На правах рукописи
Сахарова Ольга Валентиновна
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ
ЖИВОЙ ТОВАРНОЙ РЫБЫ СЕМЕЙСТВА КАРПОВЫХ
(CYPRINIDAE) В МОДИФИЦИРОВАННОЙ АКВАСРЕДЕ
Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов
и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Владивосток 2009 2
Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом рыбохозяйственном университете (ФГОУ ВПО «Дальрыбвтуз»).
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Перебейнос Анатолий Васильевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Дацун Владимир Михайлович;
кандидат технических наук, доцент Мамедова Татьяна Дмитриевна
Ведущая организация: Тихоокеанский государственный экономический университет», г. Владивосток
Защита состоится 13 июля 2009 г. в 10 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 307.006.01 при ФГОУ ВПО «Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет» по адресу: 690600, ГСМ, г. Владивосток, ул. Луговая, 52-Б.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет» по адресу: 690600, ГСМ, г. Владивосток, ул. Луговая, 52-Б, и на сайте www.dalrybvtuz.ru.
Автореферат разослан « » июня 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент Е.В. Осипов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В последние годы в России живая рыба в силу своих высоких потребительских качеств начинает пользоваться большим спросом. В ближайшей перспективе намечается ориентация рынка на пресноводную живую рыбу и, как следствие, продукты из нее. Результаты научных исследований и опыт использования живой рыбы показывают экономическую целесообразность переработки такого вида сырья для получения широкого ассортимента продукции. В то же время получение высококачественного сырья с пролонгированным сроком хранения из живой пресноводной рыбы нуждается в привлечении особых технологических приемов первичной обработки во время транспортирования и хранения.
В настоящее время использование живых гидробионтов, в частности пресноводных рыб, в России ограничено, и разработки в этом направлении считаются малоэффективными из-за трудоемкости сохранения качества живой рыбы во время транспортирования и хранения.
Проблемами технологии хранения и транспортирования живых рыб занимались как российские, так и иностранные ученые: В.В. Баль, В.П. Быков, В.П. Зайцев, И.В. Кизеветтер, И.П. Леванидов, Н.Н. Мазохина-Поршнякова, А.А. Покровский, Б.Н. Семенов, А.В. Перебейнос, Е.М. Рязанов, И.В. Артюхова, Л.К. Петриченко, L. Braverman, H. Burgi, Iodine, Health и др. На основании работ этих исследователей известны разные способы хранения живой рыбы, большинство из которых основано на использовании специализированных препаратов, вводимых в аквасреду или корм.
Однако применение добавок часто сопровождается нежелательным побочным эффектом. Многочисленную группу препаратов, применение которых вызывает побочное действие, составляют противомикробные и противопаразитарные средства (Ходанов, Лапа 2006/ www.pharmlex.ru). Поэтому совершенствование технологий хранения живой рыбы путем разработки специализированных добавок, не только регулирующих качество рыбы, но и не дающих отрицательных побочных эффектов, является актуальным.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы – обоснование технологии хранения живой товарной рыбы в модифицированной среде, обеспечивающей высокие качественные показатели сырья при увеличении его выхода и сроков хранения.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
– анализ современного состояния способов хранения живой товарной рыбы с применением стабилизирующих добавок, влияющих на санитарногигиенические показатели сырья;
– обоснование технологии модификации аквасреды при использовании разных концентраций молочной кислоты и иодата калия по отдельности и в совокупности;
– исследование безопасности смеси молочной кислоты и иодата калия, в дальнейшем именуемой как многофункциональная добавка (МФД), на живой клетке на примере тест-культуры Tetrahymena pyriformis;
– обоснование технологии МФД, используемой для модификации аквасреды;
– обоснование рациональных концентраций МФД в модифицированной аквасреде, применяемой при длительном хранении живой стандартной и некондиционной рыбы;
– разработка сроков хранения живой товарной рыбы, в том числе с различными пороками, в модифицированной аквасреде при разных температурных условиях;
– обоснование возможности хранения живой товарной рыбы в модифицированной аквасреде без предварительной аэрации водопроводной воды;
– обоснование экономической целесообразности производства пищевых продуктов из рыб, хранившихся в живом виде в модифицированной аквасреде.
