комплексная переработка малоценного сырья

№5
2014
48
В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ
УДК 636.087
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА МАЛОЦЕННОГО СЫРЬЯ
Волик В.Г., заведующий лабораторией, д-р биол. наук
Исмаилова Д.Ю., ведущий научный сотрудник, канд. биол. наук
Зиновьев С.В., старший научный сотрудник, канд. с.-х. наук
Ерохина О.Н., научный сотрудник
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт птицеперерабатывающей промышленности» (ВНИИПП)
Третьякова Т.И., заведующая лабораторией, канд. хим. наук
ООО «Биовет-Фермент»
Мазур В.М., генеральный директор
ООО «Уникон-Пресс»
Аннотация: В статье дан обзор инновационных разработок коллектива лаборатории рационального использования малоценных продуктов переработки птицы ВНИИПП.
Summary: The review has been given in the paper for innovative developments of VNIIPP laboratory for poultry
processing low valuable wastes rational usage.
Ключевые слова: утилизация отходов птицеводства и переработки птицы, куриный пепсин, гидролизер-экструдер,
кормовая добавка из пера.
Key Words: poultry breeding and poultry processing wastes utilization, hen pepsin, hydrolyzer-extruder, feather feed additive.
П
роблема утилизации вторичного сырья и отходов переработки
птицы с каждым годом приобретает все большее экономическое значение, намного повышая себестоимость продукции птицеводства. Это
обстоятельство существенно сказывается на конкурентоспособности
птицефабрик и будет сказываться в
дальнейшем, поскольку наблюдается
тенденция к повышению стоимости
рыбной муки и усилению государственного контроля по соблюдению
природоохранного законодательства, а также общее повышение конкуренции на рынке.
Проблемой эффективной утилизации вторичного сырья ученые
ВНИИ птицеперерабатывающей
промышленности занимаются с момента образования института. Но
наиболее активная работа началась
с момента создания (1972 г.) сектора
ферментных препаратов, а затем на
его базе лаборатории рационального использования малоценных продуктов переработки птицы (1979 г.).
Сфера деятельности лаборатории
охватывала круг задач, связанных с
выделением и использованием ферментных препаратов из эндокринного сырья, применением биотехнологических процессов для получения
пищевых и кормовых белковых про-
дуктов. Таким образом, было создано новое направление в науке по использованию биотехнологических
способов обработки сырья в птицеперерабатывающей промышленности. Разработана и активно внедряется «Концепция комплексной
и безотходной технологии переработки вторичных продуктов птицеводства на пищевые, кормовые, медицинские и косметические цели»,
на основе которой создан ряд высокоэффективных технологий производства белковых продуктов и биологически активных препаратов.
В рамках Концепции коллективом лаборатории в содружестве с
ВНИИ маслоделия и сыроделия разработана современная промышленная технология получения из
железистых желудков кур молокосвертывающего фермента пепсина,
используемого в сыроделии, медицине и животноводстве. Параметры
технологического процесса обеспечивают максимальное отделение
жидкой фазы, содержащей фермент,
на стадии автолиза или экстракции
и максимальное выделение фермента из жидкой фазы на стадии
высаливания. В дальнейшем было
проведено усовершенствование технологии с использованием мембранных процессов (микрофильтрации,
ультрафильтрации и диализа) и внедрение ее на Московском заводе сычужного фермента.
Новая высокоэффективная технология позволила значительно сократить дефицит молокосвертывающих
ферментов в сыроделии и сегодня
воспроизводится на 13-ти предприятиях РФ и СНГ.
Требования к пепсину пищевому куриному вошли в ГОСТ Р 526882006 «Препараты ферментные молокосвер т ы ва ющ ие ж и во т ног о
происхождения сухие». Разработан
ГОСТ Р 55500-2013 «Желудки железистые цыплят и кур замороженные».
В настоящее время около 20% сыров
в России выпускается с использованием куриного пепсина.
Основная задача птицеводческой отрасли заключается в обеспечении населения белком животного происхождения. Ежедневная
потребность человека в белке составляет около 100 г, и из них 50%
приходится на долю белка животного происхождения. Если принять за
100% содержание протеина в живой
массе бройлера, то при сложившейся традиционной схеме переработки птицы человек потребляет всего
45% белка в виде бескостного мяса.
Еще 15% потребляется из мясокостной муки следующим поколением
2014
№5
49
вого протеина (ФМП) из малоценных продуктов переработки птицы
с использованием биотехнологических процессов позволяет извлекать
из сырья в 2–3 раза больше белка,
чем по традиционной технологии.
