ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫЕ ПРИЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ РЫБНОГО СЫРЬЯ, ВЫРАЩЕННОГО В АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Проанализирован современный уровень развития технологии переработки рыбного сырья. Предложен к внедрению ряд высокотехнологичных процессов, связанных с глубокой переработкой объектов аквакультуры (веслоноса, клариевого сома и тиляпии), выращенных в Астраханской области, в установках замкнутого водоснабжения. Исследован химический состав мышечной ткани рыб. Разработан способ снижения микробной обсемененности сырья с помощью электромагнитного поля низкой частоты. Адаптированы к реальным производственным условиям способы электрофизической и газожидкостной обработки сырья. Апробированы способы переработки вторичных рыбных ресурсов на пищевую рыбную муку и рыбий жир, с использованием газожидкостных технологий. Предложены способы обработки воды и мышечной ткани рыбного сырья электромагнитными и газожидкостными способами. Исследован химический состав рыборастительных паштетов, обогащенных СО2-экстрактами.

Ключевые слова:
веслонос, клариевый сом, тиляпия, химический состав, переработка вторичных ресурсов
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение В последние годы обозначены новые горизонты в исследованиях по выращиванию и переработке продукции аквакультуры в Астраханской области и Краснодарском крае. Формирование оптимального сбалансированного состава продуктов питания на рыбной основе предполагает глубокий анализ составных компонентов сырья [1]. Высокая пищевая и биологическая ценность рыбы и морепродуктов позволяет изготавливать специализированные продукты питания для различных возрастных групп населения [2]. В общий классификатор рыбной продукции входит рыба охлажденная, замороженная, соленая, маринованная, сушеная, вяленая, копченая и консервированная (консервы, пресервы) [3]. В перечень рыб, пригодных для выращивания в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ), включают атлантического лосося, баррамунди, морской язык, рыб осетровых пород, радужную форель, клариевого сома, тиляпию, веслоноса, угря. Их можно использовать для производства комбинированных рыборастительных фаршированных продуктов и продукции с ароматом копчения [4]. При изготовлении копченой рыбопродукции важно учитывать экологические характеристики – минимальное содержание канцерогенных веществ коптильного дыма [5]. Специалисты кафедры технологии товаров и товароведения Астраханского государственного технического университета (АГТУ) предложили варианты использования коптильных жидкостей взамен горячего и холодного копчения. С целью получения рыбного сырья с гарантированным содержанием эссенциальных микроэлементов используют способ включения в состав кормов для рыб неорганических солей йода, кобальта, марганца, селена и цинка [6, 7]. Сотрудники Инновационного центра и лаборатории «Физиология питания рыб» АГТУ установили возможность усиления антиоксидантной активности печени гибрида тиляпии за счет включения в состав кормов экстракта сапропеля [8]. Все большее распространение получает производство рыбных продуктов функциональной направленности – фаршей, снеков, сухих завтраков из мышечной ткани карпа румынского, сазана прудового, клариевого сома [9, 10]. Комплексная переработка вторичных ресурсов рыбного сырья позволяет дополнительно к основной продукции выпускать рыбий жир, желатин и коллаген [11, 12]. Усовершенствованная технология выращивания рыб в УЗВ позволяет увеличить объемы и ассортимент выпускаемой рыбной продукции [13, 14]. На основании обзора мировых тенденций здорового питания разработана макронутриентная схема содержания пищевых компонентов в рыбном сырье [15]. Обзор научно-технической литературы позволил определить