На правах рукописи САРАПКИНА Ольга Викторовна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
advertisement
На правах рукописи САРАПКИНА Ольга Викторовна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РЫБООВОЩНЫХ ПРЕСЕРВОВ ИЗ РЫБ ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМОВ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2007 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: Официальные оппоненты: Ведущая организация: доктор технических наук, доцент Иванова Елена Евгеньевна доктор технических наук, профессор Зайко Галина Михайловна; кандидат технических наук, доцент Золотокопова Светлана Васильевна ФОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Министерства сельского хозяйства РФ Защита диссертации состоится 1 марта 2007 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «А», конференц-зал С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета Автореферат разослан 30 января 2007 г. Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук В.В. Гончар 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность темы. Длительный период технология производства пресервов в мире развивалась в направлении совершенствования приемов и способов изготовления продукции из традиционных видов рыб (анчоусовых, сельдевых, лососевых), обладающих способностью созревать в посоле. Снижение уловов традиционных видов рыб, поступающих на производство пресервов, потребовало поиска нового не применяемого ранее для данного вида продукции рыбного и овощного сырья. Использование для производства пресервов слабосозревающих в посоле рыб вызвало необходимость поиска способов активации ферментов их мышечной ткани или внесения эффективных протеолитических ферментов. Существенный вклад в совершенствование технологии производства пресервов внесли В.В. Баль, Н.А. Воскресенский, Е.Е. Иванова, Л.Л. Константинова, Н.М. Купина, И.П. Леванидов, В.П. Лисовая, А.С. Лысова, О.Я. Мезенова, Т.Н. Слуцкая, В.Е. Туватова, Е.И. Черевач, А.П. Черногорцев, В.И. Шендерюк, K. Hjelmeland, J.Koffer, Y. Lida, M. Yamashita. Несмотря на достигнутые успехи в области теории и практики изготовления пресервов из различных видов рыбного сырья в настоящее время остается ряд нерешенных вопросов в технологии производства рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края. В связи с этим, перспективным является совершенствование существующих технологий и разработка новых технологических приемов, позволяющих применять в производстве рыбоовощных пресервов ранее не используемые виды рыб, обитающие во внутренних водоемах Краснодарского края: берш, карп, лещ и толстолобик (пестрый). 1.2 Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы явилось совершенствование технологии производства рыбоовощных пресервов из слабосозревающих в посоле видов рыб внутренних водоемов Краснодарского края, основанное на интенсификации процесса их созревания. В связи с этим, были поставлены и решены следующие задачи исследований: - теоретически обосновать перспективы совершенствования технологии производства рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края; - изучить техно - химические (химический, аминокислотный и жирнокислотный 4 составы) и функциональные (протеолитическая активность) свойства мышечной ткани рыб внутренних водоемов Краснодарского края; - выявить и оценить влияние ферментного препарата Sal Intensor ЕС протеолитического действия на скорость созревании рыбоовощных пресервов; - теоретически и экспериментально обосновать эффективность активации протеазного комплекса капусты белокочанной воздействием ЭМП НЧ; - исследовать перспективность включения в состав рыбоовощных пресервов капусты белокочанной, обработанной ЭМП НЧ, как источника активированного комплекса протеаз; - разработать рецептуры новых сбалансированных по химическому составу рыбоовощных пресервов; - усовершенствовать технологию рыбоовощных пресервов из слабосозревающих в посоле рыб внутренних водоемов Краснодарского края; - оценить пищевую и биологическую ценность, нутриентную сбалансированность новых видов рыбоовощных пресервов; - определить сроки хранения новых видов рыбоовощных пресервов и разработать способы их увеличения при существенном снижении количества вносимого консерванта; - разработать техническую документацию на новые виды рыбоовощных пресервов; - апробировать в опытно-промышленных условиях предприятий Краснодарского края разработанные технологические приемы, рецептуры и технологию производства рыбоовощных пресервов; - оценить экономическую эффективность использования усовершенствованной технологии. 1.3 Научная новизна работы. Впервые установлена возможность применения, определены способы и режимы воздействия ЭПМ НЧ на активность протеазного комплекса капусты белокочанной. Достоверность выдвинутой гипотезы о влиянии низкочастотного электромагнитного поля на увеличение активности щелочной и кислой протеаз капусты белокочанной, подтверждена теоретическими и экспериментальными данными. 