автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии получения и использования при производстве малосоленых пресервов консерванта на основе протаминов из молок рыб

1. Обзор литературы.

1.1 Основные аспекты применения консервантов при производстве пищевых продуктов.

1.2 Применение консервантов химической природы, из растительного и животного сырья при производстве пищевых продуктов.

1.3. Применение консервантов при производстве пресервов.

1.4 Протамины - открытие, состав, свойства, источник и способы получения.

1.5 Обзор данных по микробиологии рыбы.

2. Методическая часть.

2.1 Общая методологическая схема исследований.

2.2 Выбор и обоснование объекта исследований.

2.3 Методики проведения экспериментов.

3. Результаты и их обсуждение.

3.1 Разработка схемы выделения протаминсульфата (ПС) из молок сельди балтийской.

3.2 Исследование антимикробных свойств протаминсульфата.

3.2.1 Влияние протаминсульфата на различные виды микроорганизмов.

3.2.2. Влияние различных концентраций протаминсульфата на рост и развитие микроорганизмов.

Определение минимальной действующей концентрации.

3.2.3 Разработка метода определения условной антимикробной активности ПС.

3.3 Исследование влияния различных факторов на антимикробную активность протаминсульфата.

3.3.1 Зависимость антимикробных свойств протаминсульфата от рН среды.

3.3.2 Зависимость антимикробных свойств протаминсульфата от температуры.

3.3.3 Исследование влияния замораживания и продолжительности хранения молок рыб на антимикробную активность протаминсульфата.

3.3.4 Исследование изменения антимикробных свойств протаминсульфата в процессе хранения в растворе и сухом виде.

3.4 Содержание протаминов в молоках сельди балтийской в зависимости от биологического состояния рыбы.

3.5 Технология применения протаминсульфата из молок салаки при производстве пресервов.

3.5.1 Исследование антимикробной эффективности протаминсульфата в сравнении с бензоатом натрия в модельных экспериментах.

3.5.2 Разработка регламента внесения протаминсульфата в пресервы различного ассортимента.

3.5.3 Использование протаминсульфата для увеличения сроков хранения пресервов.

Выводы.

Актуальность работы. На пороге 21 века по-прежнему остро стоит проблема сохранения качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции на всех этапах их производства и реализации. Повреждающее действие различных микроорганизмов не только приводит к порче продуктов, но и может стать причиной пищевых токсикоинфекций и микотоксикозов человека [3, 41, 63, 86]. Поэтому сохранение пищевых продуктов, а также обеспечение их безопасности путем недопущения или предотвращения развития на них микроорганизмов может быть обеспечено путем грамотного и рационального применения пищевых добавок -консервантов [36].

Однако, большинство консервантов химической природы оказывают токсическое влияние на организм человека, вследствие чего применяемые дозы этих препаратов ограничиваются предельно допустимыми значениями, а минимальные концентрации оказывают недостаточное консервирующее действие. И, кроме того, такие консерванты не отвечают одному из основных современных требований - обеспечение безусловной безопасности пищевых продуктов для здоровья человека.

Современные тенденции развития способов сохранения продуктов питания дают основания полагать, что в недалеком будущем станут применять биотехнологические способы сохранения сырья и продукции путем внесения новых видов различных консервирующих и пищевых добавок, в т.ч биологически активных природных веществ, обладающих антимикробными свойствами. С этой целью все шире находят применение различные пищевые добавки, в том числе и консерванты, природного происхождения, полученные из микроорганизмов, растений, гидробионтов или животного сырья. Такие вещества считают менее опасными, так как это природные соединения.

Известно, что гонады рыб и морских нерыбных объектов являются источником множества биологически активных веществ [4, 27, 58]. Сперматозоидные клетки в зрелых семенниках отдельных видов рыб содержат ценные нуклеопротеиновые комплексы, которые состоят из ДНК и протаминов. Уникальные по своим свойствам белки протамины, выделенные из молок некоторых видов рыб (осетр, лосось, и др.) кроме фармакологических свойств обладают еще и антимикробными свойствами. Однако молоки ценных видов рыб дороги и используются только для производства лекарственных препаратов, тогда как протамины из менее ценного сырья - сельди балтийской (салаки) - можно использовать в качестве натуральной консервирующей добавки для пищевых продуктов.