основные пути интенсификации процессов переработки рыбного сырья. Целью исследований является анализ современного состояния технологии переработки рыбного сырья. К задачам исследования относится использование высокотехнологичных приемов переработки рыбного сырья, выращенного в УЗВ. Постановка задачи определена темой исследования в рамках разработки инновационных технологичных приемов переработки рыбы и разработки рецептур рыборастительных продуктов, обогащенных натуральными пищевыми добавками в виде СО2-экстрактов и СО2-шротов. Материалы и методы исследования В качестве объектов исследования выбраны североамериканский веслонос, клариевый (африканский) сом и тиляпия красная (гибрид нильской и мозамбикской тиляпии), выращиваемые в Володарском и Икрянинском районах Астраханской области. Определение химического состава рыбного сырья, пищевых добавок и готовой продукции выполнялось традиционными методами анализа и прописями Госфармакопеи. Содержание малонового диальдегида (МДА) определяли методом капиллярного электрофореза. Методика основана на образовании окрашенных соединений при реакции МДА с тиобарбитуровой кислотой (ТБК). Предварительно из липидсодержащего рыбного продукта на лабораторной установке извлекали СО2-экстракт, к которому добавляли 1,2 см3 0,5 % ТБК в 20 %-й трихлоруксусной кислоте. Смесь инкубировали, охлаждали, центрифугировали и определяли оптическую плотность при 532 и 600 нм. Расчет проводили по традиционной методике. Определение содержания белка, жира и минеральных веществ в рыбных продуктах определяли методом спектроскопии в ближней инфракрасной области по ГОСТ 31795-2012 «Рыба, морепродукты и продукция из них. Метод определения массовой доли белка, жира, воды, фосфора, кальция и золы спектроскопией в ближней инфракрасной области». Использование высокотехнологичных процессов и аппаратов для переработки рыбного сырья, выращенного в УЗВ, позволяет создавать инновационные перерабатывающие технологии. На рис. 1 приведена схема комплекса процессов и аппаратов для совершенствования технологических процессов. Рис. 1. Схема комплекса процессов и аппаратов для совершенствования технологических процессов Fig. 1. Diagram of processes and apparatus for improving technological processes Результаты исследования Апробирована усовершенствованная технология производства рыборастительных продуктов на основе мышечной ткани веслоноса, клариевого сома и тиляпии. Обработка сырья электромагнитным полем и сжиженным газом. Для снижения уровня микробной обсемененности емкостей для выращивания и перевозки рыбы, оборотной воды и инвентаря предложено использовать обработку электромагнитным полем низкой частоты. Установлено, что электромагнитное поле существенно влияет на вирулентность микроорганизмов. На кафедре «Технология продуктов питания животного происхождения» Кубанского государственного технического университета (КубГТУ) разработана установка для обработки биологических сред низкочастотным электромагнитным полем (ЭМП НЧ) и режимы воздействия на микрофлору сырья. Получена новая информация об эффективности электромагнитного воздействия на объекты в УЗВ в диапазоне от 12 до 48 Гц. Инактивация бактерий Vibrio parahaemolyticus при концентрации 105 КОЕ/мл происходит в течение 30 минут обработки. Общие закономерности воздействия ЭМП НЧ на микроорганизмы еще не установлены. В КубГТУ плодотворно работает научно-педагогическая школа по обработке сельскохозяйственного сырья сжиженными и сжатыми газами. Для обогащения рыборастительных продуктов предложено использовать уникальные пищевые добавки, извлекаемые из растительного и животного сырья жидким диоксидом углерода. Процесс извлечения ценных компонентов из растительного сырья осуществляется при температуре от 14 до 24 °С и давлении 4 964–6 289 кПа. На рис. 2 приведены