Разработка технологий пресервов и консервов из рыб с использованием лактоферментированных овощных субстратов

Микроорганизмы определяли и культивировали в соответствии с ГОСТ [34, 35]. В качестве субстратов для роста молочнокислых бактерий использовали измельченные грунтовые томаты и огурцы, сок капусты, а также отвар капусты.

Из всех рассмотренных субстратов предпочтение было отдано субстратам на основе томатов, поскольку субстраты из капусты дополнительно требовалось подвергать термическому воздействию для удаления глюкозинолатов, а огуречные субстраты ухудшали естественный цвет мышечной ткани рыбы, придавая сероватый оттенок. Кроме того, органолептические показатели образцов рыбы ферментированной в трёх видах овощных субстратов значительно отличались между собой. Предпочтение по аромату и вкусу также было отдано субстратам на основе измельчённых грунтовых томатов.

На рис. 4.3. приведена технологическая схема производства пресервов с заливкой из лактоферментированных овощных субстратов. Были изготовлены контрольные образцы пресервов «Килька черноморская тушка в яблочном соусе» в соответствии с действующей НД [130] и опытные образцы в соответствии с технологической схемой. Рецептуры контрольных и опытных образцов пресервов представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Рецептуры контрольных и опытных образцов пресервов.

Наименование сырья и материалов	Рецептура на 1 туб пресервов, в кг.
	Контрольные образцы	Опытные образцы
Рыба разделанная (подсоленный п/ф)	280	280
Культуральная вытяжка с титром L.аcidophilus 5х103 или L.рlantarum 8х103	-	1,79
Измельчённые томаты	-	34,04
Вода для приготовления пряного отвара	33,12	33,12
Сок яблочный	21,23	-
БКNа	0,32	-
Сахар	6,28	-
Яблоки маринованные нарезанные	8,0	-
Перец душистый	0,3	0,3
Перец чёрный	0,2	0,2
Кориандр	0,3	0,3
Корица	0,15	0,15
Гвоздика	0,1	0,1
Итого:	350	350

Операции подготовки рыбы являются традиционными для пресервов из разделанной рыбы [129]. Подготовка лактоферментированной заливки осуществляется следующим образом (рис. 4.4):

- некондиционные грунтовые томаты при помощи ящикоопрокидывателя (поз.1 рис. 4.4) загружаются в моечно-инспекционные транспортёры (поз. 2 рис. 4.4);

- после мойки и инспектирования томаты подвергаются грубому измельчению на дробилке (поз. 3 рис. 4.4);

- измельчённые томаты при помощи центробежного насоса (поз. 4 рис. 4.4) подаются в накопительную ёмкость вместимостью 1000 л для томатной пульпы (поз. 5 рис. 4.4);

- в термостатной ёмкости вместимостью 1000 л (поз. 6 рис. 4.4) производится смешивание молочнокислых бактерий с измельчёнными томатами при соотношении 1:20, с последующим термостатированием. При периодическом перемешивании осуществляется ферментирование в течение 48…120 часов при температуре 37 °С;

- лактоферментированный томатный субстрат, после отделения кожицы и семян на сепараторе (поз. 7 рис. 4.4) и подаётся на заливку банок с рыбой.

- моечно-инспекционный транспортёр; 3 - дробилка; 4 - центробежный насос; 5 - ёмкость вместимостью 1000 л для томатной пульпы; 6 - ёмкость вместимостью 1000 л для ферментирования; 7 - устройство для отделения семян и кожицы.

В опытные образцы вносили овощные субстраты с культурами молочнокислых бактерий. Все образцы были расфасованы в стеклянную тару. В опытных образцах массовая доля поваренной соли была понижена в 4 раза с 8 до 1,92 %. Однако это не отразилось на микробиологической стабильности пресервов, и сроках их хранения.

Сравнительная характеристика качества пресервов. Физико-химические показатели образцов пресервов изучались в динамике в течение периода созревания пресервов при температуре от 0 °С до 5 °С в сравнении с контрольными образцами с ГМ 1:1 и приведены в таблицах (4.5 - 4.9).

Таблица 4.5

Значения буферности образцов из рыбы, в градусах (n = 3, Р > 095)

Название образца	Время, дней
	3	6	9	12	15	20	31
Пресервы, изготовленные по традиционной технологии	65,5	67	67	68,5	70	71	101
Пресервы, изготовленные по новой технологии	73,5	79	84	98	102	106	?

Таблица 4.6

Значения рН овощного субстрата и образцов из рыбы (n = 3, Р > 095)

Название образца	Значения рН
Овощной субстрат	3,8
Пресервы, изготовленные по традиционной технологии	5,9
Пресервы, изготовленные по новой технологии	5,0

Если по показателю буферности пресервы, изготовленные с новым технологическим приёмом, созревали через 2 недели, то традиционные пресервы из шпрота черноморского - только через 30 суток. Быстрому созреванию опытных пресервов способствовало внесение в среду пресервов низкокислотного овощного субстрата с рН = 3,8, который активизировал собственные кислые пептидгидролазы мышечной ткани, оптимум которых находится в этих пределах, а также активные молочнокислые бактерии, количество которых составляло 3х10⁶ для L.аcidophilus и 4х10⁷ для L.рlantarum в 1г продукта, в начале процесса созревания, и оставалось стабильным на протяжении всего процесса созревания (рис 4.5). Такое количество молочнокислых бактерий не наносит вреда для желудочно-кишечного тракта человека.

Рис. 4.5. Динамика содержания молочнокислых бактерий в пресервах при хранении: 1 - культуральная вытяжка L.аcidophilus; 2 - культуральная вытяжка L.рlantarum.