До настоящего времени не проводились исследования протаминов, выделенных из молок сельди балтийской (Clupea harengus membras).

Результаты предварительных экспериментов подтвердили наличие протаминов в молоках сельди балтийской.

В связи с этим исследование антимикробных свойств протаминов, выделенных из молок балтийской сельди и создание на основе протаминов натурального пищевого консерванта является актуальной задачей.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилось научное обоснование и разработка технологии получения и использования при производстве малосоленых пресервов консерванта на основе протаминов из молок балтийской сельди.

Достижение поставленной цели осуществлялось путем решения следующих основных задач:

- разработка и обоснование схемы выделения концентрата протаминсульфата (ПС) из молок балтийской сельди (салаки);

- изучение влияния ПС на различные виды микроорганизмов, выбор тест-культур, выявление антимикробной активности, сравнение действия на микрофлору рыбы ПС и традиционных консервантов;

- исследование влияния различных факторов на антимикробную активность ПС;

- изучение влияния ПС на основные показатели качества пресервов в процессе хранения;

- научное обоснование технологии получения и использования при производстве малосоленых пресервов консерванта на основе протаминов, выделенных из молок сельди балтийской Clupea harengus membras;

Научная новизна работы.

Разработана и обоснована схема выделения концентрата протаминсульфата (ПС) из молок балтийской сельди (салаки);

Установлена и доказана антимикробная активность ПС, выделенного из молок сельди балтийской Clupea harengus membras.

Изучено влияние ПС на различные виды микроорганизмов.

Исследовано влияние различных факторов на антимикробную активность ПС.

Изучено влияние ПС на основные показатели качества пресервов в процессе хранения.

Научно обоснована технология получения и использования при производстве малосоленых пресервов консерванта на основе протаминов, выделенных из молок сельди балтийской Clupea harengus membras.

Практическая значимость работы.

Разработана технология получения протаминсульфата из молок балтийской сельди (салаки), исследованы его свойства, проведены испытания по безопасности в Институте питания, доказана его безопасность для использования в пищевых продуктах. Получено санитарно-гигиеническое заключение на данный препарат №77.99.02.916.Д.002572.05.01 от 15.05.2001г. Разработан регламент внесения новой консервирующей добавки в пресервы различного ассортимента, установлены сроки хранения сырья для получения активного консерванта и сроки хранения препарата. Разработана и утверждена нормативная документация: ТУ 9267-087-00472093-99 «Молоки сельдевых рыб мороженые для промышленной переработки», ТУ 9281-002-00038155-01 «Концентрат протаминсульфата из молок сельдевых рыб»

На защиту выносятся следующие научные положения:

- оценка антимикробной активности протаминсульфата из молок балтийской сельди;

- влияние различных факторов на антимикробные свойства протаминсульфата из молок балтийской сельди;

- рекомендации по использованию протаминсульфата из молок балтийской сельди в качестве пищевого консерванта для некоторых видов пресервов.

В заключение я выражаю искреннюю благодарность своим руководителям В.И. Шендерюку и М.П. Андрееву за ценные советы и помощь в работе. Также выражаю благодарность А.А.

Бушуеву (директору по производству ООО "Калининградские морепродукты") за предоставление необходимого сырья (свежей салаки) для проведения исследовательских работ. Также выражаю благодарность заведующей лабораторией микробиологии АтлантНИРО Е.Т. Мартыновой, научному сотруднику лаборатории микробиологии С.М. Соклаковой за помощь в микробиологических работах и О.Ю. Ездаковой за ценные советы и помощь в изготовлении и исследованиях пресервов.

1. Литературный обзор.

Выводы:

1. Научно обоснована и разработана технология получения и использования при производстве малосоленых пресервов консерванта на основе протаминов из молок рыб, позволяющая рационально использовать сырье и повысить качество нестерилизованных рыбных продуктов, что имеет существенное значение для экономики страны.