Научная новизна работы. Впервые выявлено и экспериментально подтверждено, что вносимые в аквасреду молочная кислота и иодат калия не только подавляют рост и развитие микрофлоры большинства типов, но и являются в определенных концентрациях безвредными для живых рыб.
Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность совместного применения молочной кислоты и иодата калия (МФД) для регулирования физических и биохимических факторов и повышения качества аквасреды, использующейся для хранения живой рыбы.
Научно обоснованы технологические параметры получения МФД и ее рациональные концентрации для модифицирования аквасреды с учетом влияния температурных условий.
Выявлена возможность применения для хранения живых рыб модифицированных аквасред на основе воды без предварительного дехлорирования.
Научно обоснована возможность длительного хранения живой товарной рыбы, в том числе некондиционной, в период ее содержания в модифицированной аквасреде.
Обоснована возможность транспортирования живой рыбы, в том числе некондиционной, в модифицированных аквасредах на основе недехлорированной воды.
Практическая значимость работы. Разработана технология получения многофункциональной добавки (МФД), обладающей антисептическим, антимутагенным, бактерицидным, регенерирующим действием. Установлено, что применение МФД позволяет увеличить срок хранения живой рыбы в два раза, а также использовать некондиционную рыбу, что дает возможность увеличить объем сырья для производства пищевой продукции. Использование модификации аквасреды (путем добавления МФД) позволяет не применять предварительную, принудительную аэрацию водопроводной воды, что обеспечивает простоту и экономичность процесса хранения.
Разработаны рациональные концентрации МФД в зависимости от температурных условий хранения живой рыбы стандартного и некондиционного качества.
Показана безопасность применения аквасреды с МФД при хранении живой рыбы стандартного и пониженного качества.
Установлены сроки хранения живой рыбы в модифицированных аквасредах в зависимости от температуры среды и гидромодуля.
Проведена производственная проверка хранения живой рыбы и получения из нее пищевой продукции на производственных участках предприятий общественного питания г. Находка: кафе «Меркурий» (ООО «Бирюса»), кафе «Жареное Солнце» (В-Лазер), кафе «Сити» (В-Лазер), кафе «Нептун» (ИП Пак А.Е.). Установлено, что технология хранения живого стандартного и некондиционного сырья в модифицированных аквасредах позволяет увеличить выход готового продукта на 5–10 %. Новизна технологического решения защищена патентом РФ на изобретение № 2338373 «Способ содержания живой рыбы при транспортировке и хранении».
На основе анализа, обобщения научных и экспериментальных исследований разработаны проекты нормативной документации по технологии приготовления многофункциональной добавки (МФД), по хранению и транспортированию живой рыбы:
– ТУ 91-9944-ххх-00471515-09 Добавка многофункциональная (МФД);
– ТИ № 38-ххх-09 по изготовлению добавки многофункциональной (МФД);
– ТУ 92-4070-ххх-00471515-09 Рыба товарная живая. Карповые;
– ТИ № 38-ххх-09 по хранению рыбы товарной живой, карповых.
Результаты и методы исследований включены в лекционный курс и методические указания по лабораторным работам и используются в научной и учебной практике для подготовки дипломированных специалистов по специальности 260100 «Технология продуктов питания» (магистерская программа).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Совокупность компонентов, применяемых для получения многофункциональной добавки, позволяет модифицировать аквасреду для хранения живой товарной рыбы, что обеспечивает санитарно-гигиеническую безопасность сырья.
2. Использование модифицированных сред при хранении живой товарной рыбы дает возможность увеличить сроки хранения продукции и способствует повышению ее относительной биологической ценности (ОБЦ).