5 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность применения принципиально новых способов интенсификации и регулирования процессов созревания пресервов из слабосозревающих видов рыб, за счет введения в рецептуры капусты белокочанной, как источника активированных ЭМП НЧ растительных протеаз и ферментного препарата Sal Intensor ЕС протеолитического действия. На основании выполненных исследований химического, жирнокислотного и аминокислотного составов рыб внутренних водоемов Краснодарского края: берша, карпа, леща и толстолобика пестрого получены новые данные, подтверждающие высокую пищевую ценность изучаемых видов рыб. Впервые получены и обобщены новые экспериментальные данные о степени протеолитической активности ферментов мышечной ткани рыб – берша, карпа, леща, толстолобика (пестрого) в зависимости от вида и сезона вылова. Установлена высокая пищевая и биологическая ценности разработанных рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края. Показано, что применение разработанной бактерицидной упаковки и способа стабилизации соусов и заливок пресервов, позволяет увеличить при производстве рыбоовощных срок их хранения в 1,5-1,8 раза при значительном снижении количества традиционно вносимого консерванта (до 60%). Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения РФ №2133212, №2210286 и №2208367, тремя решениями о выдаче патентов РФ на изобретения по заявкам № 2006100457/13, №2006100451/13 и № 2006100452/13. 1.4 Практическая значимость работы заключается в совершенствовании технологии производства рыбоовощных пресервов из слабосозревающих рыб внутренних водоемов Краснодарского края на примере берша, карпа, леща и толстолобика (пестрого) за счет использования различных приемов интенсификации процесса их созревания. С учетом полученных данных о протеолитической активности ферментов мышечной ткани слабосозревающих видов рыб, разработан способ их активации с введением в рецептуру рыбоовощных пресервов капусты белокочанной 6 как источника комплекса протез, позволяющего регулировать процесс созревания. Разработана и утверждена техническая документация (ТУ, ТИ) на три вида рыбоовощных пресервов: ТУ 9160-178-04801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в горчичном соусе», ТУ 9160-17904801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в масле» и ТУ 9160-180-04801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в маринаде». 1.5 Реализация результатов исследования. На основании результатов выполненных исследований автором усовершенствована технология производства рыбоовощных пресервов, реализация которой осуществлена в рыбоперерабатывающем цехе ООО «Морские экологические системы» (г. Темрюк) и в ОАО «Краснодарский рыбозавод» (г. Краснодар). Результаты исследований используется в лекционном курсе и лабораторном практикуме по дисциплине «Сырье и материалы рыбной промышленности» для студентов специальности 260302. 1.6 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры Технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ (г. Краснодар, 2000-2006 гг.); Всероссийской студенческой научной конференции «Студенты России - пищевой промышленности XXI века» (г. Краснодар, 1998 г.); научно-практической конференции молодых ученых «Развитие социально-культурной сферы Северо-Кавказского региона» (г. Краснодар, 2000 г.); Международной научно-практической конференции «Продовольственная индустрия Юга России» (г. Краснодар, 2000 г.); Международной научной конференции «Прогрессивные пищевые технологии ; Международной научнопрактической конференции «Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья растительного и животного происхождения (г.Краснодар, 2001 г.); научно-практической конференции «О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года» (г. Москва, 2004 г.); Всероссийской научнопрактической конференции «Пищевая промышленность: интеграция науки, 7 образования и производства» (г. Краснодар, 2005 г.) и научно-практической конференции «Развитие инвестиционных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения» (г. Краснодар, 2006 г.). 1.7 Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 научных работ, 1 монография, а также получено 3 патента РФ на изобретения и 3 решения о выдаче патентов РФ на изобретения. 1.8 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора патентно-информационной литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений. Материал изложен на 147 страницах компьютерного текста, содержит 32 таблицы и 27 рисунков. Библиография включает 185 источников, в т.ч. 30 - иностранных авторов. 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Объекты исследований. В соответствии с поставленной целью и задачами диссертационной работы в качестве объектов исследований использовали виды рыб, вылавливаемые во внутренних водоемах Краснодарского края: берш (Stizostedion volgensis), карп (Cyprinus carpio L.), лещ (Abramis brama), толстолобик пестрый (Aristichthys nobilis Rich), соответствующие по качеству требованиям действующей технической документации; капусту белокочанную (Brassica oleraceae convar capitata L.) сортов, районированных в Краснодарском крае; ферментный препарат Sal Intensor ЕС с протеолитической активностью 2 ПЕ/г; новые виды рыбоовощных пресервов. 