2. Разработана и обоснована схема выделения протаминсульфата (ПС) из молок балтийской сельди (салаки) Clupea harengus membras.

3. Установлена и доказана антимикробная активность ПС, выделенного из молок сельди балтийской Clupea harengus membras.

4. Изучено влияние ПС на различные виды микроорганизмов. Установлено, что ПС наиболее эффективно подавляет рост и развитие грамположительных бактерий, минимальной действующей концентрацией является концентрация ПС 0,005 мг/мл. На грамотрицательные бактерии ПС оказывает менее существенное влияние, для этой группы микрооргранизмов установлена минимальная действующая концентрация 0,1 мг/мл.

5. Исследовано влияние различных факторов на антимикробную активность ПС. Установлено, что наиболее эффективно использование ПС для группы пресервов, имеющих значение рН 5-9. В этой области значений рН ПС проявляет максимальную активность. Установлено, что нагревание до 100°С в течение 30 минут не оказывает существенного влияния на активность ПС.

6. Изучено влияние ПС на основные показатели качества пресервов в процессе хранения. Установлено, что добавление ПС в количестве 0,2% и выше увеличивает срок хранения пресервов по микробиологическим показателям.

7. При добавлении ПС в пресервы процесс созревания проходит более интенсивно.

8. Установлены сроки хранения сырья и препарата (для мороженых молок - 5 месяцев, для сухого ПС - 1 год).

9. Проведены испытания по безопасности ПС в Институте питания РАМН, доказана его безопасность для использования в пищевых продуктах., получено санитарно-гигиеническое заключение Ж77.99.02.916.Д.002572.05.01 от 15.05.2001г.

10. Разработана и утверждена нормативная документация на изготовление молок мороженых для получения ПС ТУ 9267-08700472093-99 «Молоки сельдевых рыб мороженые для промышленной переработки» и соответствующая ей технологическая инструкция, а также разработана и утверждена нормативная документация на получение ПС ТУ 9281-002-00038155-01 «Концентрат протаминсульфата из молок сельдевых рыб» и соответствующая ей технологическая инструкция.

1. Алданова Н.А., Назимов И.В., Решетов П.Д. Практическая химия белка // пер. с англ.- М.- Мир.- 1989.- 622с.

2. Билай В.И., Пидопличко Н.М. Токсинообразующие микроскопические грибы // Киев: Наукова Думка.- 1979.- 288с.

3. Блинов Ю.Г., Рыбин В.Г. Антимикробные свойства липидов // Изв. ТИНРО.- 2001.- т.129.- с. 162-180

4. Борисочкина Л.И. Антиокислители, консерванты, стабилизаторы, красители, вкусовые и ароматические вещества в рыбной промышленности // М.: Пищевая промышленность.- 1976.- с.48-94

5. Бородинская И.Н., Мишунин И.Ф. Аминокислотный состав, гетерогенность и антигепариновая активность протаминов молок осетра Acipenser sturio // Укр. биохим. журнал.- 1989.- 61.- №6.- с.84-88

6. Быков В.П. Изменения мяса рыбы при холодильной обработке. М.: Агропромиздат.- 1987. с. 50

7. ГОСТ 26664-85 Консервы и пресервы из рыбы и морепродуктов. Методы определения органолептических показателей, массы нетто и массовой доли составных частей // М.: Изд-во стандартов

8. ГОСТ 26668-85 Продукты пищевые и вкусовые. Методы отбора проб для микробиологических анализов // М.: Изд-во стандартов

9. Ю.ГОСТ 26669-85 Продукты пищевые и вкусовые. Подготовка проб для микробиологических анализов // М.: Изд-во стандартов

10. ГОСТ 7631-85 Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Правила приемки, методы органолептической оценки качества. Методы отбора проб для лабораторных испытаний. // М.: Изд-во стандартов

11. ГОСТ 7636-85 Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. // М.: Изд-во стандартов

12. ГОСТ 7635-85 Рыба и продукты переработки рыбы и морских млекопитающих. Методы химического и физического исследования.// М.: Изд-во стандартов

13. ГОСТ 19182-73 Продукты пищевые консервированные. Метод определения буферности. Консервы и пресервы рыбные // М.: Изд-во стандартов

14. Гров Д.С., Рендалл В.А. руководство по лабораторным методам исследования антибиотиков // М.- Медгиз.- 1958.- 297с.

