На правах рукописи ФОМИЧ Дмитрий Павлович РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНОГО СО

На правах рукописи
ФОМИЧ Дмитрий Павлович
РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНОГО СО2-ЭКСТРАКТА
В МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕСЕРВОВ ИЗ
ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ
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 – 2010
2
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет»
Научный руководитель:
Официальные оппоненты:
Ведущая организация:
доктор технических наук, профессор
Иванова Елена Евгеньевна
доктор технических наук
Абрамова Любовь Сергеевна;
кандидат технических наук
Бредихина Виктория Анатольевна
ОАО «Краснодарский НИИ рыбного
хозяйства»
Защита диссертации состоится 17 июня 2010 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. Г, ауд. Г-251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского
государственного технологического университета
Автореферат диссертации размещен на сайте КубГТУ: www.kubstu.ru
Автореферат разослан 17 мая 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук
В.В. Гончар
3
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Качество и безопасность пищевых продуктов остается одной из главных проблем современной пищевой индустрии. В связи с этим одним из направлений решения данной проблемы является создание новых, безопасных, органолептически привлекательных продуктов здорового питания, удовлетворяющих потребностям организма человека в полноценном белке, витаминах, минеральных веществах, полиненасыщенных жирных кислотах.
Одним из таких перспективных направлений переработки являются пресервы
из двустворчатых моллюсков с добавлением растительных ингредиентов и СО2-экстрактов.
СО2-экстракты из одного или смеси растительного сырья в настоящее время
широко используются в промышленности и общественном питании как вкусоароматические добавки.
Существенный вклад в развитие теории и практики получения и применения
биологически активных веществ из сырья двуокисью углерода внесли известные
ученые и специалисты: Б.С. Алаев, А.Г. Александров, В.Э. Банашек, Г.И. Касьянов, Е.П. Кошевой, Б.И. Леончик, А.В. Пехов, Т.К. Рослякова, Z. Djarmati, D. Gerard, E. Stahl и др., работы которых были посвящены исследованию СО2-экстрактов
из сырья растительного происхождения и технологии их получения.
Проблемами производства пресервов занимались известные ученые и специалисты: Л.С. Абрамова, М.П. Андреев, С.А. Артюхова, Е.Е.Иванова, О.Я. Мезенова,
И.А. Палагина, В.И. Шендерюк, K. Hjelmeland, Y. Lida J. Koffer.
Однако работы этих ученых большей частью посвящены решению проблем
производства пресервов из рыбного сырья. В связи с этим, весьма перспективной и
актуальной является работа по созданию технологии производства пресервов из двустворчатых моллюсков с растительными ингредиентами и композитным СО2-экстрактом из растительного сырья и морепродуктов, позволяющим не только повысить
микробиологическую безопасность, но и обогатить готовую продукцию полиненасыщенными жирными кислотами и жирорастворимыми витаминами.
Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана НИР кафедры Технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ «Биотехнологические, физические, физико-химические и энергоинформационные способы обработки сырья
4
животного и растительного происхождения» (№1.4.06-10, 2005-2009гг.).
1.2 Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлась разработка и применение композитного СО2-экстракта в малоотходной технологии пресервов из двустворчатых моллюсков. В связи с этим решали следующие задачи:
- проанализировать химический состав растительного сырья, содержащего вещества ингибирующие микрофлору, для получения композитного СО2-экстракта;
- теоретически обосновать выбор, исследовать и проанализировать химический
состав растительных компонентов, входящих в рецептуры пресервов и позволяющих
повысить пищевую ценность готового продукта;
- разработать режимы обработки низкочастотным электромагнитным полем
растительных ингредиентов, используемых в производстве пресервов из мидии черноморской;
- изучить размерно-массовый, химический, аминокислотный и жирнокислотный составы мышечной ткани кондиционного и некондиционного моллюска (мидии
черноморской, устрицы черноморской, кунеарки корнеа), а так же отходов от разделке их мышечной ткани.
-
теоретически
обосновать
эффективность
и
найти
математическую
зависимость параметров процесса СО2-экстракции мышечной ткани мидии
черноморской;
- разработать режимы и технологию получения СО2-экстракта из мышечной
ткани некондиционного моллюска и отходов, образующейся при переработке мидии
и изучить его качественные показатели;
- разработать рецептуру и технологию производства комбинированного (композитного) СО2-экстракта на основе СО2-экстракта из смеси растительного сырья совместно с СО2-экстрактом мышечной ткани мидии черноморской, с целью повышения микробиологической безопасности и обогащения готового продукта полиненасыщенными жирными кислотами и витаминами. Изучить качественные показатели
композитного СО2-экстракта;
- разработать малоотходную технологию новых видов пресервов из растительных ингредиентов, композитного СО2-экстракта и мидии черноморской;
- определить пищевую ценность и сроки хранения новых видов пресервов без
5
применения консервантов;
- разработать техническую документацию на новые виды пресервов и апробировать усовершенствованную технологию в опытно-промышленных условиях предприятий Краснодарского края;
- провести расчет экономической эффективности от внедрения усовершенствованной технологии в условиях предприятий Краснодарского края.