3. Хранение некондиционной живой рыбы в модифицированных средах позволяет существенно улучшить качественные характеристики сырья с увеличением его выхода.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на V региональной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития Азиатско-Тихоокеанского региона» (Находка, ЭТИБ, 2004), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технологии живых систем» (Владивосток, Дальрыбвтуз, 2005), Международной научнотехнической конференции «Исследования Мирового океана» (Владивосток, Дальрыбвтуз, 2008), Научной конференции «Современное состояние водных биоресурсов» (Владивосток, ТИНРО-Центр, 2008).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 работ, в том числе 1 патент.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на стр., состоит из введения, обзора литературы, методической и экспериментальной частей, выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа содержит 60 таблиц, 11 рисунков и 14 приложений. Список литературы включает 169 литературных источников, в том числе 19 зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель, научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе «Современное состояние технологии хранения живой товарной рыбы» рассмотрены санитарно-гигиенические характеристики рыб и способы хранения живой товарной рыбы. Описаны современные тенденции в области хранения живого рыбного сырья, систематизированы добавки, используемые для хранения живой товарной рыбы. Показаны недостатки ныне существующих способов и необходимость создания новых технологических решений для продления сроков хранения и улучшения качества живого рыбного сырья.
Во второй главе «Методология, методы и объекты исследований» определены основные задачи работы, приведена характеристика исследованных объектов, описаны условия постановки экспериментов, методики исследований и методы математической обработки экспериментальных данных.
Структура проведения исследований, содержание и взаимосвязь основных этапов работы, представлена на рис 1. Объектами исследования являлись: аквасреда с мест вылова рыб; водная среда аквариумов с рыбой; модифицированная аквасреда с молочной кислотой (Мк) в количестве от 0,0002 до 1,0 %; модифицированная аквасреда с иодатом калия (Ик) от 0,0002 до 1,0 %; модифицированная аквасреда со смесью молочной кислоты и иодата калия от 0,0002 до 1,0 % при соотношении молочной кислоты и иодата калия – 0,5 : 1,0 ; 1 : 1; 1,5 :
1,0; 1,0 : 0,5; 1,0 : 1,5; тетрахимена пириформис (Tetrahymena pyriformis); половозрелые особи рыб семейства карповых (Cyprinidae): белый амур, карась, карп, толстолобик, сазан. Рыбу добывали в 2006–2008 гг. из естественной среды обитания в летний период в р. Раздольной и оз. Ханка, в зимне-весенний период закупали в торговой сети Владивостока и Находки. Использовали живую рыбу стандартную и некондиционную. К некондиционной отнесены живые рыбы с механическими повреждениями, признаками стресса, микробным заражением.
В работе использовались стандартные технохимические и микробиологические методы для определения качественных изменений аквасреды, живой товарной рыбы и их микрофлоры. На тест-культуре Tetrahymena pyriformis (Игнатьев и др., 1991) осуществляли выявление бактерицидных, регенерирующих, антимутагенных и ростостимулирующих свойств компонентов многофункциональной добавки (МФД) по отдельности и в совокупности. Изменение рН МФД различных концентраций и модифицированных аквасред определяли в водной вытяжке потенциометрическим методом на рН-метре НМ-26S «TAO Electronics CJ., LTD». Математическую обработку экспериментальных данных осуществляли Анализ литературных данных, формирование цели, задач исследования Методологический подход к выполнению работы, обоснование выбора объектов и методов исследования Обоснование совместного применение молочной кислоты и иодата калия в виде многофункциональной добавки (МФД) для модифицирования аквасреды и продления сроков хранения живой рыбы Исследование влияния мно- Исследование влия- Исследование гофункциональной добавки ния многофункцио- влияния модифиМФД) на изменение качест- нальной добавки цированных аква аквасреды, применяемой (МФД) на рост и раз- васред на живую при транспортировании и витие живой клетки рыбу стандартхранении живой рыбы на примере тест ную и некондикультуры Tetrahy- ционную Обоснование технологии применения модифицированной аквасреды для продления сроков хранения и увеличения выхода живой товарной рыбы Технология получения многофункциональной добавки Разработка технологии хранения живой товарной рыбы стандартной и некондиционной в период транспортирования и содержания на местах реализации на примере рыб семейства Cyprinidae Производственная проверка новой технологии хранения живой рыбы и расчет экономической эффективности продуктов из нее Разработка проектов НД на технологию многофункциональной добавки (МФД) и рыбу товарную живую семейства Cyprinidae Рис. 1. Структура проведения исследований с помощью прикладной программы Derive 5 Trial Edition. Для получения достоверных результатов рассчитывали необходимое число опытов. Цифровые величины, указанные в таблицах и графиках, представляют собой арифметические средние, надежность которых (Р) 0,85– 0,90, доверительный интервал (А) ± 10 %. Для обработки полученных результатов и построения графических зависимостей использовали стандартные программы Windows XP, Excel 2000.