15. Давлетшина Т.А., Блинов Ю.Г., Акулин В.Н. Разработка технологии получения антимикробного препарата на основе липидов рыб // Известия ТИНРО.- 1997.- т.120,- с.61-67

16. Дутова Е.Н., Гофтарш М.М, Призренова И.И., Сазонова А.С. Техническая микробиология рыбных продуктов // М.: Пищевая промышленность.- 1976.-270 с.

17. Ездакова О.Ю., Нехамкин Б.Л. и др. Использование сельди балтийской (салаки), зараженной личинками нематод Anisakis Simplex // Современные технологии обработки рыбы и морепродуктов. Сб. научных трудов.- АтлантНИРО.- Кал-д.- 1998.-с.28

18. Ездакова О.Ю., Солянко Ю.Е. К вопросу об устойчивости некоторых групп малосоленых пресервов против бомбажа. // Технология деликатесных малосоленых пресервов и копченой рыбы: Сб. научных трудов.- Кал-д.- АтлантНИРО.- 1991.- с.73-78

19. Зайцев В.П., Кизеветтер И.В., Лагунов Л.Л., Макарова Т.И., Миндер Л.П., Подсевалов. В.Н. Технология обработки водного сырья // М.: Пищевая промышленность.- 1976. 696 с.

20. Зеленский А.О., Бухгельц П. и др. Сравнительное исследованиепротаминов лососевых рыб // Цитология.- 1980.- т.22.- №6.- с.727-729

21. Ким Т.Н. Барьерные технологии в производстве пресервов высокого качества // Материалы III международной конференции «Повышение качества рыбной продукции стратегия развития рыбопереработки в XXI веке».- Кал-д.- 2001.- с. 115-116

22. Кизеветтер И.В. Биохимия сырья водного происхождения. М.: Пищевая пром-ть.- 1973. с.58-61.

23. Клевакин В.М., Карцев В.В. Санитарная микробиология пищевых продуктов// Д.: Медицина.- 1986.- 176с.

24. Копыленко Л.Р., Громова В.А. Пищевые добавки для рыбных продуктов // Материалы III международной конференции «Повышение качества рыбной продукции стратегия развития рыбопереработки в XXI веке».- Кал-д.- 2001.- с.73-74

25. Копыленко Л.Р., Громова В.А., Курлапова JI.A. Новый консервант для икры осетровых рыб // Сб. научных трудов ВНИРО.- Москва.-2000.

26. Королева Н.С. и др. Микробиология продуктов животного происхождения // Пер. с нем. М.: Агропромиздат.- 1985.- 592с.

27. Лазаревский А.А. Техно-химический контроль в рыбообрабатывающей промышленности //М.: Пищепромиздат.- 1961.- 519с.

28. Леванидов И.П., Ионас Г.П., Слуцкая Т.М. Технология соленых, копченых и вяленых рыбных продуктов // М.: Агропроиздат.- 1987.-160с.

29. Левина В.А., Алтуфьева К.А. Некоторые результаты исследования бактериостатического действия прополиса // Результаты исследований и проблемы рыбного хозяйства на водоемах Западной Сибири: Сб. научных трудов ГосНИОРХ, вып.271, т.78.- 1987.

30. Ленинджер А. Основы биохимии. В 3-х т. // Пер. с англ. М.: Мир. -1985.- 1056 с.

31. Ленинджер А. Биохимия, М.: Мир.- 1976.- с. 844

32. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии: Справ, изд. М.: Химия.- 1989.- с.299

33. Люк Э., Ягер М. Консерванты в пищевой промышленности // пер.с нем.: С.-П.- ГИОРД.- 1998.- 255с.

