной температуры получения комплекса протеолитических ферментов проводилось при варьировании температуры гидролиза от 30 до 60°С, гидромодуле 1:1 в течение 5 часов (рис. 3).

Весенний вылов Осенний вылов

продолжителы

Продолжител.мость, *

Рис. 3. Динамика накопления тирозина (мг/100 г) в гидролизуемой смеси из внутренностей щуки и судака при различных температурах Согласно полученным данным (рис. 3) максимальная скорость процесса расщепления белка в гидролизуемой смеси из внутренностей щуки и судака наблюдается при температуре 40°С для весеннего и осеннего вылова, но более интенсивно — в смеси из внутренностей щуки и судака весеннего вылова.

Динамика изменения степени дезагрегации белка в гидролизуемой смеси из внутренностей щуки и судака при различном гидромодуле и установленной рациональной температуре 40°С представлена на рис. 4.

Весенний вылов Осенний вылов

щуки и судака при различном гидромодуле

Увеличение гидромодуля при гидролизе внутренностей промысловых рыб в

различные периоды вылова с 1:0,5 до 1:1 интенсифицирует процесс расщепления белка (рис. 4).

Более высокая скорость накопления продуктов дезагрегации белка при гидромодуле 1:1, связана с повышением доли воды в макромолекулярной матрице, ускоряющей протекание ферментативной реакции. Дальнейшее увеличение гидромодуля до 1:2 снижает скорость расщепления белка, что обусловлено уменьшением скорости образования фермент-субстратного комплекса (Кислухина, 2002).

Наиболее интенсивно гидролиз белка внутренностей промысловых рыб весеннего вылова (рис. 4) осуществляется в течение первых 3 часов, осеннего вылова—в течение первых 4 часов. Дальнейшее увеличение продолжительности гидролиза приводит к незначительному росту содержания тирозина. Это согласуется с данными о механизме гидролиза белка, представляющем собой двухфазный процесс (Черногорцев, 1973, Кислухина, 2002, Новикова, 2003). Таким образом, при переработке смеси внутренностей щуки и судака весеннего и осеннего вылова продолжительность получения комплекса протеолитических ферментов составляет 3,5 часа при рациональных гидромодуле 1:1, температуре 40°С и рН 3,0±0,2.

Экспериментально установлено, что наиболее эффективно процесс отделения непроферментированного остатка и жира происходит при частоте вращения ротора центрифуги (сепаратора) 3500 об/мин в течение 25-30 мин.

Изучение показателей качества и протеолитической активности комплекса протеолитических ферментов. Было установлено, что полученные

и

комплексы протеолитических ферментов из смеси внутренностей щуки и судака весеннего и осеннего вылова (табл. 2) имеют сходные органолептические показатели и химический состав, обладают близкой протеолитической активностью и незначительно отличаются по выходу.

Таким образом, разработанные технологические режимы позволяют использовать для получения комплекса протеолитических ферментов смесь внутренностей щуки и судака без учета сезона вылова сырья.

Микробиологические и токсикологические исследования полученных комплексов протеолитических ферментов показали их соответствие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 и возможность использования для получения пищевых продуктов.

Таблица 2 - Показатели качества, химический состав и иротеолитическая

активность полученных комплексов ферментов

Наименование показателей Комплекс протеолитических ферментов из внутренностей

весеннего вылова осеннего вылова

Внешний вид Жидкость однородная Жидкость однородная

Запах Естественный свойственный рыбному сырью без порочащих признаков Естественный свойственный рыбному сырью без порочащих признаков

Цвет Желтый Желтый

Выход, % 58,3 ±2,8 54,2 ±2,1

ПА, ед/г 3,2 ±1,2 3,0±0,9

Содержание, % воды белка жира минеральных веществ 90,1 ±0,4 7,6±0,3 1,2±0,2 1,1 ±0,2 90,2±0,5 7,4±0,2 1,4±0,3 1,0±0,1

На основании результатов проведенных исследований была разработана технологическая схема получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб (рис. 5).

Для обоснования сроков годности полученного комплекса протеолитических ферментов определяли изменение его протеолитической активности. При этом было установлено, что через 6 месяцев хранения начинается снижение ПА. Исходя из требований МУК 4.2.1847-04 установленный срок годности комплекса протеолитических ферментов составляет 5 месяцев при температуре хранения не выше 5°С.

На основании результатов проведенных исследований была разработана тех-

нологическая схема получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб (рис. 5).

Глава 4. Обоснование и разработка технологии получения структурооб-разователя из коллагенсодержащих отходов с использованием комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб.