1.3 Научная новизна работы. Теоретически и экспериментально обоснованы
новые технологические решения в производстве пресервов с использованием растительных ингредиентов, композитного СО2-экстракта и черноморских двустворчатых
моллюсков.
Впервые разработан композитный СО2-экстракт на основе комбинации СО2экстракта смеси сырья растительного происхождения из семян амаранта, листьев
грецкого ореха, шишек хмеля, тычинок шафрана и СО2-экстракта мышечной ткани
мидии черноморской.
Получены новые данные по влиянию электромагнитного поля низкой частоты
(ЭМП НЧ) на снижение микробиологической обсемененности растительного сырья
при производстве пресервов, разработаны режимы обработки ЭМП НЧ сырья растительного происхождения, используемого в рецептуре пресервов.
Впервые выявлена целесообразность и эффективность получения СО2-экстракта
из некондиционной мышечной ткани двустворчатых моллюсков, математически описан процесс, разработаны режимы и технология производства СО2-экстракта из мышечной ткани некондиционного моллюска и отходов, образующихся при переработке мидии.
Установлена возможность замены традиционных консервантов, таких как бензоат натрия на композитный СО2-экстракт без снижения сроков хранения.
Разработаны рецептуры и технология новых видов пресервов из двустворчатых
моллюсков с применением растительных ингредиентов и композитного СО2-экстракта.
Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения; RU
2301604, RU 2300998, RU 2301605, RU 2351234, RU 2341127, RU 2343750, RU
2347496; двумя свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ
№2007611317 и №2008612721.
6
1.4 Практическая значимость работы. На основе анализа и обобщения результатов научных и экспериментальных исследований разработан и экспериментально
подтвержден способ производства пресервов из двустворчатых моллюсков с использованием растительных ингредиентов и композитного СО2-экстракта. Разработана и
утверждена техническая документация (ТУ, ТИ) на пресервы из черноморских двустворчатых моллюсков с растительными ингредиентами ТУ 9270-031-02067862-10.
1.5 Реализация результатов исследования. На основании результатов выполненных исследований автором разработана малоотходная технология производства
пресервов, реализация которой осуществлена в рыбоперерабатывающем цехе
ООО «Морские экологические системы» (г. Темрюк). Результаты исследований
используются в лекционном курсе и лабораторном практикуме по дисциплине
«Технология переработки морепродуктов» для студентов специальности 260302.
1.6 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на IV Международной научной конференции «Инновации в науке
и образовании – 2006» (г. Калининград, 2006г.); Всероссийской научно-практической
конференции «Нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального
назначения» (г. Краснодар, 2007г.); V Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (г.
Челябинск, 2007г.); VIII Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (г. Казань, 2007г.); V Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2007» (г. Калининград,
2007г.); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов»
(г. Краснодар, 2008г.).
1.7 Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 18
научных работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 7 патентов РФ на изобретения и 2 авторских свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.
1.8 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора патентно-информационной литературы, экспериментальной части, выводов, списка используемой литературы и приложений. Материал
изложен на 140 страницах компьютерного текста, содержит 50 таблиц, 12 рисунков и
7
4 приложения. Библиография включает 106 источников, в т.ч. 8 – 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 каперсы
(capperis spinosa), лук репчатый (allium cepa), морковь красную (сорта, районированные в Краснодарском крае), черноморских двустворчатых моллюсков: мидию черноморскую (mytilus galloprovincialis), кунеарку корнеа (cunearca cornea), черноморскую
устрицу (ostrea edulis taurica), СО2-экстракт из мышечной ткани мидии черноморской,
композитный СО2-экстракт, новые виды пресервов с растительными ингредиентами,
композитным СО2-экстрактом и мидией черноморской.
2.2 Методы исследований. Исследования и экспериментальная часть работы
выполнены в лабораториях кафедры Технологии мясных и рыбных продуктов Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ), ОАО Компании «Кубаньптицепром», Краснодарского НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции.
В работе применены современные общепринятые методы химических, биохимических, микробиологических и органолептических исследований. Определение
антибактериальной активности композитного СО2-экстракта на количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов проводили по
ГОСТ 10444.15-94. Аминокислотный состав мышечной ткани двустворчатых
моллюсков исследовали по ГОСТ 13496.21.-87 и 13496.22-90. Органолептические
показатели готовых продуктов определяли по методике Вкус Г.А., Родина Т.Г. и
ГОСТ 7631-2008.
Воздействие на сырье растительного происхождения, используемое при
производстве пресервов, низкочастотным электромагнитным полем проводили на
установке, сконструированной М.Г. Барышевым и Г.П. Ильченко.
Достоверность экспериментальных данных и разработку математической модели
СО2-экстракции мышечной ткани мидии черноморской оценивали методами математической статистики с помощью компьютерных программ MathCAD II Eterprise Edition, Microsoft Excel при доверительной вероятности  95%.