2.2 Методы исследований. Программно - целевая модель исследований представлена на рисунке 1. Исследования и экспериментальная части работы выполнены на кафедре Технологии мясных и рыбных продуктов Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ), ФГУ «Краснодарский ЦСМ», ОАО Компания «Кубаньптицепром», ИЦ «ВНИИСагропродукт», и на рыбоперерабатывающих предприятиях Краснодарского края. 8 Обзор патентно-информационной литературы по проблеме производства рыбных пресервов Современные представления о биохимических и микробиологических изменениях в соленой рыбе Использование современных способов интенсификации технологических процессов Традиционные методы регулирования процесса созревания рыбы Формирование цели и задач исследований Исследование техно-химических и функциональных свойств рыб внутренних водоемов Изучение протеолитической активности ферментов мышечной ткани рыб внутренних водоемов Краснодарского края Исследование возможности регулирования процесса созревания пресервов из слабосозревающих видов рыб под воздействием: Ферментнного препарата Протеаз капусты белокочанной , Изучение техно-химических свойств некоторых видов рыб внутренних водоемов Краснодарского края Химический состав Аминокислотный состав Жирнокислотный состав рН среды Разработка рецептур и совершенствование технологии рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края Оценка пищевой, биологической ценности и безопасности новых видов пресервов Разработка способа увеличения сроков хранения новых видов рыбоовощных пресервов Разработка технической документации Расчет экономической эффективности Практическая реализация результатов Рисунок 1 – Программно-целевая модель исследований В работе применены современные общепринятые методы химических, биохимических, микробиологических и органолептических исследований. 9 Активность комплекса кислых пептидгидролаз мышечной ткани определяли при рН 3,5-9,2 и при естественном значении рН для мышечной ткани рыб (Шендерюк В.И., 1973, 1983), относительную биологическую ценность готовых рыбоовощных пресервов исследовали с использованием тест – организма Tetrachymena Pyriformis. Воздействие на протеазный комплекс белокочанной капусты электромагнитным полем (ЭМП НЧ) проводили на установке, сконструированной М.Г. Барышевым и Г.П. Ильченко (КГУ, г. Краснодар). Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с помощью компьютерных программ MathCAD II Eterprise Edition, Microsoft Excel при доверительной вероятности 95%. 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1 Исследование техно - химических и функциональных свойств рыб внутренних водоемов Краснодарского края. 3.1.1 Изучение химического, аминокислотного, жирнокислотного составов мышечной ткани рыб внутренних водоемов Краснодарского края. В таблице 1 представлены результаты исследований химического состава рыб внутренних водоемов Краснодарского края в зависимости от вида рыбы и сезона вылова. Таблица 1 – Химический состав рыб внутренних водоемов Краснодарского края в зависимости от их вида и сезона вылова минеральные вещества Осень Карп Лещ Толстолобик пестрый Берш Карп Лещ Толстолобик пестрый Берш липиды Весна Вид рыбы белок Сезон вылова вода Содержание, % Энергетичес кая ценность, ккал/100 г 78,65±1,01 75,40±0,63 16,90±0,18 18,00±0,10 3,10±0,11 5,10±0,28 1,33±0,07 1,30±0,01 95,50±1,7 117,96±13,67 74,50±0,38 17,23±0,68 6,63±0,72 1,20±0,01 128,20±1,7 79,30±0,28 76,7±2,22 74,39±3,00 18,40±0,11 17,10±0,68 18,30±0,10 0,88±0,23 4,63±0,48 5,90±0,17 1,20±0,01 1,25±0,03 1,30±0,04 81,52±1,6 109,88±3,32 126,30±2,4 74,03±1,42 16,30±0,25 8,12±0,28 1,30±0,05 138,33±1,7 78,10±3,01 19,10±0,10 1,10±0,28 1,20±0,01 86,30±0,9 Анализ данных таблицы 1 показывает, что берш, карп, лещ, толстолобик (пестрый) относятся к белковым рыбам. Содержание белка в мышечной ткани исследуемых рыб в среднем составляет от 16,30% до 19,10 %. Содержание липидов у 10 исследуемых видов рыб Краснодарского края зависит как от вида рыбы, так и от сезона вылова. По общему содержанию липидов мышечная ткань толстолобика значительно превосходит берша, карпа, леща (от 6,63 до 8,12%) и, соответственно, имеет более высокую энергетическую ценность. Согласно представленным данным, берш в зависимости от сезона вылова содержит 78,10-79,30 % воды, 0,88-1,10 % липидов и 18,40-19,10 % белка, энергетическая ценность – 81,52 – 86,30 ккал/100г. В мышцах карпа содержится: белка 16,90-17,10 %, липидов-3,10-4,63 %, минеральных веществ - 1,25-1,33 %, энергетическая ценность – 95,5 -109,88 ккал/100г. В мышцах леща содержится: белка - 18,00-18,30 %, липидов-5,10-5,90 %, минеральных веществ -1,30 %, энергетическая ценность – 117,96 -126,30 ккал/100г. Анализ аминокислотного состава исследуемых видов рыб показал, что белки их мышечной ткани содержат все незаменимые аминокислоты. Количественное содержание незаменимых аминокислот как в сумме, так и отдельно взятых различается в зависимости от вида рыбы и колеблется от 45,1 до 82,3г на 100г белка. Скор всех незаменимых аминокислот выше 100 %, лимитирующих аминокислот не выявлено, белок является полноценным. Установлен высокий уровень содержания мононенасыщенных (до 45,51 %) и полиненасыщенных (до 22,42 %) жирных кислот в липидах мышечной ткани изучаемых видов рыб, а также отмечены колебания в количественном содержании жирных кислот в зависимости от сезона вылова. 