По всем определенным показателям (массовая доля поваренной соли, общая кислотность, буферность, рН и ВУС мышечной ткани) пресервы, изготовленные с новым технологическим приёмом, отличаются более высоким качеством, чем образцы, изготовленные традиционной технологии.

Как видно из таблицы 4.9 содержание поваренной соли в пресервах, изготовленных с новым технологическим приёмом, ниже, чем в пресервах, изготовленных по традиционной технологии в 4 раза.

Таблица 4.7

Значения общей кислотности образцов из рыбы, в % (n = 3, Р > 095)

Название образца	Время, дней
	3	6	9	12	15	20	31
Пресервы, изготовленные по традиционной технологии	0,18	0,29	0,31	0,34	0,4	0,43	0,51
Пресервы, изготовленные по новой технологии	0,24	0,31	0,36	0,43	0,45	0,53	-

Таблица 4.8

Значения водоудерживающей способности мышечной ткани шпрота черноморского (n = 3, Р > 095)

Название образца	Значения, в %.
Пресервы, изготовленные по традиционной технологии (после процесса созревания)	47,95
Пресервы, изготовленные по новой технологии (после процесса созревания)	49,38
Рыба-сырец	57,89

Таблица 4.9

Значения массовой доли поваренной соли мышечной ткани шпрота черноморского (n = 3, Р > 095)

Название образца	Значения, в г/100 г.
Пресервы, изготовленные по традиционной технологии (после процесса созревания)	7,6
Пресервы, изготовленные по новой технологии (после процесса созревания)	1,9

Если говорить о ВУС мышечной ткани (табл. 4.8), то ее значения были несколько выше в опытных образцах - 49,38 %, но ниже, чем ВУС исходного сырья 57,89 %. Эти данные коррелируют с показателями ВУС, приведенными в литературе [84].

Известно, что решающее значение в определении качества любой продукции имеют ее органолептические показатели. С целью определения вкусовых качеств и конкурентоспособности новых пресервов нами была проведена бальная оценка органолептических показателей пресервов (табл. 4.10). Оценка проводилась по 5-ти бальной системе и показала, что новые образцы не только не уступают образцам, изготовленным по традиционной технологии, но и на 1 балл превосходят по органолептическим показателям.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что использование лактоферментированных овощных субстратов позволяет внести новый элемент в существующую технологию производства продуктов из рыб и обогатить их БАВ.

Имеющиеся результаты показывают, что кроме этого, лактоферментированные овощные субстраты значительно ускоряют созревание этого вида рыбной продукции. Безусловно, что пресервы, в которых будет помещена культура рода Lactobacillus, созревают быстрее, чем это предусмотрено существующей НД и получают достаточный уровень микробиологической стабильности при хранении.

Пресервы из пресноводных и полупроходных рыб, к коим принадлежит пиленгас, можно отнести к слабо созревающим, для ускорения созревания которых [75] используются ферментные препараты, такие как паста «Океан», либо тузлук из посольных ванн (регенерированный истинный тузлук). Поэтому внесение молочнокислой микрофлоры и молочной кислоты биологического происхождения может служить фактором интенсификации процесса созревания. Кроме того, молочная кислота в определённой степени играет значительную роль в понижении содержания поваренной соли в готовом продукте. В традиционных пресервах поваренной соли вносится до 8...10 %, в зависимости от рецептуры, тогда как в нашем случае предполагается уменьшение данного показателя до значения не более 2 %. Такой прием известен, аналогичен технологии используемой в Японии, когда для изготовления деликатесных солёных продуктов поваренная соль полностью заменяется яблочной кислотой, которая придаёт специфический кисловатый привкус готовому продукту. Это положение укладывается в концепцию здорового питания, когда в продуктах снижается содержание поваренной соли и соответственно риск развития сердечно-сосудистых заболеваний в результате замены ионов К⁺ на ионы Na⁺ и ослаблении деятельности сердечной мышцы [102].

Таблица 4.10

Бальная шкала для определения органолептических показателей качества пресервов

Комплексные показатели	Единичные показатели	Баллы для каждого вида пресервов
		Пресервы, изготовленные по традиционной технологии	Пресервы, изготовленные по новой технологии
1	2	3	4
Внешний вид	Целостность кожных покровов	4,0	4,1
	Механические повреждения	4,2	4,9
	Цвет поверхности рыбы	4,1	4,8
	Укладка рыбы в банки	5,0	5,0
	Разделка рыбы	4,0	4,5
	Размер кусков	4,4	5,0
	Целостность кусков	5,0	4,9
Запах	Степень свойственности	3,1	4,6
Вкус	Степень свойственности	2,4	4,8
Консистенция	Плотность	5,0	5,0
	Нежность	2,3	4,9
	Сочность	3,4	4,2
Среднее арифметическое значение		3,9	4,7

Выводы по разделу 4

1. Изучено влияние микроволновой обработки на микрофлору вкусо-ароматических веществ, применяемых при производстве пресервов из рыб. Определено, что количество КОЕ пряно-солевой смеси пресервов при такой обработке изменяется в геометрической прогрессии, что соответствует теории “отмирания микроорганизмов”.

2. Изготовлены опытные образцы пресервов из рыб с использованием лактоферментированных овощных субстратов. В рецептуре опытных образцов пресервов был исключен консервант БКNа, а также понижена в 4 раза массовая доля поваренной соли по сравнению с контрольными образцами пресервов.

3. Изучено влияние лактоферментированных овощных субстратов на мышечную ткань рыб. Установили, что наиболее предпочтительным при производстве пресервов является субстрат на основе измельчённых грунтовых томатов.