Программно-целевая модель исследований представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Программно-целевая модель исследований
8
9
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование химического состава сырья, используемого при производстве композитного СО2-экстракта. Разработанные композитный СО2-экстракт
представляет собой смесь двух видов экстрактов: экстракт из смеси сырья растительного происхождения и экстракт из мышечной ткани мидии черноморской.
Критерием выбора растительного сырья для производства композитного СО2экстракта являлось количественное содержание веществ, способных ингибировать
микрофлору готовой продукции, в частности: сквален, юглон, анетол, флаваноиды,
терпеноиды и другие консервирующие вещества природного происхождения.
Количественное содержание веществ, ингибирующих микрофлору представлено в таблице 1.
Таблица 1 – Содержание веществ, ингибирующих микрофлору
Вид сырья
Анис плоды
Амарант семена
Перец душистый
Грецкий орех лист
Хмель шишки
Корица кора
Гвоздика почки
Шафран тычинки
Название основного компонента,
обуславливающего ингибирующее действие
Анетол
Сквален
Эвгенол
Юглон
Органические α-кислоты
Коричный альдегид
Эвгенол
Кроцетин
Содержание компонента, в
пересчете на сухое вещество,
%
2,2-3,2
0,36-0,63
3,0-4,0
0,005-0,006
3,5-8,5
0,32-1,14
11,7-18,9
0,6-0,9
Анализ показал, что для производства композитного СО2-экстракта рационально применять семена амаранта, листья грецкого ореха, шишки хмеля и тычинки
шафрана, содержащие вещества ингибирующие микрофлору и не имеющие ярко выраженного аромата.
Сырьем животного происхождения для производства композитного СО2-экстракта служили отходы от разделки мышечной ткани мидии черноморской. На
обработку направляли мышечную ткань некондиционного моллюска, а так же отходы
мышечной ткани от промышленной переработки. К отходам от промышленной
переработки двустворчатых моллюсков относили срезки мускулов-замыкателей,
кусочки мантии, а так же части мышечной ткани, получившие механические повреждения на различных этапах технологического процесса. Количество отходов
мышечной ткани в среднем составляет 7,3% от массы мышечной ткани моллюска.
Биохимические исследования мышечной ткани и отходов от разделки мидии
черноморской показали, что липиды мышечной ткани содержат ω3 и ω6 полиненасы-
10
щенные жирные кислоты, а так же жирорастворимые витамины (А, D, E).
Таким образом, композитный СО2-экстракт из растительного сырья (семена
амаранта, листья грецкого ореха, шишки хмеля и тычинки шафрана) и мышечной
ткани мидии черноморской позволяет не только повысить микробиологическую
безопасность, но и обогатить полиненасыщенными жирными кислотами и витаминами пресервную продукцию из мидии черноморской.
3.2 Математическое описание процесса и разработка технологических параметров СО2-экстракции мышечной ткани мидии черноморской. Технология
обработки мышечной ткани черноморских двустворчатых моллюсков сжатым диоксидом углерода разработана с целью извлечения целого ряда веществ, таких как жирные кислоты, ароматические и красящие вещества из ценного сырья водного происхождения.
С целью оптимизации процесса обработки сжатым СО2 мышечной ткани мидии черноморской была получена зависимость между выходным параметром – выход
СО2-экстракта и входными параметрами: продолжительность и температура
проведения экстракции.
Графически модель процесса СО2-экстракции представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Зависимость выхода экстракта от температуры и времени экстракции
Из графика, изображенного на рисунке 2 видно, что в течение первых 35 минут экстракции извлекается до 75% целевого продукта. При дальнейшем проведении
экстракции выход целевого продукта существенно уменьшается и через 40-45 минут
11
процесс стабилизируется, что связано с истощением сырья.
Максимальная скорость экстракции при температуре 210С и давлении 5,8
МПа достигается через 6 минут и составляет 0,27г/мин при экстракции 100 г сырья.
Далее, скорость экстракции постепенно падает. Через 35 минут скорость экстракции
составляет 0,03г/мин, 50 минут – приближается к нулю (рисунок 3).
Рисунок 3 – Зависимость скорости выхода СО2-экстракта от продолжительности
экстракции
С увеличением продолжительности процесса СО2-экстракции прямопропорционально увеличивается расход углекислоты. Это приводит к увеличению затрат на
получение экстракта и соответственно себестоимости готовой продукции.
Таким образом, оптимальными режимами процесса СО2-экстракции являются: t=210C, τ=35 мин., Р=5,8 МПа.
Математически описан процесс СО2-экстракции в окрестностях точки Х1=210C
и Х2=35 мин. Получено линейное уравнение регрессии:
у=1,913+0,143Х1+0,188Х2
где у – выход экстракта, %;
Х1 – продолжительность экстракции, минуты.
Х2 – температура экстракции, 0С;
На основании приведенных выше исследований разработана технология
получения СО2-экстракта из отходов от разделки мышечной ткани мидии и некондиционного моллюска. Схема технологического процесса представлена на рисунке 4.