Глава третья «Экспериментальная часть». Обоснование модификации аквасреды при использовании молочной кислоты и иодата калия по отдельности и в совокупности. Исследовали влияние молочной кислоты и иодата калия на микрофлору аквасреды. Обоснование выбора кислоты как компонента для создания модифицированной аквасреды проводили путем определения воздействия на тест-культуру Tetrahymena pyriformis кислот органической природы:
молочной, лимонной, уксусной, ацетилсалициловой.
Установлено, что лучший результат по ростостимулирующему эффекту получен для молочной кислоты (Мк), клетки простейших выдержанные в растворах лимонной, уксусной и ацетилсалициловой кислот, подверглись лизису (табл. 1).
Воздействие исследуемых кислот (концентрация 0,0002 %) на рост клеток Результаты исследований позволили выявить интервал концентраций Мк (0,0002–0,05 %) в аквасреде, в пределах которого подавляется бактериальная микрофлора, что обеспечивает антимикробное действие (рис. 2, А).
Исследования микрофлоры в пробах аквасреды с иодатом калия (Ик) позволили сделать заключение о целесообразности выбора Ик в концентрациях от 0,0002 до 0,020 % в качестве компонента, обеспечивающего подавление кислотолюбивой мицеальной микрофлоры (Aspergillus, Candida) (рис. 2, В).
Время экспозиции, Рис. 2. Реакция микрофлоры воды при различных концентрациях молочной кислоты (А) и иодата калия (В): +1 – рост микрофлоры ограничивается границами диска; +2 – рост микрофлоры не доходит до границ диска на 1– 2 мм; +3 – рост микрофлоры не доходит до границ диска на 3– 5 мм; +4 – рост микрофлоры не доходит до границ диска на 6 мм и более;
+5 – рост микрофлоры не наблюдается на всей поверхности чашки Петри; –1 – рост микрофлоры заходит за границу диска на 0,5–1,0 мм; –2 – рост микрофлоры заходит на диск на 1– 3 мм; –3 – рост микрофлоры полностью покрывает диск; –4 – микрофлора, покрывающая диск, представлена несколькими видами При исследовании совместного влияния молочной кислоты (Мк) и иодата калия (Ик) с установленными концентрациями обосновано рациональное соотношение этих компонентов в добавке 1 : 1, которая обозначена далее как многофункциональная добавка (МФД) (Сахарова и др., 2008; Пат. РФ № 2338373).
Внесение в воду МФД в концентрациях от 0,0002 до 0,020 %, при соотношении компонентов раствора 1 : 1, приводит к уменьшению уровня контаминации микроорганизмами в аквасреде в течение 30 сут экспозиции (рис. 3).