направления исследований по обработке воды и рыбного сырья электромагнитными и газожидкостными способами. Рис. 2. Направления исследований по обработке воды и рыбного сырья электромагнитным полем низкой частоты (НЧ) и крайне низкой частоты (КНЧ), а также диоксидом углерода Fig. 2. Research areas for water treatment and fish raw materials by an electromagnetic field of low (НЧ) and extremely low (КНЧ) frequency, as well as carbon dioxide Представленные на рис. 2 способы обработки воды и рыбного сырья относятся к новым, прорывным технологиям. В КубГТУ разработан способ холодной стерилизации объектов с помощью ЭМП НЧ. При выполнении исследований использовали генератор ЭПМ НЧ марки GAG-810, работающий в диапазоне от 10 Гц до 1 МГц. Особенности обработки ЭМП НЧ разнообразных объектов для выращивания рыбы основаны на отклике физических и биологических сред на воздействие электромагнитного поля определенной частоты и напряженности. Водная среда, входящая в состав микроорганизмов, как открытая неравновесная система, имеет электропроводность и магнитную восприимчивость с квазистационарным градиентом концентраций C 22 м−4 (моль/м4 или кг/м4) и электрическими токами j, А/м. При этом возможно возникновение объемных зарядов плотностью 1–10 мА/см2. Для определения напряженности магнитного поля, влияющего на клетку, использовали уравнение (1) где напряженность поля Н=,n определяется как амплитуда поля. Токи экзогенной природы генерируются в объеме клетки с плотностью jэкз (2) При общей плотности зарядов в единице объема клетки формула (2) будет иметь вид (3) где jэнд – величина тока, А; 0 – электропроводность, Ом/м. При генерации магнитодинамических и электрогидродинамических сил при амплитуде с НƩ магнитной проницаемостью μ0 и плотностью объемных эндогенных зарядов ρо.з.энд, что можно выразить уравнением (4) где FƩ – сила магнитогидродинамической природы; градиент напряженности магнитного поля обозначается grad H. Суммируя выражения (1)–(4), можно записать Таким образом, на микробные клетки, находящиеся на стенках емкостей, в воде и на поверхности мышечной ткани рыб, действуют не только физические электромагнитные факторы, но и собственные электрические, метаболические и морфологические составляющие живой клетки. В результате исследований был определен химический состав мышечной ткани веслоноса, клариевого сома и тиляпии, выращенных в одинаковых условиях в УЗВ (табл. 1). Таблица 1 Table 1 Химический состав мышечной ткани веслоноса, клариевого сома и тиляпии, выращенных в одинаковых условиях в установках замкнутого водоснабжения The chemical composition of the muscle tissue of paddlefish, clarius catfish and tilapia grown in the same conditions on closed water supply installations Ингредиент Веслонос Клариевый сом Тиляпия Вода, г 77,0 ± 3,62 75,9 ± 3,60 78,08 ± 3,59 Белок, г 15,8 ± 0,74 16,8 ± 0,78 20,08 ± 0,94 Жир, г 4,0 ± 0,19 6,5 ± 0,31 1,70 ± 0,08 Зола, г 1,1 ± 0,05 1,2 ± 0,06 0,93 ± 0,04 Калорийность, ккал 104 115 96 Витамины А, мг 20,0 10,0 22,0 В1, мг 0,06 0,20 0,04 В2, мг 0,07 0,13 0,06 В4, мг 56,0 35,0 43,0 В6, мг 0,20 0,20 0,30 D, мкг 10,2 10,1 3,2 E, мг 0,5 1,1 0,4 PP, мг 8,2 5,4 3,9 Микроэлементы I, мкг 3,5 5,1 4,2 Fe, мг 0,8 18,0 0,6 Со, мг 16,0 19,0 21,0 Mn, мг 0,03 0,07 0,04 Cu, мкг 40,0 47,0 75,0 Se, мкг 12,0 2,4 42,0 Zn, мг 0,40 0,46 0,34 Жирные кислоты НЖК, г 0,9 1,2 0,59 МНЖК, г 2,00 1,89 0,50 ПНЖК, г 0,65 0,75 0,38 Из данных табл. 1 следует, что количество белка больше всего в мясе тиляпии (20 %), жира – в мясе клариевого сома (6,5 %). Мышечная ткань всех видов рыб имеют высокое содержание жиро- и водорастворимых витаминов, в мясе тиляпии обнаружено значительное содержание селена – 42 мкг/100 г. Определение содержания малонового диальдегида в органах и тканях рыб. Для оценки степени окисления липидов