3.1.2 Изучение протеолитической активности ферментов мышечной ткани рыб внутренних водоемов Краснодарского края в зависимости от вида рыбы и сезона вылова. Для изучения протеолитической активности мышечной ткани рыб был проведен ряд экспериментов по определению активности комплекса кислых пептидгидролаз (КПГ) мышечной ткани рыб при рН мышечного сока 6,6-6,7. Выявлена зависимость активности протеолитических ферментов рыб внутренних водоемов Краснодарского края (берша, карпа, леща и толстолобика пестрого) от вида рыбы и сезона вылова (рисунок 2). Установлено, что активность протеолитических ферментов мышечной ткани изучаемых видов рыб зависит в большей степени от вида рыбы и в меньшей степени от сезона вылова. 11 0,15 Активность 0,1 КПГ мышечной ткани, ед/г 0,05 0 1 2 Виды рыб 3 4 5 Виды рыб осеннего вылова Виды рыб весеннего вылова Рисунок 2 – Активность протеолитических ферментов мышечной ткани рыб при рН мышечного сока 6,6 - 6,7. 1 - скумбрия (представлена для сравнения), 2 - толстолобик (пестрый), 3 - берш, 4 - лещ, 5 - карп. Как видно из рисунка 2, активность комплекса пептидгидролаз (КПГ) мышечной ткани таких рыб, как карп, лещ, толстолобик пестрый при рН мышечного сока (6,6-6,7), как в весенний, так и в осенний периоды лова имеют низкие значения 0,02-0,06 ед/г. Низкую активность протеолитических ферментов мышечной ткани подтверждают и результаты исследований динамики буферной емкости азотсодержащих веществ в процессе посола. При посоле пестрого толстолобика массой 0,6-1кг, выловленного в осеннее время года, в тузлуке плотностью 1,2 г/см3 при температуре 0 - плюс 50С, даже через 40 суток буферность составляла менее 40 градусов. Немного выше активность протеолитических ферментов у берша (0,08 ед/г), (особенно осеннего вылова), хотя и значительно ниже, чем у традиционно применяемых для производства пресервов видов рыб, например у скумбрии (0,13 ед/г) (рисунок 2). 3.1.3 Изучение влияния рН среды на изменение протеолитической активности КПГ мышечной ткани рыб. Из литературных источников известно, что одним из основных свойств протеолитических ферментов является их способность проявлять максимальную активность при определенном значении рН среды. 12 Изучение влияния рН среды на активность пептидгидролаз мышечной ткани толстолобика пестрого проводили при значениях рН: 3,56; 4,01; 6,86; 9,18 (рисунок 3). Активность КПГ мышечной ткани, ед/г 3,56 0,08 4,01 6,86 0,07 9,18 0,06 0,098 0,056 0,14 0,08 0,065 0,037143 0,05 0,028571 0,353 1,4 0,8 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 3,56 4,01 6,86 9,18 рН среды Рисунок 3 – Зависимость активности КПГ мышечной ткани толстолобика (пестрого) от рН среды. Оптимальное значение рН для мышечных пептидгидролаз толстолобика близко к 4,01, при этом ферментативная активность составляет 0,08ед/г (рисунок 3). Поэтому можно предположить, что использование таких технологических приемов и способов, которые позволят при производстве пресервных изделий сместить значение рН среды в кислую сторону, будет способствовать увеличению активности ферментативной системы мышечной ткани рыб внутренних водоемов Краснодарского края. 3.2 Исследование возможности регулирования процесса созревания пресервов из слабосозревающих видов рыб. 3.2.1 Изучение влияния вводимого ферментного препарата на скорость процесса созревания рыбоовощных пресервов. В ходе эксперимента была подготовлена партия слабосоленого филе берша и скумбрии (для сравнения) специального посола с добавлением в процессе посола различных дозировок протеолитического ферментного препарата Sal Intensor ЕС. Из литературных данных известно о использовании данного ферментного препарата в производстве пресервов из сельди, скумбрии. Динамика буферной емкости и азота свободных аминогрупп белка мышечной ткани исследуемых видов рыб при созревании и хранении представлена на рисунках 4,5. 350 300 250 200 180 160 Буферность, град. Буферность,град. 13 Ряд1 Ряд2 150 100 50 0 Ряд3 140 120 Ряд1 100 Ряд2 80 Ряд3 60 40 20 0 30 60 90 120 30 60 90 120 Продолжительность хранения, сутки Продолжительность хранения, сутки а б Ряд 1 – без ферментного препарата (контроль) Ряд 2 - с добавлением 3% ферментного препарата Ряд 3 - с добавлением 5% ферментного препарата Рисунок 4 – Изменение буферной емкости пресервов из скумбрии (а) и берша (б) в процессе хранения Как следует из рисунка 4, буферная емкость пресервов из берша и скумбрии увеличивается в течение всего срока хранения опытных образцов (в среднем на 80 90%). 400 114 150 308 288 1 218 222 312 312 2 30 60 90300 120 274 272 427 3 Азот свободных аминогрупп, мг% Азот свободных аминогрупп, мг% 30 60 450 90 120 1 350 2 300 3 250 200 150 100 50 250 76 111 116 116 1 181 147 189 188 2 134 264 274 1 3 2 200 3 150 100 50 0 0 30 60 90 30 120 Продолжительность хранения, сутки а 60 90 120 Продолжительность хранения, сутки б 1 - без ферментного препарата (контроль) 2 - с добавлением 3% ферментного препарата 3 - с добавлением 5% ферментного препарата Рисунок 5 – Накопление азота свободных аминогрупп в белковой части мышечной ткани пресервов из скумбрии (а) и берша (б) в процессе хранения Рост значений показателя буферной емкости мышечной ткани рыбы при хранении свидетельствует о происходящих в ней процессах созревания. Анализ данных представленных на рисунках 4 и 5 свидетельствует о