4. Изготовлены опытные образцы пресервов с предложенным технологическим приемом, которые по качественным показателям превосходили образцы, изготовленные по традиционной технологии. После созревания опытных и контрольных образцов пресервов была проведена бальная оценка органолептических показателей пресервов по 5-ти бальной системе, которая показала, что новые образцы пресервов на 1 балл превосходят изготовленные по традиционной технологии образцы.

5. Проведенный мониторинг качественных показателей опытных образцов пресервов из рыб подтвердил целесообразность использования лактоферментированных овощных субстратов. Опытные образцы пресервов были стабильны в течение 4 месяцев, при полном отсутствии консерванта. На данное изобретение получен декларационный патент Украины на полезную модель № 4727 UА „Спосіб виробництва пресервів із гідробіонтів” (Приложение А).

Основные научные результаты раздела опубликованы в работах [60, 82, 108].

РАЗДЕЛ 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОНСЕРВОВ ИЗ ЛАКТОФЕРМЕНТИРОВАННОГО СЫРЬЯ

Использование процесса лактоферментирования рыб при производстве консервов с ПО позволит исключить энергоёмкие и экологически небезопасные процессы ПТО из технологии таких консервов, а также повысит микробиологическую стабильность и чем создаст платформу для использования щадящей стерилизации.

5.1. Изучение влияния лактоферментированных овощных субстратов на азотсодержащие соединения мышечной ткани рыб.

Ранее было установлено эффективное воздействие лактоферментированных субстратов на такие показатели мышечной ткани, как рН, ВУС, буферность, влагоотдачу, титруемую кислотность. Не менее значимы, для получения консервов высокого качества, является состояние белковых компонентов консервов, играющих роль основного пластического вещества в питании человека.

С целью изучения влияния лактоферментированных овощных субстратов на азотсодержащие соединения мышечной ткани рыб кусочки разделанного шпрота черноморского и филетированного пиленгаса обрабатывали путём погружения в раствор лактоферментированных овощных субстратов на основе пастеризованного капустного сока и измельчённых томатов с L. plantarum и L. Acidophilus, при соотношении - рыба : раствор - 1:1.

Полученные таким образом образцы мышечной ткани хранили при температуре от +1 до +5 єС в течение 120 часов, при этом в динамике определялись азотсодержащие соединения.

Проведенный анализ изменений азотсодержащих веществ мышечной ткани шпрота черноморского и филетированного пиленгаса, как нового, неизучённого и наиболее перспективного объекта промысла, в процессе ферментирования овощными субстратами позволил установить степень воздействия такого вида обработки на белковую составляющую, как важнейшего элемента биологической ценности пищевых продуктов.

Первоначально был определён допустимый срок ферментирования овощным лактоферментированным субстратом при t = 5 єС. Было установлено, что в лабораторных условиях продолжительность процесса не должна превышать 5 суток, так как в этот период стабилизируется количество белкового азота и азота летучих оснований (13,0...20,6 мг/100 г), а обработка более этого срока ведёт к нежелательным потерям белка и ухудшению органолептических показателей.

Серия из 44 опытов по определению белка и белкового азота позволила получить данные, приведенные в таблицах 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1

Динамика изменений белка и белкового азота шпрота черноморского в различных субстратах массовая доля, % (n = 3, Р > 095)

Вид субстрата	Необработанная	Продолжительность обработки, сутки
	мышечная ткань	III сутки	V сутки
	Белок	Белковый азот	Белок	Белковый азот	Белок	Белковый азот
Томаты с L.acidophilus	15,60	2,49	14,10	2,25	13,70	2,19
Томаты с L.plantarum	15,70	2,51	14,50	2,32	14,20	2,27
Капустный сок с L.acidophilus	15,80	2,52	14,60	2,33	13,30	2,12
Капустный сок с L.plantarum	15,90	2,54	13,70	2,19	12,10	1,93

Установлено, что наибольшие потери белка и белкового азота обоих видов рыб, до 25 %, происходят при обработке субстратом с капустным соком с L.plantarum, а наименьшие - при обработке грунтовыми томатами, сброженным L.plantarum, до 10 %. Следует отметить, что наиболее приемлемым является обработка томатным субстратом с L.plantarum, так как потери белковых веществ минимальные и несоизмеримы с потерями белка при традиционной ПТО (30 % и более) [142].

Полученные графические зависимости динамики белка мышечной ткани, приведенные на рис. 5.1 и 5.2 позволяют установить, что кривые носят экспоненциальный характер. Это согласовывается с научной концепцией отмирания микроорганизмов и деструкции компонентов пищевых продуктов при тепловом воздействии [147].

Таблица 5.2

Динамика изменений белка и белкового азота пиленгаса в различных субстратах массовая доля, % (n = 3, Р > 095)

Вид субстрата	Необработанная	Продолжительность обработки, сутки
	мышечная ткань	III сутки	V сутки
	Белок	Белковый азот	Белок	Белковый азот	Белок	Белковый азот
Томаты с L.acidophilus	16,80	2,68	14,90	2,38	14,50	2,32
Томаты с L. plantarum	17,00	2,72	15,80	2,52	15,50	2,48
Капустный сок с L.acidophilus	16,60	2,65	15,20	2,43	13,90	2,22
Капустный сок с L. plantarum	16,90	2,70	14,50	2,32	12,80	2,05

В большинстве случаев процесс разрушения компонента подчиняется химическим реакциям первого порядка и может быть выражен через уравнение:

(5.1)

где: N_ф - содержание компонента через время ф;

N₀ -первоначальное содержание компонента;

k_ф - константа скорости реакции.