Получаемый пищевой белок полностью растворим, обладает практически 100%-ной усвояемостью,
гипоаллергенностью и низкой осмотичностью. Эти качества позволяют
широко использовать его для насыщения рынка отечественными птицепродуктами с учетом требований
потребителей разной платежеспособности, а также создать ассортимент диетических продуктов.
Мясоперерабатывающая промышленность — крупнейший потребитель всех видов пищевых добавок. Их
применение позволяет не только увеличить выпуск и расширить ассортимент продукции, но и, в частности,
при использовании неоднородного
мясного сырья, получить экономический эффект. Однако объем производства и ассортимент отечественных
пищевых добавок не соответствуют
масштабам мясной отрасли страны, и
пока на российском рынке доминируют импортные.
С целью расширения ассортимента отечественных пищевых добавок в лаборатории были проведены исследования по использованию
разных форм ФМП (жидкой, концентрированной и сухой) в производстве колбасно-кулинарных изделий и полуфабрикатов и получены
положительные результаты.
В 1986 г. на Евпаторийском мясокомбинате при непосредственном
участии коллектива лаборатории
был введен в эксплуатацию первый в мире промышленный цех по
производству сухих пищевых бульонов. Белковый концентрат пользуется большим спросом в системе
быстрого питания и мясной промышленности для повышения уровня натурального животного белка,
улучшения вкуса и консистенции
колбасно-кулинарных изделий.
В 2010 г. в содружестве с ООО «РОСАНА» на территории Бельгии был
введен в эксплуатацию первый в
мире завод по производству белкового концентрата из мясокостного
сырья мощностью 10 т/сутки (переработка сырья 100 т/сут.).
При поддержке Государственного контракта № 02.522.11.2001 от
27.04.2007 г. была усовершенствована технология и разработана нормативная документация ТУ 9216-09223476484 «Функциональный мясной
протеин. Белок пищевой птичий».
В рамках этого же контракта совместно с партнерами ООО «Символ-БИО», ИНБИ им. А.Н. Баха РАН
и ООО «Мобитек» была разработана
и защищена патентом РФ технология получения белково-пептидного
модуля для производства продуктов
функционального и специализированного питания, рекомендуемого
лицам, подверженным интенсивным
физическим нагрузкам.
С целью реализации Седьмой рамочной программы ЕС был создан
меж дународный консорциум научно-исследовательских организаций PROSPARE, объединивший ученых Италии, России (в том числе
ВНИИПП) и Бельгии для решения
задач максимального использования белковых ресурсов птицепереработки в питании населения, а также применения жира для получения
биотоплива. Уже сегодня на рынке
России доступен новый вид сухой
белковой добавки.
Одним из так их источников
биодост у пного ж ивотного белка является выпускаемый по новой
технологии сухой гидролизат куриного белка НСР Premium 150, который представляет собой пептидный
комплекс с полноценным аминокислотным составом. Этот натуральный
продукт содержит не менее 86% белка, около 0,5% жира и полностью растворим в воде. Он обладает уникальными биологическими свойствами
и отвечает всем требованиям к качеству и безопасности пищевых продуктов. НСР 150 Premium сертифицирован по стандарту «халяль».
Исследования показали улучшение
органолептических и физико-химических свойств готовых изделий при
использовании гидролизата куриного белка в фаршевых и посолочных
смесях, а также при инъецировании
полуфабрикатов и варено-копченых
изделий из мяса.
В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ
бройлеров для формирования собственного белка. В итоге, почти 40%
протеина, получаемого при выращивании бройлеров, безвозвратно исчезает из сферы пищевого производства.
Для вовлечения в сферу питания
богатых белком природных продуктов, имеющих ограниченное применение, а так же для выделения
протеинов, обладающих определенными функциональными свойствами, применяют процессы гидролиза
и экстракции. В результате повышается коэффициент использования
животного белка, что приводит к
снижению его дефицита.
Разработка технологий получения пищевых белковых концентратов из малоценных продуктов
переработки птицы была начата лабораторией в конце 1970-х — начале
1980-х гг. Развитие биотехнологий и
рост промышленного производства
ферментных препаратов, обеспечивающих потребности разных отраслей промышленности, стимулировали создание принципиально нового
процесса переработки малоценных
продуктов потрошения птицы с целью максимального извлечения белка из сырья и создания новых видов
пищевых белковых продуктов.
Наиболее рациональным подходом при переработке гетерогенного белкового сырья (смеси мягких
и твердых компонентов) является
«легкое» физико-химическое воздействие и последующая экстракция
или ферментативная обработка сырья в целях перевода нерастворимых
белков в растворимую форму. С использованием этих приемов сотрудниками лаборатории разработана
современная технология производства пищевого белкового концентрата, которая позволяет дополнительно получать до 20% пищевого
белка при переработке тушек птицы.