том, что ферментный препарат Sal Intensor ЕС значительно ускоряет процесс созревания слабосоленого 14 филе берша, толстолобика (пестрого) и скумбрии (взятой для сравнения). Пресервы, приготовленные с добавлением ферментного препарата Sal Intensor ЕС в количестве 5% характеризовались нежной консистенцией, но неравномерной по толщине рыбы, повышенной размягченностью поверхностных слоев мяса, наличием специфического вкуса. Пресервы, приготовленные с добавлением ферментного препарата в количестве 3% имели нежную консистенцию, приятный внешний вид с маслянистой поверхностью (за счет выделения жира), вкус и запах, свойственный созревшей рыбе данного вида. Созревание пресервов отмечено при достижении азота свободных аминогрупп в мясе берша - 130 - 200мг %, скумбрии 220 - 280мг %, толстолобика (пестрого) – 120 – 180мг %, буферной емкости – 100 – 120 град., 150-190 град., 90110 град. соответственно. Таким образом, проведенные исследования применения протеолитического ферментного показывают возможность препарата Sal Intensor ЕС при производстве пресервов из филе рыб внутренних водоемов Краснодарского края. 3.2.2 Исследование влияния протеазного комплекса капусты белокочанной на скорость процесса созревания рыбоовощных пресервов. Из литературных данных известно, что белокочанная капуста содержит протеазный комплекс, представленный щелочной и кислой протеазами. Активность щелочной протеазы белокочанной капусты составляет 0,360 усл.ед., кислой протеазы – 0,044 усл.ед. (Ксенз М.В., 2002). Капуста белокочанная Brassica oleraceae convar. capitata является сырьем ресурсодоступным, с возможностью использования круглый год. Районированные на Кубани сорта капусты – Атлета, Казачок, Карамба, Колобок, Кубаночка, Орбита, Чародей, Экстра богаты витаминами С, В1 и В2, РР, белками, углеводами и пектином. Для экспериментов был выбран сорт капусты белокочанной «Кубаночка». Была выдвинута гипотеза возможности повышения активности протеазного комплекса капусты белокочанной воздействием ЭПМ НЧ. В ходе исследования изменения протеазного комплекса капусты при обработке электромагнитным полем низкой частоты, выявлено некоторое возрастание активности кислой и щелочной протеаз, что послужило основанием для разработки способа повышения активности 15 протеаз белокочанной капусты. В таблице 2 представлены результаты изменения протеазного комплекса капусты белокочанной в зависимости от частоты воздействия электромагнитного поля низкой частоты. Таблица 2 – Изменение протеазного комплекса капусты белокочанной при обработке электромагнитным полем низкой частоты Частота обработки ЭМП, Активность щелочных Активность кислых Гц протеаз, усл.ед протеаз, усл.ед До обработки 0,360 0,044 2,8 0,431 0,045 3,0 0,459 0,052 19,6 0,464 0,052 14,2 0,492 0,078 38,8 0,451 0,050 39,2 0,459 0,055 Как видно из таблицы 2 активность кислых и щелочных протеаз зависит от частоты обработки при одинаковом времени воздействия (40мин.). Наилучшие результаты получены при частоте ЭМП 14,2 Гц, активность щелочных протеаз белокочанной капусты повышается на 36,7 %, активность кислых протеаз на 77,3 %. Отмечена зависимость степени возрастания активности протеазного комплекса капусты белокочанной от продолжительности обработки ЭМП НЧ. Результаты проведенных исследований показывают, что обработка кочанов белокочаной капусты при частоте 14,2Гц в течение 40мин двукратно (по 20 мин) с интервалом 30 мин позволяет в наибольшей степени повысить активность щелочных с 0,360 до 0,492 усл. ед. и кислых протеаз с 0,044 до 0,078 усл.ед. Обработанную ЭМП НЧ капусту белокочанную, целенаправленно вводили в рецептуры для ускорения процесса созревания рыбоовощных пресервов из слабосозревающих видов рыб (карп, лещ). Измельченную капусту добавляли в фарш из исследуемых видов рыб в количестве 10 и 15 %. Процесс созревания пресервов исследовали по изменению объективных показателей степени созревания – содержанию азота свободных аминогрупп и буферной емкости (рисунок 6). Пресервы с добавлением капусты в количестве 15% характеризовались в хранении значительной скоростью гидролиза белковых веществ. Через 30 дней хранения буферная емкость составила 115 град. 35 50 57 60 1 66 92 90 121 2 113 110 122 162 3 1 2 3 200 Азот свободных аминогрупп, мг% Буферность, град 16 30 60 300 90 120 250 30 300 60 90 250120 60 95 100 100 1 200 150 165 131 173 172 2 118 248 258 1 2 3 3 150 100 100 50 0 30 60 90 120 Продолжительность хранения, сутки а 50 0 30 60 90 120 Продолжительность хранения, сутки б 1 – (контроль) 2 – с добавлением 10% капусты 3 - с добавлением 15% капусты Рисунок 6 – Изменение буферности (а) и азота свободных аминогрупп (б) пресервов в процессе хранения Пресервы имели нежную консистенцию, приятный внешний вид, вкус, запах свойственные созревшей рыбе. В контрольном образце органолептические показатели не соответствовали созревшей рыбе даже через 4 месяца хранения (буферная емкость составила 60 град.). Таким образом, можно предположить, что подобные различия в скорости гидролиза белковых веществ в пресервах связаны как с воздействием комплекса протеаз капусты белокочанной, так и собственного комплекса протеолитических ферментов. 