Константа k_ф может быть выражена через q - время, необходимое для снижения концентрации компонента на 90 % следующим образом, сутки [55]:

(5.2)

Рис. 5.1. Динамика содержания белка мышечной ткани шпрота черноморского в лактоферментированных овощных субстратах: 1 - томатный субстрат с L.рlantarum; 2 - томатный субстрат с L.аcidophilus.



Рис. 5.2. Динамика содержания белка мышечной ткани пиленгаса в лактоферментированных овощных субстратах: 1 - томатный субстрат с L.рlantarum; 2 - томатный субстрат с L.аcidophilus.

Такие кинетические константы были получены для процессов изменения содержания белка при ферментировании рыбы в четырех видах субстратов из капустного сока и измельченных томатов с двумя видами молочнокислых бактерий L.acidophilus и L.plantarum. Расчет был проведен при помощи программы MathCAD и представлен на рисунках (Приложение Б).

Большие значения констант, от 19 до 40 суток, объясняются пониженной температурой лактоферментированиия - +5 єС.

Установлено, что наибольшему воздействию подвергаются белки мышечной ткани рыб в субстратах в капустном соке с L.plantarum (С = 19 суток), а наименьшему в томатном субстрате с L.plantarum (С = 40 суток). В первом случае более интенсивному гидролизу способствует и низкая рН среды - 3,45…3,90.

Поэтому предпочтение следует отдавать лактоферментированным субстратам на основе томатов, т.к. в них при решении основной задачи - снижения влагосодержания, происходит частичный допустимый гидролиз белков (до 10 %), что незначительно снижает биологическую ценность продуктов. Кроме того, полуфабрикат, обработанный на основе томатов, имел более приемлемые органолептические показатели.

Качество лактоферментированного полуфабриката, не в последнюю очередь, зависит от содержания в мышечной ткани денатурированных - щелочерастворимых белков. Как известно, миофибриллярные (солерастворимые) белки отвечают за сохранение структуры мышечной ткани. При переходе их в денатурированное состояние нарушается связь белка с водой, целостность мышечных волокон, что приводит к значительной потере тканевого сока и получению сухой и жесткой консистенции мяса.

Изучение фракционного состава белков пиленгаса и шпрота черноморского лактоферментированных томатным субстратом (табл. 5.3 и 5.4) показало, что нежелательная денатурация преобладает для пиленгаса в субстрате с L. acidophilus, а для шпрота - в субстрате с L. plantarum. Соответственно в первом случае массовая доля щелочной фракции 37 %, а во втором - 34 %. Для пиленгаса характерно накопление массовой доли водосолевой фракции от 6,6 до 9,6 %, а для шпрота уменьшение с 9,4 до 5,1 %. Водосолевая фракция белков мышечной ткани рыб представленная саркоплазматическими и миофибриллярными белками. Увеличение её содержание для пиленгаса говорит о том, что мышечная ткань должна быть структурирована и уплотнена, а у шпрота черноморского наоборот, что и было подтверждено органолептическими показателями, а также изучено реологическим методом. Показание пенетрометра для мышечной ткани свежего шпрота черноморского составило 75 г, а для пиленгаса - 80 г, что соответствует нежной мышечной ткани [39]. После ферментирования в томатном субстрате с L.plantarum, как максимально изменяющем содержание водосолевой фракции, показание пенетрометра составило для шпрота черноморского 52 г, а для пиленгаса - 103 г.

Таблица 5.3

Фракционный состав белков пиленгаса массовая доля, % (n = 3, Р > 095)

Наименование образца	Протеин	Водосолевая фракция	Спиртовая фракция	Щелочная фракция	Нерастворимый осадок	Сумма фракций
Пиленгас свежий	86,000	6,640	0,195	19,600	59,600	26,400
Пиленгас, ферментированный с L.plantarum	73,300	9,640	0,160	29,300	34,400	38,900
Пиленгас, ферментированный с L.acidophilus	75,000	8,070	0,820	37,100	29,000	46,000

Таблица 5.4

Фракционный состав белков шпрота черноморского массовая доля, % (n=3, Р > 095)

Наименование образца	Протеин	Водосолевая фракция	Спиртовая фракция	Щелочная фракция	Нерастворимый осадок	Сумма фракций
Шпрот черноморский свежий	76,600	9,640	0,962	14,200	51,800	24,800
Шпрот черноморский, ферментированный с L. plantarum	69,200	5,160	1,100	34,300	28,600	40,600
Шпрот черноморский, ферментированный с L. acidophilus	65,900	7,990	1,500	31,100	25,300	40,600

Проведенные исследования фракционного состава белков показали, что для шпрота черноморского предпочтительнее ферментирование с L. acidophilus, а для пиленгаса - с L.plantarum.

Данные, полученные по содержанию азота летучих оснований, показали, что их количество не превышает 20…24 мг/100 г при ферментировании в течение 7 суток, при исходном содержании в нативном сырье 13...15 мг/100 г.

Таким образом, проведенные исследования изменений азотсодержащих веществ, двух видов рыб ферментированных молочнокислыми субстратами позволили установить следующие параметры обработки: продолжительность не менее 24 часов, но не более 5 суток при температуре + 5 °С. Полученные параметры нельзя считать технологическими, поскольку они требуют значительных энергозатрат для охлаждения и ведут к невозможности осуществления непрерывного цикла производства консервов.

С этой целью были апробированы и откорректированы сокращенные параметры процесса лактоферментирования, которые составили: продолжительность - 90 мин, при температуре +20…+25 °С. Обработанный по этим параметрам лактоферментированный полуфабрикат имел схожие с полученными ранее образцами показатели азотсодержащих соединений и что особенно важно, аналогичную влагоотдачу. Так, если для пиленгаса обработанного в течение 90 мин при температуре +25 °С содержание белка составляло 44,25 % на абсолютно сухое вещество, то для обработанного при температуре +5 °С в течение 5 суток - 43,9 %, а влагоотдача увеличилась незначительно, всего лишь на 3 %.