12
Рисунок 4 – Схема технологического процесса СО2-экстракции
После термической обработки мышечную ткань мидии измельчали на волчке
до размера частиц 2-3 мм с целью увеличения поверхности и ускорения процесса
обезвоживания.
Удаление влаги из мышечной ткани моллюска осуществляли вакуумной сушкой для предотвращения разрушения витаминов и окисления полиненасыщенных
жирных кислот при температуре 25-300С до содержания влаги не более 20%.
Высушенную измельченную мышечную ткань двустворчатого моллюска дополнительно измельчали для увеличения поверхности до размера частиц 0,1-0,5 мм и
направляли на СО2-экстракцию. Экстракцию вели при давлении 5,8 МПа и температуре 210С в течение 35 минут.
Выход экстрактивных веществ при описанных выше режимах из мышечной
ткани двустворчатого моллюска мидии черноморской составляет 2,1%.
Полученный СО2-экстракт из мышечной ткани мидии черноморской по
внешнему виду представляет собой маслянистую жидкость желтоватого цвета со
стойким специфическим ароматом мидии.
3.3 Разработка технологии получения композитного СО2-экстракта. Композитный СО2-экстракт представляет собой смесь двух типов экстрактов, один – из
смеси сырья растительного происхождения (семена амаранта, лист грецкого ореха,
шишки хмеля и тычинки шафрана), а второй – СО2-экстракт из отходов от разделки
мышечной ткани мидии черноморской.
13
Растительное сырье для экстракции готовили традиционным способом (инспекция, дробление, сушка). Измельченное сырье семена амаранта, лист грецкого
ореха, шишки хмеля и тычинки шафрана, смешивали в соотношении 5:3:1:1 соответственно. Пропорции выбраны основываясь на содержании бактериостатических веществ, эффективности их действия и себестоимости сырья. Смесь лепестковали на
вальцевом станке в лепесток толщиной d1=0,15-0,17 мм и отправляли на СО2-экстракцию. Подготовленную смесь загружали в герметичный экстрактор и экстрагировали жидким диоксидом углерода при давлении 6 МПа, температуре 22°С в течение
90 мин. Выход СО2-экстракта составил 1,9%.
Соотношение СО2-экстракта из смеси растительного сырья и СО2-экстракта из
мышечной ткани мидии черноморской в композитном СО2-экстракте определяли на
основании эффективности его воздействия на микроорганизмы в течении срока
хранения пресервов, установленного нормативными документами, при максимально
возможном содержании СО2-экстракта животного происхождения (таблица 2).
Таблица 2 – Содержание КМАФАнМ в пресервах с композитным СО2-экстрактом
№
образца
1
2
3
4
5
6
7
8
Пресервы с внесением СО2экстракта из смеси растительного
сырья и СО2-экстракта из мидии
черноморской в соотношении
100:0
80:20
60:40
50:50
40:60
20:80
0:100
Контрольный образец (без СО2экстракта, с консервантом бензойнокислым Na в количестве
0,12 кг/туб)
Содержание КМАФАнМ, КОЕ/г
Срок хранения, мес.
0
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4,8×102
4,8×102
4,8×102
4,8×102
4,8×102
4,8×102
4,8×102
1,4×103
1,4×103
1,5×103
1,6×103
1,8×103
2,2×103
2,1×103
2,0×103
2,1×103
2,1×103
2,2×103
2,5×103
3,2×103
4,3×103
5,9×103
5,9×103
6,0×103
6,3×103
6,4×103
6,9×103
7,1×103
1,3×104
1,5×104
1,7×104
1,7×104
1,9×104
2,0×104
2,3×104
3,1×104
3,3×104
4,2×104
5,0×104
5,8×104
6,7×104
7,1×104
4,5×104
4,8×104
5,0×104
5,5×104
6,3×104
7,7×104
8,3×104
5,6×102 1,4×103 2,3×103 5,7×103 1,5×104 4,4×104 5,2×104
Сравнивая микробиологические показатели пресервов с композитным СО2экстрактом с контрольным образцом в процессе хранения при температуре от 0 до
минус 60С, следует отметить, что образец №3 соответствует установленному
требованию: сохранение аромата, вкуса и консистенции, свойственных данному виду
продукта и КМАФАнМ ниже максимально допустимого значения 5×104 по СанПиНу
2.3.2.1078-01 в течение 3-х месяцев хранения при максимальном содержании СО2экстракта из мидии в композитном СО2-экстракте.
Основываясь на представленных выше исследованиях разработан состав
14
композитного СО2-экстракта, который содержит 60% СО2-экстракта из смеси
растительного сырья и 40% СО2-экстракта из мышечной ткани мидии черноморской.
Таким
образом,
приведенные
выше
микробиологические
показатели
пресервов свидетельствуют о возможности замены традиционных консервантов,
таких как бензоат Na на композитный СО2-экстракт.