определяли содержание МДА в различных органах и тканях рыбы. Малоновый диальдегид, как конечный продукт перекисного окисления липидов, позволяет оценивать качество жировой части рыбного сырья. Первичными продуктами перекисного окисления липидов считаются липопероксиды и диеновые конъюгаты типа циклических эндоперекисей и алифатических моно- и гидроперекисей. В случае свободнорадикального окисления полиненасыщенных кислот может происходить отрыв атома водорода в α-положении в отношении двойной связи. На рис. 3 приведена диаграмма содержания МДА в тканях рыб. Рис. 3. Содержание малонового диальдегида в тканях рыб Fig. 3. Malondialdehyde content in fish tissues Как видно на рис. 3, наибольшей опасности окисления липидов подвергается мозг рыб. Состав рыборастительных паштетов. Из рыбы, выращиваемой в УЗВ, мы разработали рыборастительные паштеты, для обогащения которых пищевыми волокнами использовались овощи и СО2-шроты. В табл. 2 приведены рецептуры паштетов с использованием фарша веслоноса, клариевого сома и тиляпии. Таблица 2 Table 2 Рецептуры рыбных паштетов Fish pate recipes Компонент Веслонос Канальный сом Тиляпия % Фарш веслоноса 65 – – Фарш клариевого сома – 65 – Фарш тиляпии – – 65 Морковь вареная 10 10 10 Лук репчатый 6 6 6 Масло виноградное 5 5 5 СО2-шрот гороха 5 4 3 СО2-шрот амаранта 3 4 5 СО2-экстракт перца черного 0,004 0,004 0,004 СО2-экстракт мускатного ореха 0,006 0,006 0,006 Соль пищевая 2,0 2,0 2,0 Легкая вода на гидратацию до 100 % массы В рецептурный состав паштетов входит как рыбное, так и растительное сырье. В качестве растительного сырья использовались овощные ингредиенты (морковь вареная и лук репчатый), которые придают паштетам нежную консистенцию, и СО2-шроты гороха и амаранта, которые обеспечивают продукт не только пищевыми волокнами, но и растительным белком, макро- и микроэлементами. СО2-шроты представляют собой тонкоизмельченные белково-углеводно-липидные пищевые добавки, для гидратации которых использовали легкую воду с пониженным содержанием дейтерия. СО2-экстракты перца черного горького и мускатного ореха, дозировка которых очень мала, вносят в фарш в растворе масла из семян винограда, что придает приятный аромат продукту. В табл. 3 приведен химический состав СО2-экстрактов, используемых в качестве ароматизаторов для рыборастительных продуктов. Таблица 3 Table 3 Химический состав СО2-экстрактов Chemical composition of CO2-extracts Продукт Показатели Плотность, г/см3 Показатель преломления К.ч. мг КОН Э.ч. мг КОН Основной компонент СО2-экстракт мускатного ореха 0,9344 1,5150 48 78 пинен, камфен СО2-экстракт перца черного 0,9440 1,5018 14 22 пиперин Основные компоненты используемых СО2-экстрактов – пинен, камфен и пиперин – обладают не только ароматическими, но и антиоксидантными и антимикробными свойствами. В табл. 4 приведен химический состав СО2-шротов, используемых в качестве белково-углеводных наполнителей для рыборастительных продуктов. Таблица 4 Table 4 Химический состав СО2-шротов Chemical composition of CO2-meal Продукт Массовая доля компонента, г/100 г белок углеводы жир влага зола СО2-шрот амаранта 14,6 58,2 5,7 11,0 2,8 СО2-шрот гороха 24,3 49,6 0,8 10,5 2,9 В табл. 5 приведен химический состав разработанных рыборастительных паштетов. Таблица 5 Table 5 Химический состав рыборастительных паштетов Chemical composition of fish pates Наименование паштета из мяса рыб и добавок Массовая доля, % МДА, мг/кг вода белок жир углеводы зола Контроль «Карп» 70 15,4 5,1 17 2,5 0,82 «Веслонос» 57 17,2 4,3 19,3 2,2 0,71 «Клариевый сом» 49 17,8 6,6 23,5 3,1 0,62 «Тиляпия» 63 20,7 1,8 11,6 2,9 0,55 Как показано в табл. 5, за счет использования СО2-экстрактов степень окисленности разработанных рыборастительных паштетов сравнительно низкая по сравнению с контролем. Переработка вторичных