Было также установлено, что процесс лактоферментирования в большой степени влияет и на активность ферментной системы мышечной ткани рыб.

Как было сказано ранее, в разделе 1.1.2, в мышечной ткани рыб находится достаточно много разнообразных ферментов. Эти ферменты катализируют реакции превращения азотистых веществ, липидов и углеводов, входящих в состав мышечной ткани рыб. Особый интерес представляют протеолитические ферменты мышечной ткани рыб класса аспартильных протеаз, типа катепсинов. Назначение катепсинов - реагировать с белками тканей. При этом катепсины Д относятся к наиболее важным, поскольку они инициируют белковый гидролиз с образованием пептидов, которые в свою очередь расщепляются другими катепсинами, такими как катепсин С. Известно, влияние протеолиза тканевым катепсином на процесс созревания и порчи рыбы.

Данные изучения протеолитической активности ферментов в лактоферментированном сырье приведены в табл. 5.5.

Активность протеолитических ферментов пиленгаса, лактоферментированного L. plantarum и L. acidophilus, снижается в среднем в 3 раза, а шпрота черноморского в 1,5-2 раза. Полученные данные свидетельствуют о том, что автолиз шпрота будет происходить гораздо быстрее, что коррелирует с результатами предварительных экспериментов.

Таблица 5.5

Протеолитическая активность ферментов в лактоферментированном сырье (n = 3, Р > 095)

Название образца	Активность ферментов, в нкат/кг
	Активность кислых пептидгидролаз по гемоглобину при рН=3,5	Активность щелочных пептидгидролаз по казеину при рН=6,0
Пиленгас свежий	294,5	401,6
Пиленгас, обработанный томатным субстратом с L.plantarum	109,8	122,3
Пиленгас, обработанный томатным субстратом с L.acidophilus	95,5	124,3
Шпрот черноморский свежий	104,2	116,3
Шпрот черноморский, обработанного томатным субстратом с L.plantarum	103,7	104,8
Шпрот черноморский, обработанного томатным субстратом с L.acidophilus	78,3	81,4

Снижение активности протеолитических ферментов лактоферментированных рыб, подтверждённое проведенными экспериментами, предполагает использованию концепции щадящей тепловой стерилизации. Известно, что константа термоустойчивости (Z, °С) как ферментов, так и витаминов в несколько раз превышает константу термоустойчивости отмирания спор возбудителей специфической порчи консервов при тепловой стерилизации. Такое эффективное воздействие на кислые и щелочные пептидгидролазы мышечной ткани изучаемых видов рыб в процессе предварительной обработки позволит, обосновано снизить степень теплового воздействия при стерилизации на консервы, изготовленные из лактоферментированных полуфабрикатов.

Кроме того, лактоферментированный полуфабрикат и готовые консервы из него приобрели дополнительные элементы микробиологической стабильности, образующиеся в результате метаболизма молочнокислых бактерий, антибиотики - ацидофилин, лактоцидин и лактолин. Это также создаёт предпосылки для использования щадящих режимов стерилизации.

5.2. Научное обоснование параметров щадящей тепловой стерилизации лактоферментированных рыбных консервов.

В результате всестороннего изучения процесса лактоферментирования рыб, были выполнены:

-- поиск растительного сырья для получения эффективных субстратов, а также наиболее доступного и экономически приемлемого рыбного сырья;

-- научное обоснование параметров обработки рыб лактоферментированными субстратами для производства пресервов и консервов;

-- изучение влияния продуктов метаболизма молочнокислых бактерии рода Lactobacilus на выживаемость возбудителей специфической порчи рыбных консервов C.sporogenes, штамм 25;

-- определение влияния лактоферментирования на связь влаги с белками мышечной ткани и влагосодержание обрабатываемых рыб;

-- установление степени влияния ферментирования на соотношение азотсодержащих соединений, активности тканевых ферментов мышечной ткани исследуемых рыб.

Эти исследования позволили предложить новый биотехнологический способ предварительной обработки перед тепловым консервированием взамен традиционной ПТО.

5.2.1. Особенности биотехнологического способа предварительной обработки рыб перед консервированием. Новый биотехнологический способ был реализован при производстве консервов из рыбы в томатном соусе. При этом процесс традиционного обжаривания рыбы был заменён предварительной кислотно-ферментативной обработкой рыбы. Технологическая схема производства нового вида консервов представлена на рис. 5.3.

В соответствии с векторной и аппаратурно-технологической схемами (рис 5.3 и 5.4) производства консервов основные операции выполняются в следующей последовательности:

- процесс размораживания мороженой рыбы производится на дефростере (поз.1 рис. 5.4);

- размороженная рыба сортируется на сортировочном модуле (поз.2 рис. 5.4), при этом удаляется некондиционное сырьё и прилов;

- затем рыба направляется на мойку (поз.3 рис. 5.4), разделку (поз.4 рис. 5.4), мойку и порционирование (поз.5 рис. 5.4), стекание влаги (поз.6 рис. 5.4)

- подготовка и подача лактоферментированного субстрата производится согласно схеме в соответствии с рис. 4.4;

- кислотно-ферментативная обработка рыбы осуществляется в емкости для ферментирования при ГМ 1:1, t=25 °С, ф=90 мин (поз.7 рис. 5.4);

- далее рыба направляется в вакуум-охладитель (поз.8 рис. 5.4) в котором производится вакуумирование при величине вакуума в камере 75 кПа в течение 20 минут;