3.4 Исследование качественных показателей и химического состава композитного СО2-экстракта. Композитный СО2-экстракт по внешнему виду представляет собой маслянистую жидкость желтоватого цвета, обладающую специфическим
ароматом растительных ингредиентов и мидии. Химический состав основных компонентов композитного СО2-экстракта представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Химический состав композитного СО2-экстракта
Химические компоненты
Вода
Витамины
А
D
E
Жирные кислоты
В том числе:
Олеиновая кислота С18Н34О2
Пальмитиновая кислота С16Н32О2
Стеариновая кислота С18Н36О2
Группа ω-6
Линолевая
Арахидоновая
Группа ω-3
Эйкозопентаеновая
Докозагексаеновая
Докозапентаеновая
Содержание в композитном СО2-экстракте, %
9,5 – 10,5
0,28 – 0,33
0,02 – 0,03
0,11 – 0,13
74,7 – 84,0
43,51 – 47,61
8,06 – 8,76
1,81 – 1,91
3,95 – 4,82
1,46 – 1,77
4,34 – 5,24
0,64 – 0,94
1,61 – 1,87
Исследования химического состава показали, что композитный СО2-экстракт
содержит около 80% жирных кислот, 0,4% жирорастворимых витаминов. Кроме
этого композитный СО2-экстракт содержит вещества ингибирующие микрофлору:
сквален, юглон, кроцетин, органические α-кислоты и др. вещества. Основным
функциональным свойством данного экстракта из смеси растительного сырья
является способность оказывать бактериостатическое действие.
3.5 Обоснование использования растительных ингредиентов при производстве пресервов из черноморских двустворчатых моллюсков. В рецептурах
пресервов использовали растительные ингредиенты, подобранные по следующим
критериям: органолептическая совместимость с мышечной тканью моллюска;
обогащение готового продукта растительным белком и витаминами. Такими
растительными ингредиентами выбраны цветная капуста, морковь красная и лук
15
репчатый (сорта, районированные в Краснодарском крае), кроме овощей из растительных ингредиентов использовали каперсы, грецкий орех, чернослив и лимон.
Анализ химического состава цветной капусты подвида абортива (subsp. abortiva
Lizg.), моркови красной (Daucus carota), лука репчатого (allium cepa) показал содержание белка от 10 до 25% в пересчете на с.в., витамина С – 70 мг/100г, витамина А –
9 мг/100г.
Основной целью включения каперсов в рецептуру пресервов из двустворчатых
моллюсков является улучшение органолептических свойств готового продукта. В
пресервах использованы только нераспустившиеся бутоны каперсов в маринованном
виде, так как бутоны плохо переносят воздействие высоких температур.
Каперсы имеют кисло-соленый, немного острый вкус, обуславливаемый в основном содержанием рутина – основным компонентом каперсов, которого содержится около 0,32%. Каперсы обладают способностью несколько усиливать вкус
блюда, подобно глютамату натрия. Благодаря этому каперсы дополняют морепродукты, придавая оригинальный вкус пресервам.
Содержание в каперсах жиров не превышает 4,6%. Помимо этого каперсы богаты витаминами, клетчаткой, органическими кислотами. Бутоны содержат 21-29%
белков и до 4,6% жиров; плоды богаты витамином С (100-150 мг/100г) и йодом (до 27
мг/100 г в пересчете на сухую массу).
Основную часть пресервов составила мышечная ткань черноморских двустворчатых моллюсков. Нами был изучен размерно-массовый, химический и аминокислотный состав мышечной ткани черноморских двустворчатых моллюсков (таблице 4).
Таблица 4 – Химический состав черноморских двустворчатых моллюсков
Вид моллюска
Мидия черноморская
Устрица черноморская
Кунеарка корнеа
Содержание, %
липидов
минеральных
веществ
Энергетическая
ценность,
ккал/100г
82,2±1,5 14,3±1,7
0,6±0,2
2,0±0,4
62,6±8,6
83,6±0,3
9,6±0,9
2,0±0,5
1,7±0,3
56,4±8,1
77,6±3,4 16,4±2,1
3,6±1,2
2,4±0,9
98,0±19,2
влаги
белка
Исследования химического состава мышечной ткани черноморских двустворчатых моллюсков показали, что наибольшее количество белка содержит мышечная
ткань кунеарки корнеа – 16,4%, по сравнению с мидией черноморской – 14,3% и устрицей черноморской – 9,6% (таблица 4). Мышечная ткань некондиционных дву-
16
створчатых моллюсков и отходов от разделки мышечной ткани незначительно отличаются по химическому составу от кондиционного моллюска.
В белках мышечных тканей содержатся все незаменимые аминокислоты (изолейцин, лейцин, фенилаланин, валин, метионин, треонин, лизин и триптофан), что
свидетельствует о высокой пищевой ценности двустворчатых моллюсков. Из незаменимых аминокислот большую часть составляет лизин (3,82-6,22%). Количество незаменимых аминокислот колеблется в пределах от 13,43-26,1% общего количества
аминокислот.
Из выше приведенных данных следует, что черноморский двустворчатый моллюск кунеарка корнеа, как и другие черноморские двустворчатые моллюски, имеет
высокую пищевую ценность и являются весьма перспективным сырьем для
производства новых видов пресервов.