рыбных ресурсов Полученное в результате разделки рыбы вторичное сырье в виде костей, плавников и внутренностей (без кишок) предложено перерабатывать на пищевую рыбную муку и рыбий жир. На рис. 4 приведена аппаратурно-технологическая схема переработки вторичных ресурсов. Рис. 4. Аппаратурно-технологическая схема переработки вторичных рыбных ресурсов: 1 – бункер для загрузки сырья; 2 – наклонный транспортер; 3 – инспекционный транспортер; 4 – измельчитель сырья в подкисленной среде; 5 – тележка; 6 – аппарат гидротермической обработки; 7 – сборная емкость; 8 – декантер; 9, 10 – сборники жира; 11 – сепаратор; 12 – сушильная установка Fig. 4. Apparatus and technological scheme of processing secondary fish resources: 1 - bunker for loading raw materials; 2 - inclined conveyor; 3 - inspection conveyor; 4 - grinder of raw materials in the acidified medium; 5 - cart; 6 - apparatus for hydrothermal treatment; 7 - collecting tank; 8 - decanter; 9, 10 - fat containers; 11 - separator; 12 - drying unit Предварительно подготовленные отходы от переработки рыбы загружаются в установку для переработки вторичных ресурсов, измельчаются в подкисленной воде под избыточным давлением углекислого газа, масса прогревается и разделяется на фракции. В табл. 6 представлен химический состав полученной пищевой рыбной муки. Таблица 6 Table 6 Химический состав пищевой рыбной муки Chemical composition of fishmeal Ингредиент Количество в г/100 г Белки 69 Жиры 8 Вода 9 Незаменимые аминокислоты Аргинин* 4,3 Валин 4,0 Гистидин* 1,5 Изолейцин 3,1 Лейцин 5,0 Лизин 5,3 Метионин 2,5 Треонин 2,8 Триптофан 0,7 Фенилаланин 2,6 *Условно незаменимые аминокислоты. Полученная рыбная мука содержит большое количество белка и все незаменимые аминокислоты, она может быть использована не только для кормовых, но и для пищевых целей. В табл. 7 представлен химический состав полученного рыбьего жира. Таблица 7 Table 7 Химический состав пищевого рыбьего жира Chemical composition of fish oil Жирнокислотный состав Количество, в % от общего содержания жирных кислот Насыщенные жирные кислоты, в том числе 22,60 14:0 Миристиновая 3,57 16:0 Пальмитиновая 10,61 18:0 Стеариновая 2,80 Мононенасыщенные жирные кислоты 46,73 16:1 Пальмитолеиновая 8,31 18:1 Олеиновая (омега-9) 20,66 20:1 Гадолеиновая (омега-11) 10,43 22:1 Эруковая (омега-9) 7,33 Полиненасыщенные жирные кислоты, в том числе 30,67 18:2 Линолевая 0,94 18:3 Линоленовая 0,92 18:4 Стиоридовая (омега-3) 0,93 20:4 Арахидоновая 0,94 20:5 Эйкозапентаеновая (омега-3) 6,90 Омега-3 жирные кислоты 11,91 22:5 Докозапентаеновая (омега-3) 0,94 22:6 Докозагексаеновая (омега-3) 10,97 Омега-6 жирные кислоты 1,88 Полученный рыбий жир содержит значительное количество полиненасыщенных жирных кислот, среди которых особенно ценными являются жирные кислоты, относящиеся к группе Омега-3. Поэтому полученный жир может использоваться для лекарственных целей и обогащения пищевых продуктов. Заключение Переработка мышечной ткани рыб, выращиваемых в Астраханской области и предназначенных для производства рыборастительных продуктов, весьма актуальна. Объектами исследования выбраны высокопродуктивные породы рыб – веслонос, клариевый сом и тиляпия. Исследован химический состав мяса рыб и способ снижения микробной обсемененности сырья с помощью электромагнитного поля низкой частоты и способы электрофизической и газожидкостной обработки сырья. Апробированы способы переработки вторичных рыбных ресурсов на рыборастительные продукты, пищевую рыбную муку и рыбий жир с использованием газожидкостных технологий. Использование в качестве биомаркера окисления липидов рыбных продуктов малонового диальдегида как конечного продукта перекисного окисления рыбного жира позволяет оценивать качество сырья и полученных рыборастительных паштетов.
Список литературы