- после вакуумирования рыба подпрессовывается между двумя гигроскопичными поверхностями на прессе для подпрессовки (поз. 9 рис. 5.4) при давлении 0,005…0,01 МПа и убыли массы обрабатываемой рыбы (18...20) %;

- подпрессованная рыба сортируется на сортировочном модуле (поз. 2 рис. 5.4) и фасуется в металлические банки при помощи набивочной машины (поз. 10 рис. 5.4);

- заливка томатным соусом производится на дозировочной машине (поз. 11 рис. 5.4) с последующим эксгаустированием и закупориванием на вакуум-закаточной машине (поз. 12 рис. 5.4);

- укупоренные банки стерилизуются в вертикальных автоклавах (поз. 13 рис. 5.4);

- простерилизованные банки моются в машине для мойки банок (поз. 14 рис. 5.4), после чего на них клеятся этикетки на этикетировочной машине (поз. 15 рис. 5.4);

- затем банки упаковываются в короба и готовая продукция направляется на созревание и хранение при температуре 0…15 °С и относительной влажности 75 %.

На приведенный способ предварительной биотехнологической обработки рыб перед тепловым консервированием получен декларационный патент Украины на полезную модель № 16972 „Спосіб попередньої обробки риби перед консервуванням” (Приложение В).

Разработка научно обоснованных режимов дробной стерилизации консервов из пиленгаса. В качестве сырья для производства консервов по новой технологии с использованием лактоферментирования был выбран пиленгас, как наиболее перспективный вид сырья для южных регионов Украины, в том числе Крыма.

В соответствии с приведенными ранее схемами (рис. 5.3 и 5.4) была изготовлена партия консервов из лактоферментированного пиленгаса в томатном субстрате с различными культурами молочнокислых бактерий, которые были простерилизованы по традиционному режиму, приведенному в инструкции [55], а также по дробному режиму, основанному на принципах термостабилизации. Характеристика режима термостабилизации приведена в табл. 5.6 и на рис. 5.5.

Для данного режима стерилизации и термостабилизации было реализовано не менее 5 режимов, летальность которых в соответствии с нормативной документацией [92] отличалась не более чем на 1 усл. мин.

Таблица 5.6

Характеристика новых научно обоснованных режимовьтермостабилизации рыбных консервов

Наименование консервов	Режим	Летальность режима, усл. мин.
		требуемая	фактическая
		нормативная	расчетная
«Пиленгас в томатном соусе»		4,1	-	13,8
«Пиленгас «Пикантный» в томатном соусе»		-	2,61	3,23

Рис. 5.5. Характеристики прогрева консервов «Пиленгас «Пикантный» в томатном соусе»: 1 - кривая прогрева автоклава; 2 - кривая прогрева банки; 3 - кривая летальности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Надежность разработанной «формулы» в дальнейшем была подтверждена результатами соответствующих микробиологических исследований.

Для этого был проведен полный комплекс необходимых исследований. А именно, расчет нормативной летальности, с последующим получением кривых прогрева продукта, определение фактической летальности, инокулирование спорами тест-культуры C.sporogenes - 25, термостатирование при 37 °С и выявление возбудителей специфической порчи после термостатирования. Достоверно установлено, что режимы стерилизации обеспечивают промышленную стерильность и микробиологическую стабильность продукта при хранении, а также безопасность для потребителя в соответствии с требованиями НД [81, 83, 92] (Приложение Г).

Стерилизация консервов по параметрам термостабилизации позволяет снизить действие высоких температур до минимума (рис. 5.5). Режим межварочной выдержки или «термопаузы», составляющий 30 минут при 50 °С, позволяет снизить термостойкость спор возбудителя специфической порчи и как следствие уменьшить продолжительность нахождения термолабильных компонентов консервов при термоповреждающих температурах (110... 120) °С на (15...50) % по сравнению с традиционными режимами стерилизации.

Расчет нормативной летальности дробного способа стерилизации производили по следующей теоретически обоснованной формуле [63]:

(5.3)

где: F₁ - летальность первой стадии процесса дробной стерилизации, усл. мин.;

n - заданная степень стерильности консервов;

D_121,1 ⁰_C - константа термоустойчивости данного вида микроорганизма при эталонной температуре, мин.

Особым условием реализации режима термостабилизации являлось ограничение фактической летальности первого этапа величиной 0,5 усл. мин.

Сравнительный анализ основных физико-химических и микробиологических показателей (табл. 5.7) традиционных и изготовленных по новой технологии консервов позволил определить наиболее предпочтительный способ ферментирования, а именно, с помощью культуры L.acidophilus.

Таблица 5.7

Основные физико-химические и микробиологические показатели качества консервов из обжаренного и лактоферментированного пиленгаса (n=3, Р> 0,95)

Показатели	Традиционные консервы	Консервы, ферментированные
		L.plantarum	L. acidophilus
Массовая доля сухих веществ в томатном соусе, %	13,6	14	14
Кислотность консервов (в перерасчёте на яблочную кислоту %)	0,37	0,43	0,39
Массовая доля поваренной соли, %	1,34	1,30	1,31
рН	5,30	5,21	5,26
Массовая доля влаги, %	74,2	73,4	73,4
Зола, г/100 г	5,2	5,0	4,9
Кислотное число жира, мг КОН на 100 г	3,47	3,32	3,36
Белок, г/100 г	15,3	15,4	15,6
ВУС мышечной ткани, %	43,4	45,2	51,4
Жёсткость позвоночной кости, кг/см2	1,60	1,37	1,52
Цвет томатного соуса, ед. опт. плотности	0,76	0,7	0,55
КОЕ/см3	2100	1700	70

Научно обоснованные параметры дробной стерилизации консервов «Пиленгас «Пикантный» в томатном соусе» прошли все необходимые этапы исследования:

- изыскания поискового режима;

- микробиологическую проверку путём инокулирования спорами возбудителя специфической порчи с последующим термостатированием и выявлением культуры C.sporogеnes;

- производством промышленной опытной партии, с последующей проверкой её образцов на промышленную стерильность и соответствие требованиям ТУ [44] (Приложение Г).