3.6 Разработка малоотходной технологии пресервов из двустворчатых моллюсков с композитным СО2-экстрактом. Растительное сырье, используемое при
производстве пресервов является одним из основных источников микробиологического обсеменения, особенно лук репчатый и морковь красная, что связано с
непосредственным контактом данных видов сырья с землей.
Технологическая обработка растительных ингредиентов, такая как мойка, очистка, маринование способствуют снижению микрообсемененности продукта, но несмотря на вышеперечисленные операции, данные виды растительного сырья несут
риск обсеменения нежелательной микрофлорой готового продукта.
В разработанной технологии производства пресервов применяется несколько
барьеров для развития нежелательной микрофлоры: температурная обработка,
обработка
органическими
кислотами,
внесение
СО2-экстракта,
обработка
низкочастотным электромагнитным полем.
Обработка сырья растительного и животного происхождения низкочастотным
электромагнитным полем позволяет снижать микрообсемененность при сохранении
термолобильных ценных компонентов сырья, таких как витамины и белки, что позволяет повысить пищевую ценность конечного продукта.
В связи с этим нами было предложено перед закладкой в банку растительных
ингредиентов (лук репчатый и морковь красная) проводить их обработку
низкочастотным электромагнитным полем (НЧ ЭМП).
Обработку НЧ ЭМП проводили в диапазоне частот от 13Гц до 20Гц при ком-
17
натной температуре, продолжительность обработки 50 – 60 минут.
Полученные данные позволили нам сделать вывод о целесообразности низкочастотной электромагнитной обработки с частотой 16,4 Гц сырья растительного происхождения с целью предотвращения развития нежелательной микрофлоры.
С целью определения рациональной продолжительности обработки сырья
растительного происхождения проведены исследования по ингибированию НЧ ЭМП
с частотой 16,4 Гц в период времени от 0 до 60 минут.
Результаты исследования воздействия электромагнитного поля с частотой
16,4 Гц на количество КОЕ от времени воздействия представлены на рисунке 5.
Рисунок 5 – Зависимость КОЕ/г в сырье растительного происхождения от
продолжительности электромагнитной обработки на частоте 16,4 Гц
Из рисунка видно, что в течение первых 30 минут обработки НЧ ЭМП
количество КОЕ уменьшается от 5х105 до 3х105 КОЕ/г. В ходе дальнейшей обработки
сырья происходит незначительное уменьшение числа КОЕ.
На следующем этапе были проведены исследования по разработке рецептур и
технологии производства трех видов пресервов: «Нежность моря», «Черноморская
мидия» и «Морской закат».
Основными компонентами разработанных рецептур являлись прошедшая
предварительную термическую обработку мышечная ткань двустворчатого моллюска
и растительные ингредиенты (таблица 5).
18
Таблица 5 – Рецептуры пресервов из двустворчатых моллюсков
Содержание компонентов, кг/туб (%)
Компоненты
«Черноморская
«Нежность моря»
«Морской закат»
мидия»
Соотношение основных компонентов и заливки
Мускул моллюска и овощи
245 (70)
255,5 (73)
231 (66)
Мидия бланшированная
192,5 (55)
115,5 (33)
150,5 (43)
Каперсы маринованные
17,5 (5)
Цветная капуста маринованная
28 (8)
Лук маринованный
35 (10)
52,5 (15)
35 (10)
Морковь бланшированная
42 (12)
Огурец маринованный
17,5 (5)
Орех грецкий
24,5 (7)
Чернослив
21 (6)
Заливка
103,6 (29,6)
88,2 (25,2)
104,3 (29,8)
Оливковое масло
51,8 (14,8)
Майонез оливковый
70,7 (20,2)
Лимонный сок
13,13 (3,75)
Вино красное сухое
86,8 (24,8)
Уксус яблочный 6%
4,38 (1,25)
4,38 (1,25)
4,38 (1,25)
Вода
34,3 (9,8)
13,13 (3,75)
13,13 (3,75)
Соль, пряности, СО2-экстракт
Соль
0,7 (0,2)
5,25 (1,5)
3,5 (1,0)
Сахар
10,5 (3,0)
Перец душистый
0,35 (0,1)
Композитный СО2-экстракт
0,14 (0,04)
0,14 (0,04)
-
Добавление композитного СО2-экстракта в пресервы позволило не только
повысить пищевую ценность готового продукта за счет содержания в экстракте
полиненасыщенных жирных кислот, жирорастворимых витаминов но и заменить
частично или полностью традиционно используемый консервант (бензойнокислый
Na) без увеличения риска преждевременной микробиологической порчи при
хранении. Композитный СО2-экстракт вносят в заливку в количестве 0,04% от массы
готового продукта предварительно растворенным в оливковом масле или майонезе.
Разработанная технология производства пресервов из черноморских двустворчатых моллюсков (рисунок 6) имеет ряд особенностей по сравнению с
традиционными технологиями по производству пресервов из рыбы и морепродуктов.
В частности, в технологическую схему производства пресервов включены
такие
операции
как,
обработка
низкочастотным
электромагнитным
полем
растительного сырья, использование отходов от разделки мидии для производства
композитного СО2 экстракта.