Результаты изучения соотношения частей тела щуки, судака, сома, толстолобика и карпа показали, что эти рыбы содержат значительное количество коллагенсодержащих частей (голова, хребтовая кость, плавники, шкура, чешуя).

Внутренности (ЖКТ)

Жировые отложения

Отделение жировых отложений

Жировые отложения 1

На получение технических продуктов

Измельчение

Составление реакционной смеси рН 3,040,2, гидромодуль 1:1

На получение пищевой продукции

Гидролиз, 1=40°С; т=3,5 часа

Плотный

остаток

Жировая фракция

Центрифугирование 3500 об/мин, т=25-30 мин

Сепарирование 3500 об/мин, т=25-30 мин

т

Комплекс протеолитических ферментов

Расфасовка

Упаковка, маркировка

Хранение

I не выше 5°С, относительная влажность воздуха 75%

Рис. 5. Технологическая схема получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна

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 (Язенкова, 2010).

Изучение химического состава и содержания коллагена в костных коллаген-содержащих отходах от разделки промысловых рыб (табл. 3) показало, что костное сырье промысловых рыб (кости и плавники) имеет сходный химический состав, но более высоким содержанием жира (до 18,9-20,2%) отличается костная ткань сома. Содержание белка коллагена в костной ткани различных видов рыб варьирует от 13,4 до 14,6% (на сырое вещество), что позволяет рассматривать данное сырье как источник коллагена для получения структурообразователя (Язенкова, 2010).

Таблица 3 - Химический состав костных коллагенсодержащих отходов от

разделки промысловых рыб

Объекты исследования Содержание, %

воды белка жира минеральных веществ

| в т.ч. коллагена

Кости

Щука 58,6±0,5 17,0±0,1 13,4±0,4 12,2±0,5 12,2±0Д

Судак 59,4±0,6 18,2±0,2 14,4±0,5 11,9±0,3 10,5±0,1

Сом 52,5±0,4 17,8±0,1 14,1 ±0,2 - 18,9±0,6 10,8±0,3

Толстолобик 54,7±0,2 18,3±0,3 14,5±0,3 13,5±0,8 13,5 ±0,5

Карп 57,2±0,4 17,6±0,2 13,9±0,4 12,4±0,7 12,8±0,1

Плавники

Щука 56,3±0,6 18,5±0,1 14,6±0,6 10,8±0,7 14,4±0,1

Судак 56,8±0,5 18,2±0,3 14,4±0,3 11,2±0,4 13,8±0,3

Сом 50,3±0,7 17,9±0,5 14,1 ±0,2 20,2±0,5 11,6±0,2

Толстолобик 58,8±0,9 17,4±0,1 13,7±0,4 12,5±0,2 11,3±0,5

Карп 59,3 ±0,2 17,6±0,2 13,9±0,1 11,1±0,3 12,0±0,7

Рыбное костное сырье содержит трудноотделимые прирези мяса, которые в

последующем влияют на качественные характеристики извлекаемого из них структурообразователя. Содержащийся в прирезях жир при получении структурообразователя переходит в клеевой бульон и подвергается процессам окисления, оказывая влияние на органолептические показатели качества бульонов. Азотистые вещества прирезей мяса при переходе в клеевой бульон влияют на его чистоту и также являются источником характерного рыбного запаха (Кизеветтер, 1973, Сафронова, 2004), что требует применения дополнительной технологической операции дезодорирования клеевого бульона.

Поэтому для получения структурообразователя с более высокими технологическими свойствами и совершенствования процесса его производства необходимо рассмотреть возможность отделения прирезей мяса от коллагенсодержащих костных отходов ферментативным способом, который может быть реализован с помощью комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб по разработанной нами технологии.

Разработка рациональных технологических режимов процесса предварительной подготовки коллагенсодержащего рыбного сырья. Проведение исследований по предварительной ферментативной обработке коллагенсодержащего рыбного сырья было направлено на определение рациональных параметров процесса: температуры, гидромодуля (костное сырье:комплекс протеолитических ферментов) и продолжительности процесса.

Согласно полученным данным по динамике накопления азота концевых аминогрупп в прирезях мяса, рациональной температурой проведения процесса предварительной обработки костного сырья, при которой могут быть задействованы и ферменты мышечной ткани, является температура 40°С.

Для обоснования рационального количества вносимого комплекса протеолитических ферментов и продолжительности предобработки была осуществлена статистическая обработка данных экспериментов. По данным решения полученного уравнения регрессии построен график (рис. 6).

Дифференциальный анализ поверхности отклика функции на графике (рис. 6) показал, что рациональными для протекания процесса ферментации прирезей мяса являются следующие условия: количество вносимого комплекса

Рис. 6. Зависимость скорости накопления азота концевых протеолитических ферментов аминогрупп от продолжительности обработки и количе- 5()% к массе костного СырЬЯ, ства вносимого комплекса протеолитических ферментов

продолжительность обработки 2 часа.

При этом содержание азота концевых аминогрупп, характеризующее степень расщепления белка прирезей мяса, составляет 472 мг/100 г.

Представленные в табл. 4 данные химического состава костного коллагенсо-держащего рыбного сырья до и после проведения процесса предварительной ферментативной обработки подтверждают целесообразность данного процесса.

Таблица 4 — Химический состав коллагенсодержащего рыбного сырья до и

после обработки комплексом ферментов

Объекты исследования Содержание, %

воды белка жира минеральных веществ

в т.ч. коллагена

Костная масса до ферментативной обработки 56,5±0,4 17,8±0,2 14,0±0,3 13,7±0,4 12,0±0,1

Костная масса после ферментативной обработки 55,6±0,6 18,5±0,1 16,1 ±0,2 3,8±0,3 22,1 ±0,2

Содержание коллагена после предварительной ферментативной обработки (табл. 4) составляет 95% от общей массы белка, содержание жира уменьшается до 3,8 %. Частично гидролизованные прирези мяса, образуемые после проведения процесса ферментирования костного сырья, могут быть направлены на получение рыбной белковой массы (Язенкова, 2010, Пат. 2410894).

Разработка и оптимизация технологических параметров процесса получения струкгурообразователя из коллагенсодержащего костного сырья.

Для разработки технологических параметров процесса получения структу-рообразователя из предварительно обработанного коллагенсодержащего костного сырья в первую очередь нами были проведены исследования, направленные на определение рационального соотношения костной ткани и варочной среды. Проведенный нами анализ литературных данных показал возможность использования молочной сыворотки в качестве варочной среды при получении структурообразо-вателя (Петриченко, 2004; Чернега, 2006; Петриченко, 2008) для ускорения процесса экстракции коллагенсодержащего сырья в результате смещения рН среды в кислую сторону.

Экспериментально установлено, что при использовании молочной сыворотки в смесь имеет рН 4,5-4,7. Поэтому в качестве сравнительного варианта был вы-

бран водный раствор соляной кислоты с рН 4,6±0,1. Установление рационального соотношения костной ткани и варочной среды проводилось по кинематической вязкости полученных бульонов при температуре варки 90±10°С, атмосферном давлении и продолжительности 40 минут при варьировании гидромодуля от 1:0,5 до 1:2 (рис. 7).

1 7 }--..............

Iе I

!: p-zf-t м г I

Г

I , 4—

Ж о -

смво|н>тка Варочви грела

I____г:

водный раствор KCl

Рис.7. Влияше вида варочной среды па кинематическую вязкость клеевых бульонов Согласно полученным данным (рис. 7), при использовании в качестве варочной среды молочной сыворотки, кинематическая вязкость бульона выше на 25% вязкости бульона, полученного на воде, и на 15% вязкости бульона на водном растворе HCl. Максимальное значение кинематической вязкости клеевых бульонов достигается при гидромодуле 1:1.

Для определения рациональных режимов процесса первой варки (температура и продолжительность) был применен метод планирования экспериментов с использованием ротатабельного плана второго порядка Бокса-Хантера (Адлер, 1976; Грачев, 2000).

В результате обработки дан-1ых получено следующее уравне-ше регрессии:

1 = -37,7083+0,8418t+ +6,7945т-0,0042t2+0,0084tT-1,7559т2 (1), где г) — кинематическая вязкость, im2/c;

t - температура первой варки, °С;

Рис. 8. Зависимость кинематической вязкости

т - продолжительность первой

клеевого бульона от температуры

и продолжительности варки варки, час.

Анализ данного уравнения и построенной по нему поверхности отклика (рис. 8) показал, что рациональными для протекания процесса первой варки в молочной сыворотке являются следующие условия: продолжительность 1,7 часа (80 минут), температура 90°С. При этом кинематическая вязкость полученного клеевого бульона достигает 11,4 мм2/с.

Изучение показателей качества клеевого бульона, полученного из костного сырья, очищенного от прирезей мяса, подтвердило, что отделение прирезей мяса благоприятно влияет на органолептические показатели клеевого бульона: он представляет собой прозрачную жидкость с легким запахом молочной сыворотки, в отличие от бульона, полученного из костного сырья с прирезями мяса, который имеет характерный рыбный запах и меньшую прозрачность. Также отделение прирезей способствует более полному переходу коллагеновых веществ в варочный бульон. Об этом свидетельствует более высокая кинематическая вязкость клеевого бульона из сырья, прошедшего ферментативную обработку, которая в 1,5 раза выше кинематической вязкости бульона из сырья с прирезями мяса.

Для полного выделения коллагена, костную массу, оставшуюся после первой варки, подвергали дополнительным варкам. При этом было установлено, что обработку сырья возможно ограничить тремя варками, так как при последующих четвертой и пятой варках кинематическая вязкость получаемых клеевых бульонов имеет низкие значения (менее 3,2 мм2/с), что подтверждает неэффективность их проведения. Таким образом, установлены рациональные параметры варок костного коллагенсодержащего рыбного сырья: варочная среда — молочная сыворотка (рН 4,5-4,7), соотношение варочная среда:костное сырье 1:1, температура 90°С, продолжительность 1,7 часа (80 минут).

Бульоны, полученные после трех варок, собирали и направляли на обезжиривание. Установлено, что наиболее эффективно процесс обезжиривания клеевого бульона происходит при частоте вращения ротора сепаратора 3500 об/мин в течение 10-15 мин.

Проведенный анализ литературных данных показал, что рекомендуемая температура сушки клеевых бульонов зависит от сырья, используемого для получе-

ния структурообразователя, и варьирует от 25 до 50°С (Петриченко, 2008; Као, 2012). Обязательным условием получения высококачественного структурообразователя является повышение скорости процесса сушки при возможно более низких температурах (Вирник, 1963; Джафаров, 1990). Перед сушкой клеевой бульон упаривали до содержания сухих веществ 35%. Нами установлено, что рациональной температурой сушки упаренного клеевого бульона является температура 35°С, продолжительность процесса составляет 7 часов до равновесной влажности равной 16%.

Изучение показателей качества полученного рыбного костного структурообразователя. Анализ органолептических и физико-химических показателей качества полученного сухого рыбного костного структурообразователя подтвердил его соответствие требованиям ГОСТ 11293-89 на пищевой желатин.

Полученный нами по рациональным технологическим режимам рыбный костный структурообразователь отличается высоким содержанием коллагена (до 80,1%), низким содержанием жира (до 1,3%) и минеральных веществ (до 1,4%).

Аминокислотный состав структурообразователя из костного сырья промысловых рыб незначительно отличается от коллагена костной ткани (тип 1) (Bruckner, 2005) и имеет сходное содержание аминокислот со структурообразова-телем, полученным из кожи рыб (Као, 2012).

Безопасность использования полученного структурообразователя в производстве пищевых продуктов различного назначения подтверждена микробиологическими и токсикологическими исследованиями (Язенкова, 2012).

Для обоснования сроков годности проводилось изучение изменения микробиологических показателей полученного структурообразователя. Установленный срок годности сухого рыбного костного структурообразователя составляет 12 месяцев при температуре не более 25°С и относительной влажности воздуха не выше 75%.

На основании результатов проведенных исследований была разработана технологическая схема получения рыбного костного структурообразователя с использованием комплекса протеолитических ферментов (рис. 9).

Рис. 9. Технологическая схема получения структурообразователя из коллагенсодержащего

рыбного костного сырья

Глава 5. Апробирование возможности использования структурообразо-вателя в технологии плавленых сырных продуктов.

В базовой рецептуре, широко используемой на предприятиях, производящих плавленые продукты, в качестве соли-плавителя для создания характерной консистенции используется фосфатная добавка «Фонакон», вносимая в массу для плавления в количестве 2%. Соли-плавители сдвигают соотношение Са:Р и Ыа:К, являются источником солей тяжелых металлов, а также придают продукту щелочной вкус (Захарова, 2001). Поэтому нами была рассмотрена возможность использования рыбного костного структурообразователя для частичной замены соли-плавителя в рецептурной композиции плавленого сырного продукта.

Анализ данных по сенсорной балльной оценке опытных образцов плавленых сырных продуктов (рис. 10) показал, что использование рыбного костного структурообразователя в количестве 1% к общей массе сырья позволяет уменьшить количество фосфатной добавки «Фонакон» в 2 раза - с 2 до 1%.

Выводы

1. Разработана ресурсосберегающая технология переработки отходов от разделки промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна, направленная на получение комплекса протеолитических ферментов из внутренностей и структурообразователя из коллагенсодержащих костных отходов.

2. Установлено влияние сезона вылова на протеолитическую активность внутренностей промысловых рыб: наибольшая активность ферментов наблюдается в весенний период вылова, в среднем на 14,5% выше активности ферментов в осенний период вылова.

3. Научно и экспериментально обоснованы рациональные параметры получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна: рН 3,0±0,2, гидромо-

Рис. 10.11рофилограмма сенсорной оценки консистенции опытных образцов плавленых сырных продуктов в зависимости от количества вносимого структурообразователя и соли-плавителя

дуль 1:1, температура 40°С, продолжительность 3,5 часа. Разработанные режимы позволяют получать комплекс протеолитических ферментов без дифференцирования сырья по сезонам вылова.

4. Экспериментально обоснована возможность использования рыбного костного сырья для получения структурообразователя и доказана необходимость предварительной обработки костного сырья промысловых рыб комплексом протеолитических ферментов при получении структурообразователя: продолжительность ферментации 2,0 часа при рН реакционной смеси равном 4,2, гидромодуле 1:0,5 и температуре 40°С.

5. Научно и экспериментально обоснованы рациональные параметры получения структурообразователя, оптимизирован процесс его получения: трехста-дийная варка при температуре 90°С, продолжительность каждой варки 1,7 часа (80 минут) в присутствии молочной сыворотки, гидромодуль 1:1.

6. Изучены показатели качества и безопасности полученного структурообразователя. Выход сухого структурообразователя составил 16,5±0,5% к массе сырья. Биологическая ценность подтверждена высоким содержанием коллагена (до 80,1 ±0,4%) с количеством незаменимых аминокислот 17,9 г/ 100 г белка.

7. Установлена возможность использования структурообразователя в рецептурной композиции плавленых сырных продуктов. Внесение структурообразователя в количестве 1% к массе смеси дает возможность снизить долю используемой фосфатной добавки «Фонакон» с 2 до 1% от массы смеси, не оказывая влияния на органолептические, физико-химические, микробиологические и токсикологические показатели плавленых сырных продуктов. По разработанным рецептурам на Маслосырбазе ООО ПКФ «Астсырпром» получены опытные образцы и проведена их дегустационная оценка.

8. Рассчитана экономическая эффективность внедрения разработанной технологии получения структурообразователя из костного сырья с использованием комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб. Установлено, что чистая текущая стоимость дисконтированных потоков наличности за цикл жизни проекта составляет 3436,655 тыс. руб.; срок окупаемости проекта -

1,26 года, рентабельность 24%.

9. Разработана и утверждена техническая документация на комплекс проте-олитических ферментов, структурообразователь из костного рыбного сырья и плавленый сырный продукт с использованием структурообразователя.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах Работы, опубликованные в изданиях перечня ВАК

1.Цибизова М.Е., Костюрина К.В., Аверьянова Н.Д., Язенкова Д.С. Функциональная значимость продуктов переработки пресноводного рыбного сырья Волго-Каспийского бассейна // РЫБПРОМ. - № 4. - 2010. - С. 69-72.

2. Язенкова Д.С. Практические аспекты получения структурообразователя из рыбного сырья // Современные проблемы науки и образования. - №5 - 2012; URL: http://www.science-education.ru/105-7263 (дата обращения: 24.10.2012).

Работы, опубликованные в других изданиях

3. Цибизова М.Е., Язенкова Д.С. Разработка технологии плавленых сыров повышенной биологической ценности. //Материалы 1 МНПК Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов водных и наземных экосистем — Астрахань, 2008 - с. 64-67.

4. Язенкова Д.С., Фокина H.A., Цибизова М.Е. Инновационные ресурсосберегающие технологии использования сырьевых ресурсов Астраханского региона в производстве плавленых сыров повышенной биодоступности // Материалы МНК «АСТИНТЕХ-2009» - изд. дом «Астраханский университет» - 2009 — С. 113-114.

5. Язенкова Д.С., Цибизова М.Е. Инновационные разработки технологии плавленых сырных продуктов // Материалы X МНК молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», (Казань, 12-15 мая 2009). Сб. тезисов докладов -Казань: Изд-во «Отечество» - С. 328-331.

6. Цибизова М.Е., Язенкова Д.С., Аверьянова Н.Д. Интенсификация процессов автобиотрансформации рыбного сырья // Рыбное хозяйство АГТУ. Научный журнал.-2009-№1- С.176-180.

7. Цибизова М.Е., Аверьянова Н.Д., Язенкова Д.С. Исследование возможности

биотрансформации рыбного сырья как основного компонента биопродуктов // Рыбное хозяйство АГТУ. Научный журнал.-2009-№1- С.170-175.

8. Язенкова Д.С., Цибизова М.Е. Пищевые добавки из вторичных сырьевых ресурсов рыбоперерабатывающй промышленности // Материалы МНК «АСТИНТЕХ-2010» - изд. дом «Астраханский университет» - 2010 - С. 60-62.

9. Цибизова М.Е., Аверьянова Н.Д., Язенкова Д.С. Влияние предварительной технологической обработки на структурно-механические свойства фаршевых систем из рыбного сырья // Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство, 2010 - №1 -С. 168-175.

10. Цибизова М.Е., Язенкова Д.С., Акимова А.Ю. Ферментация костной ткани как один из этапов получения структурообразователей // Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство, 2010 -№2 - С. 144-149.

11. Язенкова Д.С., Цибизова М.Е. Комплексный подход к переработке маломерного и неиспользуемого сырья Волго-Каспийского бассейна // Материалы МНК «АСТИНТЕХ-2011» - изд. дом «Астраханский университет» - 2011 - С. 137138.

12. Язенкова Д.С. Совершенствование технологий комплексной переработки маломерного рыбного сырья и вторичных сырьевых ресурсов Волго-Каспийского бассейна // Материалы ВКМУС с международным участием. — Мурманск: Изд-во ПИНРО, 2012. - С. 296-300.

Патент и заявка

13. Патент Российской Федерации № 2410894 МПК А23Л/04 «Способ получения белкового продукта из рыбного сырья»/ Цибизова М.Е., Язенкова Д.С., Аверьянова Н.Д. опубликовано 10.02.2011 Бюл. №8.

14. Заявка №2011146982/13 «Способ получения натурального структурообразователя» /Цибизова М.Е., Язенкова Д.С.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «АГТУ», заяв. 18.11.2011, получен приоритет.

Подписано в печать 21.03.2013 Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 290

ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

На правах рукописи

04201355635

ЯЗЕНКОВА ДАРЬЯ СЕРГЕЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ОТ РАЗДЕЛКИ ПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ ВОЛЖСКО-КАСПИЙСКОГО РЫБОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАССЕЙНА

05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Цибизова М.Е.

Астрахань -2013

Список сокращений, используемых в работе: АЛО - азот летучих оснований, мг/100 г

БГКП - бактерии группы кишечной палочки

ГХЦГ - гексахлорциклогексан

ДДТ - дихлордифенилтрихлорметилметан

КМАФАнМ - количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов

КОЕ - колониеобразующая единица

КПФ - комплекс протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб

НБА - небелковый азот, мг/100 г ОА - общий азот, мг/100 г ПА - протеолитическая активность, ед/г ПСП - плавленый сырный продукт

РКС - структурообразователь из костного коллагенсодержащего рыбного сырья Т - тирозин, мг/100 г

ФТА - азот концевых аминогрупп, мг/100 г г| -кинематическая вязкость, мм /с

Содержание

Введение 7

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 48 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 структурообразователя из костного сырья промысловых рыб 90

Глава 5. Апробирование возможности использования структурообразователя 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

Приложения 129

Приложение 1. Экономическая эффективность производства структуро-

образователя из рыбного коллагенсодержащего сырья 130

Приложение 2. Разработанная техническая документация 138

Приложение 3. Протоколы испытаний 189

Приложение 4. Акт о внедрении результатов 192

Введение

В соответствии с Концепцией развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года одними из основных направлений развития рыбного хозяйства станут:

• создание новых технологий глубокой и комплексной переработки сырья с использованием безотходных технологий;

• развитие рыбоперерабатывающих мощностей и укрепление позиций России на мировом рынке рыбной продукции на основе повышения степени ее переработки;

• развитие искусственного воспроизводства водных биологических ресурсов (Концепция...).

В условиях дефицита сырья Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна важным является его рациональное использование для получения продуктов высокого качества. Одним из приоритетных направлений научно-технического развития рыбоперерабатывающей отрасли в области рыбопереработки является поиск технологических решений максимального использования рыбных отходов на получение пищевых продуктов.

Большой вклад в разработку научных основ технологий рационального использования гидробионтов отходов от их разделки внесли JI.C. Абрамова, М.П. Андреев, П.И. Андрусенко, JI.B. Антипова, В.Д. Богданов, Н.П. Боева, Т.М. Бойцова, Н.В. Долганова, Г.И. Касьянов, В.И. Киселев, О.Я. Мезенова, М.Д. Мукатова, Г.Т. Некрасова, М.В. Новикова, Т.А. Орлова, JI.K. Петриченко, Т.Н. Пивненко, А.Д. Поверин, Р.Г. Разумовская, Т.Н. Слуцкая, В.И. Шендерюк, Т. Cohen, C.B. Croston, Т.Е. Hassan, S. Lindgren, A. Milsson, Z. Ooshiro и др.

Одно из возможных направлений переработки отходов от разделки промысловых рыб направлено на реализацию собственного потенциала вторичных сырьевых ресурсов, одним из которых является активная ферментная система внутренностей рыб. Таким образом, применение процессов ферментации в полном объеме распространяется не только на рыбные объекты промысла, но и

на отходы от их переработки. Изменение сырьевой базы Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна и сокращение объемов вылова определяет необходимость разработки безотходных технологий использования водных ресурсов. Внедрение ферментативных технологий позволяет получать новые пищевые продукты высокого качества, обладающих повышенной биологической ценностью и улучшенными функционально-технологическими свойствами.

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% кол-лагенсодержащих 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%, доля 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 -структурообразователя, 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 структуро-образователи, такие как модифицированный крахмал, желатин. Но их производство основано на применении высоких температур и химической обработки, что приводит к глубокой модификации натурального исходного вещества и увеличению экологической нагрузки на окружающую среду. Поэтому наиболее перспективным является разработка ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий получения натуральных структурообразователей, источником которого может быть коллагенсодержащее рыбное сырье, в том числе и отходы от разделки промысловых рыб.

Научная новизна.

Разработана комплексная технология переработки отходов от разделки промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна, позволяющая получить комплекс протеолитических ферментов из внутренностей и структурообразователь из костной ткани, а также побочный продукт - белковую массу из прирезей мышечной ткани костного сырья.

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.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснованные технологические параметры получения комплекса протеолитических ферментов из внутренностей промысловых рыб.

2. Разработанные технологические режимы предварительной обработки костного коллагенсодержащего рыбного сырья полученным комплексом протеолитических ферментов и технологические параметры получения костного структурообразователя.

3. Рекомендации по практическому использованию полученного структурообразователя в рецептурной композиции плавленых сырных продуктов на основании установленных показателей качества и безопасности.

Глава 1. Аналитический обзор 1.1. Состояние промысловой сырьевой базы Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна

В настоящее время наиболее значимым с точки зрения рационального и комплексного использования рыбного сырья является его классификация на промысловые и неиспользуемые или малоиспользуемые промыслом рыбы, которые можно условно разделить на 2 группы:

- рыбы, из которых может быть получена пищевая продукция по существующим способам обработки;

- рыбы, для которых требуются специальные технологические решения (Сафронова, 2004).

Данная классификация позволяет определить виды, от переработки которых образуются ликвидные и неликвидные отходы, и классифицировать неиспользуемые и малоиспользуемые виды, которые должны быть использованы для производства как пищевой, так и кормовой продукции.

Волжско-Каспийский рыбохозяйственный бассейн является ареалом обитания различных видов гидробионтов - это крупные пресноводные (сазан, щука, лещ, линь) и мелкие пресноводные (красноперка, карась, густера, синец, чехонь и др.), которые объединяются степенью адаптации к изменениям окружающей среды экологического и гидрологического характера и условиями обитания, а также размерно-массовые характеристики. Но объемы вылова рыбного сырья данного бассейна не постоянны и находятся в динамике варьирования (табл. 1.1).

Данные Агентства по рыболовству и рыбоводству Астраханской области и ФГУ «Северо-Каспийское бассейновое управление по рыболовству и сохранению водных биологических ресурсов» (ФГУ «Севкаспрыбвод») показывают (табл. 1.1), что с 2006 по 2009 наблюдался рост объемов вылова крупных пресноводных, с 2010 по 2012 наблюдается общая тенденция снижения объемов вылова крупных и мелких пресноводных рыб.

Таблица 1.1- Данные фактического вылова рыбных ресурсов Волжско-

Каспийского рыбохозяйственного бассейна в период 2005-2012 гг.*

Виды рыб Объемы вылова, т

2005 2006 2007 2008 2009** 2010** 2011** 2012**

Крупные пресноводные 28288,3 25777,7 26595,8 27737,1 30708,71 25025,62 23161,29 21651,73

в т.ч. судак 785,9 269,0 272,3 535,7 263,401 393,318 376,547 295,154

сазан 1772,8 1153,5 1364,6 1243,3 991,774 989,235 932,772 909,235

лещ 14050,8 12122,9 11969,9 13146,8 10231,329 9815,235 8825,651 7359,045

сом 6423,9 6203,4 7098,6 6652,4 8474,356 6452,544 6244,434 6318,215

щука 3865,4 4510,6 4444,6 4783,6 8942,283 4146,681 4710,025 4701,448

белый амур 0,2 - - - - 7,778 9,449 5,368

жерех - - - - - 284,536 241,997 281,347

толстолобик 53,5 - - - - 302,446 261,309 364,642

линь 1335,8 1518,3 1445,8 1375,3 1805,566 2633,845 1559,109 1417,272

Мелкие пресноводные (прилов) 10038,5 10035,5 10620,2 11135,7 13384,574 18234,764 14184,294 13909,588

Прим.: «-» - данные не представлены;

* - данные Агентства по рыболовству и рыбоводству Астраханской области;

** - данные ФГУ «Севкаспрыбвод» Астраханской области.

В настоящее время помимо освоения природных ресурсов в Астраханской области и в целом по России получает развитие прудовое хозяйство. На сегодняшний день на аквакультуру Астраханской области приходится 10% общероссийского объема выращивания прудовой рыбы. В течение последних 10 лет объемы прудового рыбоводства в регионе увеличились вдвое, а за последние 6 лет прирост показателя по отрасли составляет около 11 тыс. тонн. По данным Агентства по рыболовству и рыбоводству Астраханской области в 2009 в Астраханской области было выращено и реализовано 15 тысяч тонн товарной рыбы, в 2010 г. - 17 тысяч тонн, в 2011 г. - 18 тыс. тонн.

К прудовым видам рыб относятся астраханский карп, толстолобик, белый амур. Данные виды рыб реализуются, в основном, в неразделанном виде как живая, охлажденная и мороженая продукция.

Значительную долю в производстве рыбопродукции глубокой разделки занимают промысловые рыбы Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна, реализуемые в виде мороженого филе, фаршей, консервированной и ба-

лычной продукции. Данные о переработке и консервировании рыбо- и морепродуктов с 2003 по 2011 г.г. по Астраханской области представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2- Производство товарной пищевой рыбной продукции за

2003-2011 гг.*

Виды продукции Объемы вырабатываемой продукции, т

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Рыба живая и ох- 21445 18729 16342 20197 18237 19100 18828 19130 19056

лажденная

Рыба мороженая 45653 39295 36289 38308 48969 47800 35500 36780 37841

Рыба соленая 815 565 157 181 231 300 400 430 456

Рыба сушеная и 3825 3136 . 2098 2104 2331 3100 3106 3102 3105

вяленая

Балычные изделия 16 19 15 10 9 10 8,3 8,6 8,5

Консервы рыбные, 47 33 20 10 7 13,7 11,1 12,3 12,5

муб.

*Данные Агентства по рыболовству и рыбоводству Астраханской области

Согласно представленным данным (табл. 1.2) основной объем вырабатываемой пищевой рыбной продукции в рассмотренном периоде занимает мороженая (до 62%), живая рыба и охлажденная рыбопродукция (до 32%). Производство сушеной и вяленой рыбопродукции занимает незначительную часть и составляет до 5,0%, соленой - менее 1,0%,. Как правило, данная продукция производится из мелкого рыбного сырья, что практически исключает образование отходов. В 2003-2007 гг. наблюдалось сокращение производства рыбных консервов, минимум которого был достигнут в 2007 году. С 2008 по 2011 гг. наблюдается положительная динамика в производстве консервов, увеличение выпуска которого составило 43 %. Это подтверждает тенденцию ориентирования рыбоперерабатывающих предприятий на производство разделанной рыбопродукции, результатом которого является образование отходов.

Как правило, соотношение между съедобными и несъедобными частями зависит от вида рыбы, ее пола, времени улова и способа разделки. Для промысловых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна характерен достаточно высокий выход несъедобной части, варьирующий от 45 до 65 %

(Иванов, 1961; Клейменов, 1971; Справочник..., 1999).

При этом необходимо отметить, что в целях повышения рентабельности рыбообрабатывающих предприятий появилась тенденция к производству разделанной рыбы, в т.ч. из прудовых видов - потрошение, филетирование, производство фарша. Таким образом, имеются в