Консервы из рыбы, обработанной этой культурой, имели приятный пикантный вкус и запах ферментированных томатов, а также более сочную мышечную ткань (ВУС 33,4%) и лучшие микробиологические показатели качества консервов. В соответствии с требованиями НД для консервов из пиленгаса, из лактоферментированного сырья, был разработан проект технологической инструкции по производству консервов «Піленгас «Пікантний» у томатному соусі», разработан необходимый пакет документов по научно обоснованным режимам стерилизации этого вида консервов, который утверждён (Приложение Д.1), а также утверждены ТУ У 15.2-26303655-002:2007 «Консерви. Риба «Пікантна» у томатному соусі» (Приложение Д.2), получено заключение санитарно-эпидемиологической экспертизы № 05.03.02 - 06/9563 «Консерви. Риба «Пікантна» у томатному соусі» (Приложение Д.3).

Использование щадящей тепловой стерилизации соответствующим образом отразилось на пищевой ценности консервов, в том числе их переваримости, которая составила 62,30 % против 58,14 % для образцов «Пиленгаса «Пикантного» в томатном соусе», стерилизованного по дробному и традиционному режимам стерилизации.

Аминокислотный состав новых образцов консервов, приведенный в таблице 5.8, показал, что он претерпел незначительные изменения в сравнении с аминокислотным составом исходного сырья и имеет более лучшие показатели, чем у консервов изготовленных по традиционной технологии.

Внедрение новой технологии производства термостабилизированных консервов с предварительной обработкой путем лактоферментирования овощным субстратом из томатов с бактериями L.acidophilus осуществлено на «Рыбоконсервном комбинате «НОВИЙ» в г.Севастополе, а экономический эффект состоит в снижении совокупных эксплутационных затрат с 121945,85 до 65644,39 грн. за год. (Приложение Ж).

Таблица 5.8

Аминокислотный состав мышечной ткани пиленгаса, мг/ 100 г абсолютно сухого вещества (n = 3, Р > 095)

Аминокислоты	Свежая рыба	Образцы консервов, изготовленные по традиционной технологии	Образцы консервов, изготовленные по новой технологии
Триптофан	0,55	0,73	1,00
Лизин	4,06	3,51	3,75
Гистидин	0,73	1,05	1,21
Аммиак	1,30	1,42	1,40
Аргинин	7,99	3,30	4,44
Аспарагиновая кислота	8,39	5,41	8,11
Треонин	4,01	2,53	3,49
Серин	4,04	1,86	3,23
Глутаминовая кислота	13,22	7,42	12,06
Пролин	1,14	1,15	2,63
Глицин	3,87	3,78	4,37
Аланин	4,9	4,1	5,54
Цистин	2,10	2,02	2,08
Валин	1,66	2,77	3,91
Метионин	3,23	2,71	3,19
Изолейцин	5,38	2,44	2,75
Лейцин	7,35	4,88	6,42
Тирозин	4,31	следы	2,45
Фенилаланин	5,94	2,21	2,64

Выводы по разделу 5

1. Динамика белка мышечной ткани шпрота черноморского и пиленгаса, подвергнутых лактоферментированию, показала, что процесс подчиняется закону химических реакций первого порядка. Получены кинетические константы процесса деструкции белков мышечной ткани в процессе лактоферментирования. На основании полученных данных предложен субстрат, изготовленный на основе томатов, как вызывающий минимальные потери белков.

2. Определены денатурационные изменения белков мышечной ткани. Фракционный состав белков показал, что денатурационные изменения, происходящие при лактоферментировании мышечной ткани рыб, не превышают 30 %, что ниже, чем при традиционной ПТО.

3. Установлено, что протеолитическая активность ферментов мышечной ткани рыб, подвергнутой лактоферментированию, снижается на 10 %, что предполагает возможность использования щадящей стерилизации.

4. Научно обоснованы параметры дробной стерилизации, основанной на принципах термостабилизации, для нового вида консервов «Пиленгас «Пикантный» в томатном соусе» с L = 3,23 усл. мин. при F_H = 2,61 усл. мин. Для данного режима разработан и утвержден необходимый пакет документов.

5. Проведён сравнительный анализ физико-химических и биохимических показателей консервов, изготовленных по традиционной и новой технологии, который показал, что следует отдавать предпочтение консервам из лактоферментированного сырья, стерилизованным по дробным режимам.

6. Разработаны и утверждены ТУ и ТИ на консервы «Рыба «Пикантная» в томатном соусе». Изготовлена опытная партия консервов на «Рыбоконсервном комбинате «НОВИЙ» г. Севастополь.

Основные научные результаты раздела опубликованы в работах [64, 106].

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ химического состава овощного сырья и установлена возможность использования капустного и огуречного сока, а также дробленых томатов в качестве субстрата для развития следующих штаммов молочнокислых бактерий: L.acidophilus 317/402 из серии ер-2, и L.plantarum АН 11/16, полученного путём восстановления фармакологического препарата «лактобактерин».