Благодаря такой обработке появляется возможность утилизировать
практически любые источники пищевого белка животного происхождения. В рамках решения этой задачи был разработан отраслевой
стандарт ОСТ 10-024-94 «Бульоны
куриные пищевые сухие».
Разработанная технология производства функционального пище-
№5
2014
В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ
50
Среди отходов потрошения птицы около 50% белка содержится в
перо-пуховом сырье, поэтому решение задачи перевода кератина
пера в усвояемую форму имеет важное значение как с позиции мобилизации резервов белка животного
происхождения, так и решения проблем экологии.
Кератин отличается высокой
устойчивостью к воздействию различных реагентов, он не расщепляется пищеварительными ферментами человека, животных и птицы,
практически неусвояем. Усилия исследователей были направлены на
поиски способов снижения прочности молекул кератина, что позволило бы перевести его в усвояемую форму.
Сотрудниками лаборатории в содружестве с ООО «Ассортимент», ООО
«Уникон-Пресс» и ООО «Символ-Био»
была разработана уникальная технология переработки пера на кормовые
цели на основе высокотемпературной
кратковременной обработки в непрерывном потоке. Новый процесс позволяет за считанные минуты получить
из кератина пера легкоусвояемый кормовой белковый концентрат, который
является высокоэффективным заменителем дорогостоящей импортной
рыбной муки.
Изменени я, происход ящие в
структуре пера в результате гидротермической обработки, были иссле-
дованы при помощи электронного
микроскопа PHENOM G-2 pra в лаборатории технологии кормовых добавок ООО «Биовет Фермент» и представлены на рисунках 1 и 2.
На рисунке 1 четко прослеживается монолитная структура кератина пера до обработки в гидролизере-экструдере: однородные, плотные
фибриллы с параллельными тяжами, обеспечивающими прочность
структуры.
Образцы перовой муки, полученной на гидролизере-экструдере, представлены на рисунке 2. На нем хорошо видна аморфная структура пера с
нарушенной линейностью фибрилл и
отсутствием тяжей, обеспечивающих
прочность кератина, что делает его
более доступным для гидролиза протеолитическими ферментами. Частицы кератина пера имеют размеры менее 100 нм, т.е. волокна разрушены до
первичной структуры.
Косвенным подтверждением разрушения 85% волокон является показатель перевариваемости пера пепсином, который полностью моделирует
процесс, происходящий в желудках
человека, животных и птицы. Если
нативное перо переваривается пепсином в кислой среде на 10–12%, то после обработки в гидролизере-экструдере — на 85% и выше. Таким образом,
за считанные секунды кератин пера
переходит из практически неусвояемой формы в усвояемый продукт для
Рис. 2. Перо, обработанное
Рис. 1. Измельченное нативное
в гидролизере-экструдере
перо (увел. в 4900 раз)
(увел. в 5100 раз)
животных и птицы. При этом кратковременная высокотемпературная обработка не ухудшает качество жира и
обеспечивает максимальную сохранность незаменимых аминокислот.
Завершением работы стала разработка нормативной документации
ТУ 9219-094-23476484 «Мука кормовая гидролизованная. Белковый концентрат из пера».
В настоящее время установки для
переработки пера изготавливает Череповецкий механический завод.
В качестве примера отметим успешную 9-летнюю эксплуатацию
гидролизера-экструдера на одной
из птицефабрик в Московской области, где доказано эффективное
усвоение новых кормовых продуктов на всем поголовье бройлеров.
Высокое качество продукции подтверж дено российскими и зарубежными контрольными лабораториями, а так же специальными
исследованиями на бройлерах, проведенными в ВНИТИП.
Опыт работы показал, что кормовая мука из пера позволяет вдвое
сократить потребление дорогостоящей импортной рыбной муки, используемой в птицеводстве.
В заключение отметим, что разработки ВНИИПП вносят весомый
вклад в решение мировой проблемы
«белкового голода», способствуя увеличению выхода пищевого белка животного происхождения на 42%. Фактически объем производства белка,
произведенного на четырех птицефабриках, будет равен объему производства трех фабрик при использовании ими разработок ВНИИПП. Кроме
того, внедрение высокоэффективных
технологий института позволит птицефабрикам в 2–3 раза экономить
энергию при переработке отходов
птицеводства и вернуть в сферу пищевого производства до 20% полноценного животного белка.
Для контактов с авторами:
Волик Виктор Григорьевич
e-mail: volik@dinfo.ru
Исмаилова Диларам Юлдашевна
Ерохина Ольга Николаевна
Зиновьев Сергей Владимирович
Третьякова Татьяна Ивановна
Мазур Валентин Митрофанович