контаминация, Рис. 3. Влияние МФД в разных концентрациях на микрофлору аквасреды При исследовании безопасности МФД с применением в качестве тестобъекта Tetrahymena pyriphormis установлено, что добавка, используемая для модификации аквасреды в концентрациях от 0,0002 до 0,020 %, не только снижает микробиологическую контаминацию, но и стимулирует рост живой клетки (рис. 4) (Сахарова и др., 2008).
рост,% Исследования влияния патогенной микрофлоры, выделенной с поверхности живых рыб, на Tetrahymena pyriphormis позволило установить деформирующее действие, приводящее к 100 %-ной мутации простейших. Применение МФД (в пределах от 0,0002 до 0,020 % к объему водной среды) позволяет освободить от мутаций живые клетки в течение нескольких суток (рис. 5), что свидетельствует об антимутагенных свойствах многофункциональной добавки. Таким образом, установлена возможность модификации аквасреды при использовании МФД, при этом выявлены её антисептические, бактерицидные, регенерирующие и антимутагенные свойства.
Рис. 5. Оценка влияния МФД на мутированную 96–97-го поколения Tetrahymena pyriformis Технология приготовления МФД (рис. 6) заключается в составлении растворов с равными концентрациями Мк и Ик (от 1 до 10 %), смешивании и хранении. В зависимости от температуры, при которой осуществляется хранение МФД, установлена периодичность измерения рН, который, как показывают результаты исследования, является объективным показателем срока годности.
Выявлено, что рациональным является хранение при температуре от 0 до 20 0С – 3 мес, от 20 до 25 0С – 2 мес, от 25 до 30 0С – 1 мес.
Предположительно это можно объяснить положительным влиянием молочной кислоты и иодата калия на метаболизм живых организмов, что не противоречит данным литературы (www.mosmedclinic.ru; www.besthelp.ru).
Исследования по применению модифицированных аквасред в зависимости от физического состояния живой товарной рыбы позволили установить четыре группы рациональных концентраций МФД (табл. 3).
реду и без неё Влияние модифицированной аквасреды на ОБЦ живой товарной рыбы, хранившейся Рекомендуемые концентрации МФД для аквасред, используемых при хранении Живая рыба без внешних признаков повреждения или с незначительными 0,0002–0, повреждениями Рыба, пораженная заболеванием, с высокой степенью микробной конта- 0,008–0, минации – физическое воздействие – температурное воздействие (охлаждение) Первая группа концентраций МФД – от 0,0002 до 0,0008 % – применима для модификации аквасреды при хранении живых товарных рыб стандартного качества по ГОСТу 24896-81.
Вторая группа концентраций МФД – от 0,0008 до 0,0080 % – применима для модификации аквасреды при хранении некондиционных живых рыб (механические повреждения).
Третья группа концентраций МФД – от 0,008 до 0,020 % – применима для модификации аквасреды при хранении живых некондиционных рыб (высокая степень микробной контаминации).
Четвертая группа концентраций МФД – от 0,0008 до 0,0050 % – применима для модификации аквасреды при хранении живых некондиционных рыб (стресс).
Установление сроков хранения живой рыбы стандартной и некондиционной в зависимости от температурного фактора. Технология хранения живой рыбы включает в себя помещение ее в живорыбные емкости с модифицированной аквасредой, в которую предварительно вносят МФД в рациональных концентрациях.
При хранении живых рыб стандартного качества в модифицированной аквасреде (табл. 4) выявлено, что чем ниже температура аквасреды в период хранения, тем выше должна быть используемая концентрация МФД для обеспечения 100 %-ного выхода и максимально возможной ОБЦ сырья – 98,0 %, дополнительным фактором, влияющим на срок хранения при прочих равных условиях, является гидромодуль.
Таким образом, зная температуру, при которой будет храниться живая товарная рыба, путем подбора технологических параметров можно получить 100 %-ный выход сырья при высокой относительной биологической ценности.
При хранении живых некондиционных рыб в модифицированных средах получены данные по допустимым срокам хранения, идентичные данным, полученным при хранении живой рыбы стандартного качества (табл. 5).
«