19
Рисунок 6 – Технологическая схема производства пресервов из мидии черноморской
Таким образом, усовершенствования малоотходная технология производства
пресервов из мидии черноморской, растительных ингредиентов и композитного СО2экстракта позволяет обогатить потребительский рынок новыми продуктами с
высокой пищевой ценностью и максимально использовать мышечную ткань мидии
для производства пищевой продукции.
Разработана и утверждена техническая документация (ТУ, ТИ) на пресервы из
черноморских двустворчатых моллюсков с растительными ингредиентами: ТУ 9270031-02067862-10 «Пресервы из черноморских двустворчатых моллюсков с
растительными ингредиентами».
По результатам расчета экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений составила 1430 р./туб пресервов за счет введения в
рецептуру пресервов растительных ингредиентов при производстве 3326 туб.
ВЫВОДЫ
1 Разработан композитный СО2-экстракт, теоретически обосновано и экспериментально подтверждено его применение в малоотходной технологии производства
пресервов с использованием растительных ингредиентов и черноморских двустворчатых моллюсков в качестве консерванта и источника полиненасыщенных жирных
20
кислот и жирорастворимых витаминов.
2 В результате анализа химического состава растительного сырья для получения
экстракта выбраны семена амаранта, лист грецкого ореха, шишки хмеля и тычинки
шафрана, содержащие вещества, ингибирующие микрофлору, в частности сквален
(0,36-0,63%), юглон (0,005-0,006%), α-кислоты (3,5-8,5%), кроцетин (0,6-0,9%).
3 Теоретически обоснован выбор и проанализирован химический состав растительного сырья для производства пресервов. Установлено, что цветная капуста, морковь красная, лук репчатый и каперсы позволяют обогатить растительным белком и
витаминами пресервы из двустворчатых моллюсков.
4 Установлена и экспериментально подтверждена возможность ингибирования
микрофлоры растительного сырья под воздействием электромагнитного поля частотой 16,4 Гц в течение 30 минут, как одной из составляющих барьерной технологии.
5 Изучены размерно-массовый, химический, аминокислотный и жирнокислотный составы мышечной ткани черноморских двустворчатых моллюсков: мидии черноморской (mytilus galloprovincialis), устрицы черноморской (Ostrea edulis taurica), кунеарки корнеа (Cunearca cornea). Установлено, их мышечная ткань содержит до 16%
белка и 3% липидов, состоящих на 13% из полиненасыщенных жирных кислот.
6 Теоретически обоснована возможность и найдена математическая зависимость
параметров процесса СО2-экстракции мышечной ткани черноморской мидии.
Оптимальными параметрами экстракции являются: t=210C, τ=35 мин.
7 Разработана рецептура и технология производства композитного СО2-экстракта, содержащего 60% СО2-экстракта из смеси семян амаранта, листьев грецкого
ореха, шишек хмеля, тычинок шафрана и 40% СО2-экстракта из мышечной ткани мидии черноморской. Установлено, что композитный СО2-экстракт состоит в среднем
из 80% жирных кислот, 0,4% жирорастворимых витаминов. Композитный СО2экстракт содержит вещества ингибирующие микрофлору и др. компоненты.
8 Разработаны три рецептуры пресервов («Нежность моря», «Черноморская мидия», «Морской закат») включающие от 33% до 55% мышечной ткани моллюска и от
15% до 40% растительных ингредиентов.
9 Разработана малоотходная технология получения новых видов пресервов, позволяющая использовать некондиционную мышечную ткань моллюска и отходы
(7,3% от массы сырья) для производства композитного СО2-экстракта.
10 Определена пищевая ценность и сроки хранения новых видов пресервов.
21
Установлено, что пресервы содержат до 13,2% белка, 13,7% липидов и 7,3%
углеводов. Срок хранения пресервов без добавления традиционно используемых
консервантов (бензоат натрия) 3 месяца.
11 Разработана техническая документация: ТУ 9270-031-02067862-10 «Пресервы
из черноморских двустворчатых моллюсков с растительными ингредиентами» и
технологическая инструкция по производству.
12 Разработанная технология пресервов апробирована в опытно-промышленных
условиях предприятий Краснодарского края: ООО «Морские экологические системы» (г. Темрюк).
13 Экономическая эффективность от внедрения новой технологии составляет
1430 р./туб пресервов.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1 Фомич, Д.П. Перспективы пищевого использования двустворчатых черноморских
моллюсков [Текст] / Д.П. Фомич // Известия вузов. Пищевая технология. - Краснодар, 2007. - №3. – С. 24-26.
2 Фомич, Д.П. Технология производства СО2-экстрактов из двустворчатых моллюсков [Текст] / Д.П. Фомич, Е.Е. Иванова // Известия вузов. Пищевая технология. Краснодар, 2009. - № 2-3. – С. 36-38.
3 Иванова, Е.Е. Перспективы пищевого использования черноморских двустворчатых моллюсков [Текст] / Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич // Матер. IV межд. науч. конф.