2. Изучена динамика рН и массовой доли молочной кислоты в лактоферментированных овощных субстратах. На основе математического анализа полученных данных предпочтение было отдано субстрату из измельчённых грунтовых томатов сброженными молочнокислыми бактериями при соотношении томаты : культуральная вытяжка (суспензия) L.acidophilus или L.plantarum с титром 5х10³ или 8х10³, соответственно - 1 : 20, при температуре 37 °С, в течение 2..5 суток и достижении массовой доли молочной кислоты 3,20 и 3,32 г/100 г, соответственно для каждого штамма.

3. Разработана технология быстросозревающих пресервов с использованием лактоферментированных овощных субстратов и предварительной микроволновой обработки пряно-солевой смеси, с целью стимуляции роста молочнокислых бактерий на начальном этапе созревания пресервов, позволившая сократить сроки созревания в 2 раза, снизить массовую долю поваренной соли в готовом продукте с 8 до 1,92 %, исключить внесение консервантов. На новый способ производства лактоферментированных пресервов получен патент.

4. Впервые установлена способность молочной кислоты биологического происхождения вызывать структурные изменения белков мышечной ткани рыб в результате достижения ими изоэлектрической точки в диапазоне рН 5,0…5,5, сопровождаемая снижением ВУС в огуречных субстратах до 8…28 %, в капустных до 10…25 %, в томатных до 20…30 % с соответствующим увеличением влагоотдачи от 13 до 22 %, что соответствует требованиям НД к операциям традиционной ПТО.

5. Определён характер антимуталистических взаимоотношений молочнокислых бактерий L.plantarum и L.acidophilus и возбудителя специфической порчи рыбных консервов C.sporogenes, штамм 25. При инокулировании взвесью спор C.sporogenes, наблюдалось сильное подавление роста клостридий благодаря молочной кислоте и антибиотикам, полученным в результате метаболизма молочнокислых бактерий.

6. Изучена динамика массовой доли белка мышечной ткани шпрота черноморского и пиленгаса. Показано, что этот процесс подчиняется законам химических реакций первого порядка. Получены кинетические константы деструкции белков мышечной ткани (С) для процесса лактоферментирования, представляющие собой необходимое время для снижения содержания изучаемых компонентов на 90 %. В результате изучения изменений фракционного состава белков мышечной ткани установлено, что наименьшие потери белка при лактоферментировании происходят в томатном субстрате, который и был предложен в качестве наилучшего.

7. Разработана технология рыбных консервов в томатном соусе с использованием биотехнологического способа предварительного кислотного обезвоживания рыб при тепловом консервировании. Научно обоснованы параметры обезвоживания лактоферментированными субстратами с L.acidophilus и L.plantarum при следующих технологических показателях: продолжительность обработки 90 минут при температуре 25 °С.

8. Установлена приоритетность использования параметров термостабилизации для нового вида консервов из пиленгаса с использованием лактоферментированного сырья, в сравнении с традиционными параметрами стерилизации, на основе анализа содержания сухих веществ в томатном соусе, поваренной соли и влаги, цвета томатного соуса, кислотного число жира, аминокислотного состава, степени переваримости белков.

9. Научно обоснованы параметры современного способа термостабилизации для нового вида консервов «Пиленгас «Пикантный» в томатном соусе» с L = 3,23 усл. мин. при F_H = 2,61 усл. мин. Для данного режима разработан и утвержден необходимый пакет документов. На изобретение получен 1 патент. Внедрение новой технологии производства термостабилизированных консервов осуществлено на «Рыбоконсервном комбинате «НОВИЙ» в г. Севастополе. Экономический эффект состоит в снижении совокупных эксплутационных затрат с 121945,85 до 65644,39 грн. за год.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абубакар Сангаре. Изыскание параметров процесса стерилизации рыбных консервов из сардины по микробиологическим и реологическим показателям.: Дисс. … канд техн. наук. - Одесса, 1994. - 157 с

2. Андрусенко П.И. Малоотходная и безотходная технология при обработке рыбы. - М.: Агропромиздат, 1988. - 112 с.

3. Анисимова И. А., Лавровский В. В. Ихтиология. -- М.: Агропромиздат, 1991. -- 281 с.

4. Антипова Л.В. Современные направления в технологии гидробионтов/ Л.В Антипова, В.В. Батищев, И.Н. Толпыгина, О.П. Дворянинова// Успехи современного естествознания. - 2002. - № 3. - с.80 - 82.

5. Аркадьева З.А. Промышленная микробиология / З.А. Аркадьева, А.М. Безбородов, И.Н. Блохина// М.: Высшая школа. - 1989. - 686 с.

6. Артюхова С.А., В.В. Соклаков. Развитие научных основ комплексной оценки эффективности режимов стерилизации консервов из гидробионтов // Материалы IV- Международной научно-практической конференции «Производство рыбных продуктов: проблемы, новые технологии, качество». - Калининград, 2003. - С. 94-99.

7. Баклашова Т.А. Ихтиология. - М.: Пищевая промышленность. - 1980. - 324 с.

8. Безусов А.Т. Особливості кислотного зневоднювання м'язової тканини риб / А.Т. Безусов, Л.Б. Добробабіна, Н.М. Кушніренко // Зб. наук. праць ОДАХТ. - Одеса, 2003. - Вип. 25. - С. 68-71.

9. Безусов А.Т. Використання біотехнологічних прийомів у виробництві фаршевих термостабілізованих консервів / А.Т. Безусов, Л.Б. Добробабіна, Т.М. Новікова // Наук. праці ОНАХТ. - Одеса, 2004. - Вип. 27. - С. 58-63.

10. Безусов А.Т. Использование кислотной обработки для направленного регулирования влагосодержания рыб / А.Т. Безусов, Л.Б. Добробабіна, Н.М. Кушніренко // Материалы IV- Международной научно-техническ...