3.3 Разработка рецептур и совершенствование технологии производства рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края 3.3.1 Разработка рецептур рыбоовощных пресервов. Рецептурный состав пресервов из филе рыб (в виде филе-кусочков и филе-ломтиков), сбалансированных по химическому с помощью компьютерной программы моделирования продуктов с заданным составом Generic 2,0 представлен в таблице 3. составу, полученных 17 Таблица 3 – Рецептуры рыбоовощных пресервов на 1000 уч. банок, кг Наименование Пресервы в горчичном Пресервы в Пресервы в компонентов соусе масле маринаде Филе рыб: берш и 159,59 147,15 154,77 толстолобик пестрый Гарнир Овощи (маринованные): огурцы 37,25 16,65 зеленый горошек 25,52 27,87 лук репчатый 21,30 30,57 22,71 капуста квашеная 22,52 21,88 22,33 оливки 20,56 10,58 пастернак 21,84 16,82 7,64 Соус СО2-экстракты 0,01 0,01 0,01 Соль поваренная 13,48 13,60 12,52 Сахар-песок 15,35 16,54 12,08 Юглон 0,55 0,55 0,55 Кислота уксусная 1,15 1,14 Горчица 11,05 Оливковое масло 61,10 Вода 35,20 45,85 Сок квашеной капусты 15,09 19,65 Представленные рецептуры сбалансированы по химическому составу и соответствуют функции желательности Харрингтона со значением 0,87 с оценкой «хорошо». В таблице 4 представлены рецептуры формованных пресервов из мышечной ткани карпа и леща. Таблица 4 – Рецептуры рыбоовощных формованных пресервов на 1000 уч. банок, кг Компоненты Карп, лещ (полуфабрикат) Гидролизат Морковь красная (бланш.) Лук репчатый (обжаренный) Формованные изделия «Кубанские» 156,29 30,75 15,93 11,33 Формован Формованн ные ые изделия изделия «Празднич «Карасунные» ские» 143,85 30,75 - 151,47 30,75 29,77 19,46 Формован ные изделия «Студенческие» 141,63 30,75 37,08 12,08 18 Тыква (бланш.) Перец сладкий (бланш.) Каррагинан 2,10 Курага (бланш.) 16,78 Капуста белокочанная 23,44 (обраб. ЭМП НЧ) Молоко сухое 5,88 Выход изделий, с учетом 5% 262,5 потерь на фасование Соус 91,88 Оригинальные рецептуры соусов содержат 42,34 16,35 1,75 - Продолжение таблицы 4 11,74 2,45 2,10 - 21,58 22,72 21,24 5,88 5,88 5,88 262,5 262,5 262,5 91,88 91,88 91,88 сок квашеной капусты, СО2- экстракты имбиря, куркумы, майорана, хмеля и хрена. 3.3.2 Совершенствование технологии производства рыбоовощных пресервов. Совершенствование технологии было направлено на интенсификацию процесса созревания, как основного технологического процесса при производстве рыбоовощных пресервов. Технологическая схема представлена на рисунке 7. В процессе созревания пресервов из рыб внутренних водоемов, активации ферментативной системы мышечной ткани рыб достигали целенаправленным введением в состав пресервов свежей капусты белокочанной, обработанной электромагнитным полем, частотой 14,2 Гц, протеолитического ферментного препарата. 3.3.3 Оценка пищевой, биологической ценности и безопасности новых видов рыбоовощных пресервов. Направленное применение растительного сырья при производстве рыбоовощных пресервов позволяет: сбалансировать общий химический и аминокислотный составы, улучшить качественные характеристики готовой продукции, снизить себестоимость вырабатываемой продукции. В рыбоовощных пресервах содержится 8,40 – 11,84% белка, 5,47-11,27% липидов, 3,52-8,82% углеводов. Энергетическая ценность составила 116,89-202,08 ккал на 100 г продукта. Функции желательности Харрингтона по аминокислотному составу составляют 0,940,96, по жирнокислотному составу – 0,83-0,84. Обобщенная функция желательности -0,87. По показателям безопасности пресервы соответствуют установленным требованиям СанПин 2.3.2.1078-01. 19 Рыба мороженая Рыба – сырец, охлажденная Размораживание Мойка t воды 150С Подготовка сырья Разделка на филе Термическая обработка водыводы Ферментный Подготовка препарат сырья Растительные ингредиенты Капуста белокочанная Подготовка сырья Обработка ЭМП НЧ f =14,2 Гц, τ = 40 мин 150С Овощное сырье Посол, t, 10-150С, τ = 12-24 ч Измельчение d 2,5 мм Измельчение, d 3 мм Шинкование Уплотнение и пригнетание Обесшкуривание Подготовка сырья Маринование Порционирование: филе-кусочки филе-ломтики Смешивание с ингридиентами Ферментация τ = 10 -14 дней Отжим сока Фасование 40-45% рыбы Фасование 65% Добавление гарнира 25-30% Заливка соусом или заливкой, 25-35% Заливка соусом или заливкой, 35% Квашеная капуста Сок квашеной капусты Укупоривание Маркирование Бактерицид ная упаковка Упаковка в транспортную тару Созревание, t 0 – + 50С, τ = 10 -14 суток Хранение 6-7 месяцев при t = -8 ÷ 0 Транспортирование Рисунок 7 – Технологическая схема производства рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края 20 В результате контроля за наращиванием биомассы тест-организмом Tetrahimena pyriformis была определена высокая биологическая ценность готового продукта. 