«Инновации в науке и образовании – 2006», Калининград, 2006. – С. 348-349.
4 Фомич, Д.П. Комплексная пищевая переработка черноморских двустворчатых
моллюсков [Текст] / Д.П. Фомич // Матер. Всерос. науч.-практич. конф. «Нано- и
биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения», Краснодар, 2007. – С. 250-251.
5 Фомич, Д.П. Совершенствование технологии производства сушеной продукции
из черноморских двустворчатых моллюсков [Текст] / Д.П. Фомич, Е.Е. Иванова,
В.В. Лисовой // Матер. V межд. науч.-практич. конф. «Торгово-экономические
проблемы регионального бизнес-пространства», Челябинск, 2007. – С. 87-88.
6 Фомич, Д.П. Актуальность использования черноморских двустворчатых моллюсков при производстве продуктов питания [Текст] / Д.П. Фомич, Е.Е. Иванова //
Матер. VIII Всерос. конф. молодых ученых с межд. участием «Пищевые технологии», Казань, 2007. – С. 52.
7 Фомич, Д.П. Совершенствование технологии производства пресервов из
черноморских двустворчатых моллюсков [Текст] / Д.П. Фомич, Е.Е. Иванова,
В.В. Лисовой, А.С. Коржов // Матер. V межд. науч. конф. «Инновации в науке и
образовании – 2007», Калининград, 2007. – С. 374-375.
22
8 Фомич, Д.П. Технохимические свойства черноморских двустворчатых моллюсков
[Текст] / Д.П. Фомич, Е.Е. Иванова // Наука Кубани. – Краснодар, 2007. - Приложение. 1-184. – С. 123-126.
9 Фомич, Д.П. Математическое планирование процесса СО2-экстракции мышечной
ткани мидии черноморской [Текст] / Д.П. Фомич // Сб. матер. межд. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов», Краснодар, 2008. – С. – 239-241.
10 Способ производства рыбоовощных пресервов в масле. Пат. №2301604 Российской Федерации, МПК А23L 3/00, 1/325. / О.И. Квасенков, О.В. Сарапкина,
С.В. Сарапкина, Г.И. Касьянов, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич. - №2006100451/13;
заявл. 13.01.2006 г., опубл. 27.06.2007г. Бюл. №18.
11 Способ производства рыбоовощных пресервов в горчичном соусе. Пат.
№2300998 Российской Федерации, МПК А23L 3/00, 1/325. / О.И. Квасенков,
О.В. Сарапкина, С.В. Сарапкина, Г.И. Касьянов, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич. №2006100457/13; заявл. 13.01.2006 г., опубл. 20.06.2007г. Бюл. №17.
12 Способ производства рыбоовощных пресервов в маринаде. Пат. №2301605
Российской Федерации, МПК А23L 3/00, 1/325. / О.И. Квасенков, О.В. Сарапкина,
С.В. Сарапкина, Г.И. Касьянов, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич. - №2006100458/13; заявл. 13.01.2006 г., опубл. 27.06.2007г. Бюл. №18.
13 Способ приготовления пресервов «Мидии под маринадом». Пат. №2351234
Российской Федерации, МПК А23L 1/333, 3/00. / О.И. Квасенков, Е.Е. Иванова,
Д.П. Фомич. - №2007130511/13; заявл. 09.08.2007 г., опуб. 10.04.2009г. Бюл. №10.
14 Способ производства пресервов «Мидии под маринадом». Пат. №2341127
Российской Федерации, МПК А23L 1/33, 3/00. / О.И. Квасенков, Е.Е. Иванова,
Д.П. Фомич. - №2007130513/13; заявл. 09.08.2007 г., опуб. 20.08.2007г. Бюл. №35.
15 Способ выработки пресервов «Мидии под маринадом». Пат. №2343750 Российской Федерации, МПК А23L 1/333. / О.И. Квасенков, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич. №2007130516/13; заявл. 09.08.2007 г., опубл. 20.01.2009г. Бюл. №2.
16 Способ получения пресервов «Мидии под маринадом». Пат. №2347496 Российской Федерации, МПК А23L 1/333. / О.И. Квасенков, Е.Е. Иванова, Д.П. Фомич. №2007130518/13; заявл. 09.08.2007 г., опубл. 27.02.2009г. Бюл. №6.
17 Консольное средство экспорта баз исследовательских данных в формате DBF
(DOS-DbInfo). а. с. №2007611317 Российской Федерации / О.В. Овчинников,
А.С. Бородихин, Д.П. Фомич, В.А. Бирбасов, А.Ю. Мишанин. - №2007610367;
заявл. 05.02.2007 г., опубл. 27.03.2007г.
18 Средство мониторинга основных технологических параметров процесса СО2-экстракции. а. с. №2008612721 Российской Федерации / В.А. Бирбасов, Д.П. Фомич,
А.С. Бородихин, Р.И. Екутеч, В.И. Кудинов. - №2008610976; заявл. 11.03.2008 г.,
опубл. 30.05.2008г.