34. Лясковская Ю.Н., Крылова Н.Н., Воловинская В.П. и др. "Применение химических консервантов, антиокислителей, стабилизаторов и ионообменных смол в мясной промышленности"

35. Микрофлора пищевых продуктов // Итоги науки и техники.-Микробиология.- 1989.- т.22.- с.70-87

36. Мудрецова-Висс К.А. // Микробиология.- М.: Экономика.- 1985

37. Мюнх Д., Зауне X., Шрайтер М. и др. / Пер. с нем. Токаря Е.Г. -Микробиология продуктов животного происхождения. // М.: Агропромиздат.- 1985.- 592 с.

38. Патент 248045 ГДР, МКИ А 21 D2/00 Verfahren zur Herstellung um-mantelfer Konservierungsmittel / Farber Ina, Kohler Eva-Maria (ГДР). -№ 2640441. Заявлено 12.06.84; Опубл. 29.07.87.

39. Патент 4670277 СШАб Int. С14 А 23 В 4/02. Increased shell-life for refrigerated fish / E. Brotsky e.a. (США); Stauffer Chemical Co. (США). -Заявлено 16,01.86; Опубл. 2.01.87.

40. Патент 4798729 США, МКИ4 А 23 В 4/14. Method for delaying Clostridium botulinum growth in fish and poultry/Anders Robert I, Cerveny John G., Mielkowski Andrew L. (США). № 120769. - Заявлено 13.11.87; Опубл. 17.01.89.

41. Патент 57-25189 Япония, МКИ А 23 3/34, А 23 В 4/14. Способ сохранения качества пищевых продуктов / Фудзинта Такао, Такакаси Тосикацу (Япония). № 49-105811; Заявлено 13.09.74; Опубл. 28.05.82.

42. Пивоваров Ю.П., Лапенков М.И., Меренюк Г.В. Определитель санитарно-значимых микроорганизмов // Справочник: Кишинев, «Штиинца».- 1982.- 156с.

43. Преображенский Н.А. Химия биологически активных природных соединений // М.: «Химия».- 1970.- с. 25, 457

44. Робертс Г.Р. Безвредность пищевых продуктов // М.: 1986.- с.8-16

45. Росивал Л., Энгст Р., Соколай А. Посторонние вещества и пищевые добавки в продуктах. // М.: Легк. и пищ. пром-сть.- 1982.-264с.

46. Роуз Э. Химическая микробиология // пер. с англ. М.: «Мир», 1971.-294с.

47. Рыбин В.К., Яелицкая Н.Н., Макаров Н.В. Выделение индивидуальных протаминов методом ВЭЖХ из гонад севрюги // Химия природных содединений.- 1986.- №2.- с.252-253

48. Рыбин В.К. Структурно-функциональные свойства протаминов осетровых рыб: Дис. д-ра хим. наук в форме науч. докл.: М., 1992. -50с.

49. СанПиН 2.3.2.560-96 Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов // М., Минздрав России.- 1997.- 269с.

50. Северов К.И., Бинг С. К. Цитохимическое исследование семенников рыб// 1979.- 12.-с. 86-93

51. Семенов Б.Н. Производство биологически активных веществ из отходов промышленной переработки гидробионтов // Кал-д.- 1994. -с. 82-86

52. Скоупс Р. Методы очистки белков // М.: «Мир».- 1985.- 358с.

53. Соловьев В.И. Созревание мяса // М.: «Пищевая пром-ть».- 1966.-338с.

54. Стекольникова JI.И., Горбатов В.М., Казилявичус В.И. Современные способы удлинения сроков хранения мяса с помощью химических консервантов // Обз. информация.- М.: 1984,- Мясная пром-ть.- 37с.

55. Тутельян В.А., Кравченко Л.В. Микотоксины // М.: Медицина.- 1985.-318с.

56. Уитон Ф.У., Лосон Т.Б. Производство продуктов питания из океанических ресурсов. // М.: ВО "Агропромиздат".- 1989.- с. 364376.