1. Антипова Л. В., Дунченко Н. И. Химия пищи. СПб.: Лань, 2019. 856 с.

2. Дацун В. М., Ким Э. Н., Левочкина Л. В. Водные биоресурсы. Характеристика и переработка. СПб.: Лань, 2018. 508 с.

3. Дворянинова О. П. Совершенствование классификаторов пищевой рыбной продукции // Стандарты и качество. 2019. № 3. С. 55.

4. Касьянов Г. И., Магомедов А. М., Золотокопова С. В. Особенности технологии фаршированного рыборастительного продукта, обогащенного СО2-экстрактами // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2019. № 2. С. 86–93.

5. Ким И. Н., Бредихин С. А., Ким Г. Н. Технология производства копченой продукции из водных биоресурсов: экологические аспекты. М.: Изд-во ЮРАЙТ, 2019. 198 с.

6. Кияшко В. В., Гуркина О. А., Васильев А. А., Тук-мамбетов И. А., Можаева В. В. Использование йодсодержащего препарата «Абиопептид» в кормлении лен-ского осетра // Научная жизнь. 2016. № 4. С. 145–153.

7. Сидорова В. И., Асылбекова С. Ж., Январёва Н. И., Койшыбаева С. К., Бадрызлова Н. С., Мухрамова А. А., Шуткараев А. В. Экструдированные стартовые комбикорма для клариевого сома // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2020. № 2. С. 82–92.

8. Котельников А. В., Котельникова С. В., Невален-ный А. Н., Пономарев С. В., Ширина Ю. М. Биохимиче-ские и морфометрические показатели некоторых органов и тканей гибрида тиляпии (Oreochromis Spp.) при выращивании с использованием препарата ЭС-2 // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2018. № 3. С. 113–117.

9. Вздорнова М. С., Мукатова М. Д. К вопросу разработки технологии продуктов функциональной направленности из объектов аквакультуры // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2019. № 2. С. 94–100.

10. Sakibaev K., Pylypenko L., Nikitchina T., Kasyanov G. Technology improvement and evaluation consumer properties of dry breakfast // Food science and Technology. 2019. V. 13. Iss. 2. P. 128–135. DOI: http://dx.doi.org/10.15673/fst.v13i2.1401.

11. Мукатова М. Д., Киричко Н. А., Моисеенко М. С., Сколков С. А. Разработка технологии получения жира из жиросодержащих отходов переработки промысловых рыб Волжско-Каспийского бассейна // Изв. ТИНРО. 2018. Т. 193. С. 211–222.

12. Павловская Л. М., Гапеева Л. А. Прудовая рыба – перспективное сырье для промышленной переработки // Food industry: science and technologies. 2018. Т. 11. № 3 (41). С. 58–95.

13. Роговцов С. В., Барулин Н. В., Костоусов В. Г. Рыбоводно-технологические параметры выращивания сиговых рыб в установках замкнутого водоснабжения // Животноводство и ветеринарная медицина. 2018. № 2. С. 18–25.

14. Федорова Е. В. Выращивание клариевого сома в установках замкнутого водоснабжения // Состояние и пути развития аквакультуры в Российской Федерации в свете импортозамещения и обеспечения продоволь-ственной безопасности страны: сб. материалов II Наци-он. науч.-практ. конф. (Санкт-Петербург, 13–15 сентября 2017 г.). Саратов: Изд-во ООО «ЦеСАин», 2017. С. 172–175.

15. Харенко Е. Н., Сопина А. В. Пищевой гид по рыбной продукции // Рыбное хозяйство. 2020. № 3. С. 124–128.