3.3.4 Разработка способа увеличения сроков хранения новых видов рыбоовощных пресервов. Проведены исследования по увеличению сроков хранения рыбоовощных пресервов, позволившие увеличить срок хранения в 1,5 - 1,8 раза, при стандартных температурах хранения и снижении консерванта на 60%. С этой целью применен способ стабилизации соусов и заливок, основанный на использовании антиоксиданта, в качестве которого используют препарат, полученный путем последовательного экстрагирования биомассы микромицета Mortierella lignicola и бактерицидная упаковка, изготовленная на основе ориентированного полимера высокого давления, пластификатора в виде жирного масла из семян тмина и антисептика – эфирного масла из семян тмина. В таблице 5 представлены микробиологические показатели новых видов рыбоовощных пресервов при температуре хранения 0 - минус 80С Таблица 5 – Микробиологические показатели рыбоовощных пресервов. Срок хранения, мес. до хранения допустимые уровни, не более 5 2×10 0,5 2×105 1,0 2×105 2,0 2×105 3,0 2×105 4,0 2×105 5,0 2×105 6,0 2×105 7,0 2×105 8,0 2×105 Микробиологические КМАФАнМ, КОЕ/г рыбоовощные пресервы в горчичном соусе в масле в маринаде 4,8х10 4,8х10 4,8х102 1,5х103 1,3х103 1,7х103 1,5х103 1,6х103 1,8х103 2,1х103 2,4х103 2,4х103 2,6х103 2,5х103 2,9х103 3,5х103 3,3х103 3,7х103 4,3х104 4,2х104 4,5х104 5,3х104 5,1х103 5,6х103 6,2х103 6,1х103 6,3х103 1,5×104 1,5х104 1,8х104 показатели коррелируют с органолептическими 2 2 показателями пресервов. В течение 7 месяцев хранения пресервы имели вкус, запах, консистенцию, свойственные созревшему продукту. 3.3.5 Разработка технической документации Разработана техническая документация на три вида пресервов: ТУ 9160-17804801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в горчичном соусе», ТУ 9160-179-04801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних во- 21 доемов в масле» и ТУ 9160-180-04801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в маринаде». 3.3.6 Экономическая оценка предлагаемых технологий рыбоовощных пресервов. Расчетный годовой экономической эффект от использования новой технологии рыбоовощных пресервов составляет 8520 руб. на 1 туб. Выводы 1 Теоретически обоснованы перспективы совершенствования технологии производства рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края: берша, карпа, леща, толстолобика (пестрого). 2 Изучены химический, аминокислотный и жирнокислотный составы мышечной ткани рыб внутренних водоемов Краснодарского края в зависимости от различных факторов. Установлено, что берш, карп, лещ, толстолобик (пестрый) относится к белковым рыбам с высокой пищевой ценностью. Содержание белка изучаемых видов рыб составляет 16,3 - 19,10 %, в белке содержатся все незаменимые аминокислоты, лимитирующие аминокислоты отсутствуют. По содержанию липидов (6,63 % - 8,12 %) толстолобик (пестрый) превосходит берша, карпа, леща. 3 Впервые получены и обобщены новые экспериментальные данные о степени активности комплекса пептидгидролаз (КПГ) мышечной ткани берша, карпа, леща, толстолобика (пестрого). Установлено, что активность КПГ исследуемых видов рыб зависит в большей степени от вида рыбы и в меньшей степени от сезона вылова. Так активность КПГ (ед/г) мышечной ткани рыб составляет: у берша ( 0,055 - 0,07), у карпа ( 0,017 - 0,020), у леща ( 0,019 - 0,025), толстолобика пестрого ( 0,03 - 0,038) соответственно в весенний и осенний периоды лова. 4 Выявлено и оценено положительное влияние ферментного препарата Sal Intensor ЕС протеолитического действия на степень созревания рыбоовощных пресервов в виде филе-ломтиков и филе-кусочков из берша и толстолобика (пестрого) . Установлено, что при использовании Sal Intensor ЕС в количестве 3%, буферная емкость мышечной ткани рыбы увеличивается в течение всего срока хранения опытных образцов ( в среднем на 80-90%). 5 Теоретически и экспериментально обоснована эффективность активации протеазного комплекса капусты белокочанной воздействием ЭМП НЧ при оптимальных режимах (f = 14,2 Гц , τ = 40 мин.), что позволило увеличить активность щелочной протеазы на 36,7 %, кислой протеазы на 77,3 %. 22 6 Выявлена перспективность включения в состав рыбоовощных пресервов капусты белокочанной, как источника активированного комплекса растительных протеаз. Установлено, что при использовании капусты белокочанной в количестве 15% от массы рыбного фарша, скорость прироста азота свободных аминогрупп белка в формованных пресервах из карпа и леща составила 40 мг % в месяц. 7 Разработаны рецептуры рыбоовощных пресервов из рыб внутренних водоемов Краснодарского края, сбалансированные по химическому, аминокислотному и жирнокислотному составам. Степень сбалансированности таких продуктов с учетом функции желательности Харрингтона достигает 0,87 ед., что соответствует оценке «хорошо». 8 Усовершенствована технология производства рыбоовощных пресервов из слабосозревающих видов рыб внутренних водоемов Краснодарского края за счет различных способов активации протеолитических ферментов мышечной ткани. Продолжительность созревания пресервов составляет 10-14 суток. 9 Установлена высокая пищевая и биологическая ценность новых видов пресервов. В рыбоовощных пресервах содержится 8,40 – 11,84 % белка, 5,47-11,27% липидов, 3,52-8,82% углеводов. Энергетическая ценность составила 116,89-202,08 ккал/100 г продукта. Значительное наращивание биомассы тест-организмом Tetrahimena pyriformis показало высокую биологическая ценность готового продукта. 10 Показано, что применение бактерицидной упаковки, стабилизации соусов и заливок при производстве рыбоовощных пресервов, позволяет увеличить срок их хранения в 1,5-1,8 раза при значительном снижении количества вносимого консерванта ( до 60%). 