57. Хаммер К., Кофф С.// Протамины и гистоны // М.: "Мир". 1961

58. Чернышёва Н. Л., Андреев М.П., Мартынова Е.Т. Характеристикабактерицидных свойств протаминсульфата из молок рыб // Современные технологии обработки морепродуктов. Сб. научных трудов.- Кал-д.- 1998.- с. 78-82

59. Чернышёва Н. Л., Андреев М.П., Мартынова Е.Т. Изменение бактерицидных свойств протаминсульфата из молок рыб // Современные технологии обработки морепродуктов. Сб. научных трудов.- Кал-д.- 1998.- с. 82-84

60. Чернышёва Н. Л., Андреев М.П. Влияние продолжительности и условий хранения молок рыб на антимикробные свойства протаминсульфата // Результаты исследований по повышению качества пищевой продукции. Сб. научных трудов.- Кал-д.- 2000.- с. 35-39

61. Шаробайко В.И. Биохимия холодильного консервирования пищевых продуктов // Учебное пособие, Ленинград.- 1986.- 224с.

62. Шендерюк В.И. Производство слабосоленой рыбы. // М.: Пищевая промышленность, 1976. 175 с.

63. Шлегель Г. Общая микробиология // М.: «Мир», 1987.- 566 с.

64. Штрауб Ф.Б. Биохимия // Будапешт, 1963.- с.52-53

65. Энгельгардт В.А. Гистоны и перенос генетической информации //

66. Пер. с англ. Татарской Р.И.- М.: «Мир».- 1968.-144с.

67. Ямасита X., Иосино Т., Кикути X., и др. Применение экстракта молок из кеты в пищевых продуктах. // Рыб. хоз-во, М.: 1988, №6.-с7

68. Bloch D.P. // Histochemical study of the histones in Salmo salar testes // J. Histochem. Cytochem.,1972, 10, p. 137-143

69. Busch H., Bonner I. // Histones and other nuclear proteins // Nature, 1993, 199, 1170-1178

70. Johns E.W. Studies on histones preparative method for histone fractionation from calf thymus // Biochem.J, 1964, 92,l,p.55-59

71. Ling V., Gordon H.D., Trevithick I.R. // The biosinthesis of protamine in trout testis // Canad. J. Biochem., 1979, 47(1) 51-60

72. Nazrul M.D., Islam, Itakura Т., Motohiro Т., Antibacterial spektra and minimum inhibition concentration of clupeine and salmine// Bull. Japan. Soc. Sci. Fish. 1987. - 50. - p.1705-1708

73. Show S.I., Bligh E.G., Woyewodo A.D. Effect of potassium sorbate application on shelf life of Atlantic cod (Cadus morhua)//Inst Food Sci and Technol. I. 1983. - V. 16.-N4.-P. 237-241.

74. Sofos I.N. at. al. Mode of action of sorbic acid on bacterial cells and spores//Intern. I. Food Microbiol. 1986. - V. 3. - N 1. - P. 1-17.

75. Suberana I.A. and others Protamines and other basic proteins from spermatosoa of molluscs // Biochem.bioph., 1973, 317, 2, p.364-379

76. Fletcher G.C., Murrell W.G. An assessment of the hazard from Clostridium botulinum//!. Food Sci. 1988. - V. 53. - N 2. -P. 349-352, 358.

77. Fish-Plus // Food Engin. 1986. - N 9. - P. 60.

78. Министерство Здравоохранения Российской ФедерацииЖ1. Код формы по СКУЛкол учреждения по Ок'ГТО

79. Медицинская документации Форма ,S*j."03-00-7 \ Утверждено прнкаюч Министерства здравоохранения Российской Федерации от 27.12.2000 .Vj 3SI

80. ГОСУДАРСТВЕННАЯ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА1. РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

81. ГЛАВНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ САНИТАРНЫЙ ВРАЧ

82. Департамент государственного санитарно-эпидемиологического надзоранаименование территории ведомства)тЩл) Цщл кет

83. САНИТАРНО-ЭШЩЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ4*J7799.02.916. Д.002572.05.01 ' от 15.05.2001 г.

84. СанПиН 2.3.2.560-96 "Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов"ч1. W > :1. Kpfill1. J)1. РЩш •ф.1.