11 Разработана и утверждена техническая документация на рыбоовощные пресервы ТУ 178-04801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в горчичном соусе», ТУ 9160-179-04801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в масле» и ТУ 9160-180-04801346-06 «Рыбоовощные пресервы из рыб внутренних водоемов в маринаде». 12 Усовершенствованная технология и новые рецептуры рыбоовощных пресервов с высокими органолептическими показателями апробированы в условиях рыбоперерабатывающего цеха ООО «Морские экологические системы» (г.Темрюк) и ОАО «Краснодарский рыбзавод (г.Краснодар). 23 13 Экономический эффект от внедрения новой технологии производства рыборастительных пресервов в условиях ОАО «Краснодарский рыбзавод» составляет 8520 руб. на 1 туб готовой продукции. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1 Касьянов Г.И., Сарапкина О.В., Белоусова С.В. Нанобиотехнология переработки рыбного сырья. – Монография. – Краснодар: КубГТУ, КрасНИИРХ, 2006.–151 с. 2 Расулов Э.М., Шихалиев С.С., Сарапкина О.В. и др. Рыба и нерыбные объекты промысла в рационах питания // Пищевая промышленность, №1, 2003.– С.53. 3 Сарапкина О.В., Иванова Е.Е., Применение ферментных препаратов для ускорения созревания рыб // Известия вузов. Пищевая технология, №4, 2006. - С. 5861. 4 Черный О.М., Сарапкина О.В., Маркелов А.В. Бактерицидная тара нового поколения .– Прогрессивные пищевые технологии – третьему тысячелетию: Материалы международной научной конференции. – Краснодар, 2000. - С. 85-86. 5 Сарапкина О.В., Р.В. Ерин, Ю.А. Коваленко Технологические аспекты производства рыбоовощных гидролизатов.- В сб. матер.международной научнопрактической конф. «Продовольственна индустрия Юга России», - Краснодар, 2000.С.43. 6 Максюта И.В., Расулов Э.М., Сарапкина О.В. Разработка продуктов питания с использованием рыбных гидролизатов. - В сб. научных трудов КубГТУ «Совершенствование технологии переработки сырья животного и растительного происхождения».- Краснодар: КубГТУ, 2002.-С. 52-53. 7 Кизим И.Е., Сарапкина О.В., Соколова Н.А. Экологически чистые СО2экстракты из пряного и ароматического сырья. - В сб. научных трудов КубГТУ «Совершенствование технологии переработки сырья животного и растительного происхождения».- Краснодар: КубГТУ, 2002.- С.92. 8 Сарапкина О.В., Иванова Е.Е., Сарапкина С.В. Особенности ферментолиза пресноводных рыб. - В сб. докл. научно-практ. конф. «О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года».- М.: ВНИРО, 2004.- С.227-228. 9 Сарапкина О.В., Иванова Е.Е., Сарапкина С.В. Исследование протеолитической активности ферментов мышечной ткани рыбы. – В сб. докл. научно-практ. конф. «О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года».- М.: ВНИРО, 2004.- С.228-229. 10 Сарапкина О.В. Метод контроля степени протеолиза рыбного сырья.- В сб. научных трудов КНИИХП «Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции».- Краснодар: КНИИХП, 2005.С.161-163. 11 Иванова Е.Е.,Сарапкина О.В., Изменение растворимости белков мышечной ткани пиленгаса в процессе холодильного хранения. - В сб. матер. Всерос. научнопракт. конф. «Пищевая промышленность: Интеграция науки, образования и произ- 24 водства». - Краснодар: КубГТУ, 2005.-С. 221-222. 12 Иванова Е.Е., Сарапкина О.В., Фомич Д.П. Влияние воздействия низкочастотного электромагнитного поля на микрофлору рыбного сырья. - В сб. матер. Всерос. научно-практ. конф. «Пищевая промышленность: Интеграция науки, образования и производства». - Краснодар: КубГТУ, 2005.-С. 222-223. 13 Сарапкина О.В., Иванова Е.Е. Перспективы использования рыб внутренних водоемов Краснодарского края в технологии производства рыборастительных пресервов. - В сб. научных трудов КНИИХП «Развитие инвестиционных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения».- Краснодар: КНИИХП, 2006.-С.26-27. 14 Патент РФ 2133212, МПК В 65Д 85/00 Упаковочный материал для пищевых продуктов/ Г.И. Касьянов, А.В.Маркелов, Е.Е. Касьянов, О.В. Сарапкина, О.В. Муссатова. Заявка № 98106149/13. Заявл. 06.04.1998. Опубл. 20.07.99. Бюл. № 20. 15 Патент РФ 2208367, МПК А 23 L 3/3463, 3/00; С 12 Р 1/02. Способ стабилизации пищевых продуктов / О.И. Квасенков, Т.А. Васильева, О.В. Кузнецова, Г.И. Касьянов, О.В. Сарапкина. Заявка № 2001123912/13. Заявл. 29.08.2001. Опубл. 20.07.03. Бюл. № 20. 16 Патент РФ 2210286, МПК А 23 L 3/3463, 3/00; С 12 Р 1/02. Способ стабилизации пищевых продуктов / Т.А. Васильева, О.И. Квасенков, О.В. Кузнецова, Г.И. Касьянов, О.В. Сарапкина. Заявка № 2001123911/13. Заявл. 29.08.01. Опубл. 20. 08.03. Бюл. №23 17 Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2006100457/13 от 13.01.2006. Способ производства рыбоовощных пресервов в горчичном соусе / О.И. Квасенков, О.В. Сарапкина, С.В. Сарапкина, Г.И. Касьянов, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич. 18 Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2006100451/13от 13.01.2006. Способ производства рыбоовощных пресервов в масле / О.И. Квасенков, О.В. Сарапкина, С.В. Сарапкина, Г.И. Касьянов, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич. 19 Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2006100458/13 от 13.01.2006. Способ производства рыбоовощных пресервов в маринаде / О.И. Квасенков, О.В. Сарапкина, С.В. Сарапкина, Г.И. Касьянов, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич.