СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА ИЗ КРЕВЕТКИ

Изобретение относится к рыбной промышленности, в частности к производству пищевого, обладающего вкусоароматическими и белковыми свойствами, продукта из криля, а именно: из углохвостой (Pandalus goniurus) и северной (Pandalus borealis) креветок, обитающих во всех дальневосточных морях.

Криль (от нидерл. kriel, мелочь) - собирательное название мелких морских планктонных ракообразных (рачков) промысловых размеров (10-65 мм), образующих промысловые скопления в поверхностных слоях воды умеренных и высоких широт океанов обоих полушарий (http://ru.wikipedia.org, http://tolkslovar.ru>k11362.html, http://dic.academic.ru>).

Размеры углохвостой креветки не превышают 6 см, а размеры некондиционной северной креветки менее 9 см. В настоящее время углохвостая креветка в промышленном производстве не востребована: в процессе обработки улова на судне некондиционная, мелкая, поврежденная креветка выбрасывается в море и неизбежно погибает.

Прогнозируемые к вылову четыре тысячи тонн углохвостой креветки не востребованы промышленностью, из-за отсутствия эффективного способа ее переработки в пищевой продукт.

При вылове северной креветки 11.0 тыс. т, выбросы некондиционной мелкой (менее 9 см длинной), могут составлять 10 тыс. т.

Таким образом, совокупные объемы для нетрадиционных способов переработки мелких креветок составляют более 14 тыс. т.

В связи с этим, встал вопрос о полной переработке улова, что предопределило разработку высокопроизводительной технологии получения пищевого продукта из углохвостой и северной креветок, обладающего хорошими гастрономическими свойствами и достаточно высокой концентрацией белковых веществ высокой биологической ценности, который можно использовать как вкусоароматическую и белковую добавку.

Известен способ получения пищевого белкового продукта из гидробионтов, включающий мойку сырья, измельчение, ферментативный гидролиз препаратом Протамекс, в полученный безвкусный белковый продукт дополнительно вводят вкусовые добавки и специи, (пат. РФ №2331202).

Недостатком данного способа является тот факт, что для проведения процесса гидролиза используется разделанное сырье, которое подвергается двойному измельчению: на мясорубке, а затем на куттере, кроме того процесс ведется с добавлением 1:1 питьевой воды, продолжительность гидролиза составляет 2-3 часа. Это значительно увеличивает трудо- и энергозатраты, продолжительность процесса, а использование ферментного препарата, различных добавок и специй ведет к удорожанию готового продукта.

Известен способ переработки криля с получением белка, липидов и хитина. Сущность данного способа заключается в том, что с целью более полного выделения липидов перед эмульгированием криль измельчают и центрифугируют, затем жидкую фракцию подвергают ограниченному автолизу, с нагревом до 65-70°C в течение 1-3 мин для отделения липидов, которые при центрифугировании отделяются и образуют верхнюю фазу. Нижняя фаза представляет собой частично автолизованный белок, который лиофильно высушивается и используется как отдельный препарат. Остаток криля после удаления жидкой фракции промывают водно-солевым раствором для эмульгирования остаточных липидов. Далее криль подвергают щелочной обработке, при этом образуется раствор белка и твердый остаток хитиновых оболочек, который можно разделить путем фильтрования или центрифугирования. В дальнейшем белок из щелочного раствора выделяют добавлением осадителя (спирта, ацетона) или ультрафильтрацией, или осаждением в изоэлектрической точке при pH 4-5 с подкислением при помощи соляной, серной или уксусной кислот. После чего выпавший осадок оставляют отстаиваться на 3 ч, отделяют от надосадочной жидкости, промывают и высушивают лиофильно. Остаток криля после щелочной обработки отжимают и высушивают с получением хитиновых оболочек (авторское свидетельствово SU 1003406, С.В. Рогожин, Е.С. Вайнерман, В.П. Варламов, Л.М. Бурмистрова).

Недостатками указанного способа являются многоступенчатость, громоздкость, длительность, трудоемкость и энергозатратность процесса. Кроме того, данный способ включает использование дорогостоящих, огнеопасных, химических реактивов (спирта, ацетона, соляной, серной или уксусной кислот).

Наиболее близким по назначению и технической сущности является способ создания белкового коагулята из антарктического криля (патент ПНР №112315), свободного от твердых хитиновых включений. Согласно изобретению помещенное в морскую воду (1 весовая часть) мясо криля (от 0,5 до 4 весовых частей) подвергают автопротеолизу при температуре не выше 30°C и непрерывном перемешивании в течение 12 часов. Затем освобождают автолизат от панцирных частиц осаждением длинноцепочных молекул белка термической обработкой при температуре 85-95°C в течение не менее 3 мин. Осажденный белковый коагулят отделяют и затем замораживают либо сушат известным способом.

Задачей заявляемого изобретения является разработка нового способа получения белкового пищевого продукта из креветки с улучшенными органолептическими показателями и повышенной биологической ценностью, по сравнению с известным крилевым продуктом; способа, при использовании которого, увеличивается выход готового продукта с высокими потребительскими свойствами, обеспеченными высокими вкусоароматическими и биологически активными свойствами за счет содержания аминокислот, а также, сокращается время приготовления готового продукта.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения пищевого белкового продукта из креветки, включающем автопротеолиз сырья, отделение панцирных частиц с последующей инактивацией ферментов и одновременно пастеризацией готового продукта, фасование и замораживание, согласно изобретению в качестве сырья используют креветку углохвостую (Pandalus goniurus) и/или креветку северную (Pandalus borealis), которую промывают водой, измельчают, а затем подвергают автопротеолизу при температуре 45-50°С при постоянном перемешивании в течение 45-60 минут.

Инактивацию ферментов проводят при температуре 85-95°C в течение 10-20 мин.

Перемешивание осуществляют со скоростью вращения мешалки реактора 40-60 об/мин.

В этих условиях, одновременно с инактивацией происходит и пастеризация автолизата, который является готовым продуктом.

Как известно, биологическая и пищевая ценность сырья и продуктов на его основе во многом зависит от качества белков, поэтому одной из основных характеристик белков является их аминокислотный состав и его сбалансированность по содержанию незаменимых аминокислот (НАК).

Своеобразный вкус креветки определяется составом аминокислот, минеральных компонентов, липидной фракцией и нуклеотидами. Основной вклад вносят свободные аминокислоты (САК) - аланин, аргинин, глутамин, глицин, придающие характерный сладковатый вкус мясу ракообразных.

Авторами настоящей заявки установлен состав САК сырого мяса углохвостой и северной креветок и автолизатов из них.

Результаты экспериментов представлены в табл.1.

Установлено, что высокое содержание глицина и аланина, а также аргинина и пролина обеспечивают сладковатый вкус автолизатам углохвостой и северной креветок, являющимся основой получаемого пищевого белкового продукта. Анализ данных табл.1 показывает, что автопротеолиз увеличивает количество САК в автолизатах: отмечено увеличение общего содержания всех аминокислот, особенно глицина, аланина, аргинина и пролина, которые придают автолизатам характерный сладковатый привкус.

В таблице 2 представлены результаты определения относительной биологической ценности (ОБЦ) креветок и продуктов из них. Для определения ОБЦ применяли известную методику на основе культивирования инфузории Tetrahymena pyriphonnis в растворе 0,1% пептонной воды (Игнатьев А.Д., Исаев М.К., Долгов В.А. и др. Модификация метода биологической оценки пищевых продуктов с помощью реснитчатой инфузории тетрахимена пириформис // Вопр. питания. 1980. №1. С.70-71.).

Как видно из таблицы, у измельченной креветки и очищенного от панциря мяса креветки относительная биологическая ценность имеет отличия: у мяса ОБЦ выше, а у мяса и автолизата одного вида креветки ОБЦ одинаковы.

Результаты авторских исследований, представленных в таблице 3, выявили незначительные отличия химического состава используемых в заявляемом изобретении видов креветок. Так, северная креветка, по сравнению с углохвостой, содержит больше белка на 0,6% и депротеинизированного панциря на 0,9%. Различия химического состава северной и углохвостой креветок - рода пандалид (Pandalus), по сравнению с крилем - рода эвфаузиид, значительнее. Креветки содержат больше на 3,3% белка и на 1,5% минеральных веществ. Содержание воды, липидов и доли депротеинизированного панциря в тканях этих креветок сопоставимо с крилем.

Результаты исследования азотсодержащих веществ (табл.4) северной и углохвостой креветок, представленные в таблице, показали, что содержание небелковых азотсодержащих соединений в исследованных креветках сопоставимо с крилем и составляет 31,9-41,8%, от общего содержания азотистых веществ. При этом на долю азота хитина приходится 42-58%, от общего содержания небелкового азота. В ткани антарктической креветки этот показатель составляет - 18-21% [Ярочкин А.П. Научно-практические основы технологии комплексной переработки маломерных гидробионтов и вторичного сырья от разделки рыб: Автореф. дис. док. тех. наук: 26.06.2001 / Московский государственный университет прикладной биотехнологии. - Москва, 2001. - 51 с., О работе в двадцать четвертом рейсе с 7 января по 16 июня 1982: Отчет НИР. - Владивосток, 1982. - №18173. - 136 с.].

Таким образом, содержание белка в креветках рода пандалид (Pandalus) сопоставимо с его содержанием в крупном криле.

В известном техническом решении (прототип) процесс автопротеолиза ограничен температурой 30°C, которая не является оптимальной для протеаз креветок.

Исследования показали, что температурные оптимумы для протеаз лежат в пределах: углохвостая креветка - 40-50°C, северная креветка - 50-60°C, криль - 50-60°C. поэтому увеличение температуры автопротеолиза до 45-50°C является рациональным для этих видов креветок и позволит снизить продолжительность автопротеолиза до 1 часа (30-60 минут) без существенного увеличения глубины автопротеолиза, которая может привести к образованию горьких пептидов.

Кроме того, обязательным условием процесса автопротеолиза в прототипе является добавление большого объема морской воды в количестве 1 весовой части на 0,5-4 весовых частей криля, что увеличивает продолжительность автопротеолиза и приводит к появлению у продукта горько-соленого вкуса. На последнем этапе способа создания белкового коагулята из криля проводят отделение коагулята от жидкой фазы, что приводит к значительным потерям белков и липидов с жидкой фазы.

При разработке способа авторы устанавливали зависимость степени автопротеолиза белковых веществ в системе от продолжительности процесса (таблица 5). Для определения степени автопротеолиза креветочных белков использовали известный метод (Пивненко Т.Н. Сравнительные исследования панкреатических сериновых протеиназ гидробионтов Тихого океана: Автореф. дис. Док. Биол. наук: 01.12.98 / ТИНРО-Центр. - Владивосток, 1998. - 40 с.).

Степень автопротеолиза (СА) белков (т.е. степень их гидролиза) определяли по накоплению аминного азота (N_ам) термостатировании измельченного фарша креветки при температуре - 45-50°C в течении 3-х часов через каждые 15 минут, затем рассчитывали согласно формулы:

где:

СА - степень автопротеолиза,

N_{ам.автол.} - содержание аминного азота в автолизате, %,

N_общ. - содержание общего азота в фарше креветки, %,

N_н.б. - содержание небелкового азота в фарше креветки, %,

N_хитина - содержание азота хитина в фарше креветки, %,

N_{ам.сырья} - содержание аминного азота в фарше креветки, %.

Результаты исследований показали, что накопление аминного азота, характеризующего степень автопротеолиза, в заданных условиях автолиза, достигает максимума в первый час процесса, после чего накопление аминного азота замедляется. Оптимальная степень протеолиза, с сохранением высокого качества автолизата близка к 60% (59,6-61,7%) и наступает через 30-60 минут при указанных выше условиях.

Дальнейшее увеличение продолжительности автопротеолиза до трех часов приводит к ухудшению его органолептических свойств.

Способ позволяет получать пищевой продукт из креветок, в виде пасты, имеющей гомогенную структуру. Срок хранения продукта составляет не менее 12 мес. при температуре минус 18°C.

Готовый продукт имеет следующие органолептические характеристики: консистенция мягкая, нежная и творожистая, приятный внешний вид со светло-оранжевым цветом и с креветочным хорошо выраженным вкусом и запахом.

Отсутствие консерванта обеспечивает конечному продукту дополнительные преимущества, поскольку получают экологически чистый продукт.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна», поскольку вся совокупность существенных признаков изобретения, содержащихся в независимом пункте формулы, не известна из уровня техники.

Заявляемое техническое решение, по мнению заявителя, соответствует критерию «изобретательский уровень», поскольку оно явным образом не следует из уровня техники, так как по результатам анализа технических решений того же назначения, не выявлены решения имеющие признаки совпадающие с его отличительными признаками для достижения технического результата указанного заявителем.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленное применение», поскольку заявленный способ соответствует указанному назначению, и может использоваться в рыбной промышленности для производства нового пищевого продукта.

Общие существенные признаки с прототипом - автопротеолиз сырья, отделение панцирных частиц, с последующей инактивацией ферментов при одновременной пастеризации готового продукта, фасование и замораживание.

Отличительные существенные признаки - в качестве сырья используют креветку углохвостую (Pandalus goniurus) и/или креветку северную (Pandalus borealis), которую, промывают водой, измельчают, а затем подвергают автопротеолизу при температуре 45-50°C при постоянном перемешивании в течение 45-60 минут.

Способ осуществляют следующим образом.

Креветки сырые или охлажденные моют, в случае мороженых - размораживают и промывают водой.

После чего креветки измельчают, пропусканием через вальцы или другое устройство, для минимального измельчения хитинового покрытия. Полученную креветочную массу загружают в реактор, оснащенный мешалкой (со скоростью вращения 40-60 об/мин).

В реакторе креветочную массу при температуре 45-50°C подвергают автопротеолизу в течение 30-60 минут при постоянном перемешивании до достижения глубины протеолиза близкого к 60,0%.

Полученную в виде суспензии массу автолизата освобождают от хитиновых частиц процеживанием. Затем автолизат пастеризуют при температуре 85-95°С, в течение 10-15 минут при непрерывном перемешивании, что позволяет провести инактивацию ферментов, а также обеспечивает гибель нетермостойкой не спорообразующей микрофлоры, уменьшение количества спорообразующих микроорганизмов и позволяет удерживать микробиологическую стабильность и безопасность готового продукта. В этих условиях автолизат переходит в продукт с творожистой, мягкой и нежной консистенцией. Готовый продукт фасуют в потребительскую тару, герметично укупоривают и отправляют на замораживание при температуре от минус 18 до минус 25°C Срок хранения замороженного продукта не более 12 месяцев. Фасование и герметичная укупорка сразу после прогревания обеспечивают микробиологическую чистоту.

Полученный данным способом пищевой белковый продукт является готовым к употреблению, может использоваться как самостоятельно, так и в качестве добавок.

Примеры конкретного выполнения.

Пример №1.

Берут 100 кг сырых или охлажденных углохвостых креветок (Pandalus goniurus) моют, в случае мороженых - размораживают и промывают пресной водой. После этого, креветки измельчают, пропусканием через вальцы или другое устройство, которое раздавливает креветки с минимальным измельчением хитиновых частей, для удобства последующего удаления. Креветочную массу загружают в реактор, оснащенный мешалкой со скоростью вращения 40-60 об/мин, и подвергают автопротеолизу, поддерживая температуру 45°C. Степень автопротеолиза, близкая к 60% на углохвостой креветки была достигнута через 30 минут (Таблица 5).

Полученную массу освобождают от хитиновых частиц процеживанием через сито размером ячеек 1 мм. Затем автолизат без панциря прогревают в реакторе при температуре 85°C для инактивации ферментов и обеспечения гибели нетермостойкой не спорообразующей микрофлоры, уменьшения количества спорообразующих микроорганизмов и позволяет удерживать микробиологическую стабильность и безопасность готового продукта. Прогревание длится 10-15 минут. Затем полученный продукт направляют на фасование, замораживание и хранение.

Готовый продукт имеет следующие органолептические характеристики: приятный внешний вид со светло-оранжевым цветом и с креветочным, выраженным вкусом и запахом. Консистенция сметанкообразная, мягкая и нежная.

Продукт содержит незаменимые аминокислоты: треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, тирозин, фенилаланин, лизин и триптофан. По биологической ценности автолизат не уступает таким продуктам питания, как яйцо, мясо трески, цыплят, омаров и криля.

В табл.6 приведены данные по аминокислотному составу измельченной креветки, мяса креветки и автолизата из нее. При автопротеолизе происходит незначительное снижение количества аспарангиновой кислоты, серина, треонина, валина, лизина, аргинина и заметное увеличение содержания глутамина, глицина, аланина, метионина-цистеина, гистидина. Автолизат из креветок характеризуется относительно высоким содержанием (44,9%) незаменимых аминокислот.

Высокая концентрация аминокислот в сухих веществах продукта позволяет использовать его в сочетании с растительными продуктами для коррекции аминокислотного состава.

Выход пищевого продукта, обладающего вкусоароматическими и полноценными биологическими свойствами, составляет 59-60%.

Пример №2.

Берут 100 кг сырых или охлажденных северных креветок (Pandalus borealis), моют, в случае мороженых - размораживают и промывают, после чего помещают в перфорированную емкость для стекания лишней воды. Затем креветки измельчают, пропуская через вальцы или другое устройство, которое раздавливает креветки с минимальным измельчением панциря, загружают в реактор, оснащенный мешалкой со скоростью вращения 40-60 об/мин, и начинают процесс автопротеолиза без добавления воды, поддерживая температуру 47°C, на северной креветке степень автопротеолиза 60% была достигнута через 45 минут.

Полученную массу освобождают от хитиновых частиц, процеживанием через сито размером ячеек 1 мм. Затем автолизат без панциря прогревают в реакторе при температуре 90°C, Затем полученный продукт направляют на дальнейшую технологическую обработку по назначению.

Готовый продукт имеет следующие органолептические характеристики: приятный внешний вид со светло-оранжевым цветом и с креветочным, выраженным вкусом и запахом. Консистенция сметанкоообразная, мягкая и нежная.

Продукт содержит незаменимые аминокислоты: треонин, валин, метионин, цистеин, изолейцин, лейцин, тирозин, фенилаланин, лизин и триптофан. По биологической ценности автолизат не уступает таким продуктам питания, как яйцо, мясо трески, цыплят, омаров и криля.

В табл.7 приведены данные по аминокислотному составу массы измельченных креветок, мяса креветок и автолизатов из них. При автопротеолизе происходит незначительное снижение количества глицина, гистидина, пролина, серина и заметное увеличение содержания аспарангиновой кислоты, треонина, серина, глутамина, валина, изолейцина, лейцина, лизина, аргинина. Автолизат из креветок характеризуется относительно высоким содержанием (41,02%) незаменимых аминокислот.

Высокая концентрация аминокислот в сухих веществах продукта позволяет использовать его в сочетании с растительными продуктами для коррекции аминокислотного состава.

Выход пищевого продукта, обладающего вкусоароматическими и полноценными биологическими свойствами составляет 60-65%.

Пример №3.

Берут 100 кг смеси сырых или охлажденные креветок (северная Pandalus borealis, и углохвостая креветки Pandalus goniurus) моют, в случае мороженых - размораживают и промывают пресной водой. После этого, креветки измельчают, пропусканием через вальцы или другое устройство, которое раздавливает креветки с минимальным измельчением хитиновых частей, для удобства последующего удаления. Креветочную массу загружают в реактор, оснащенный мешалкой со скоростью вращения 40-60 об/мин, и начинают процесс автопротеолиза, поддерживая температуру 50°C, контролируют степень автопротеолиза. На смеси креветок степень автопротеолиза 60% была достигнута через 60 минут.

Полученную массу освобождают от хитиновых частиц, процеживанием через сито размером ячеек 1 мм. Затем автолизат без панциря прогревают в реакторе при температуре до 95°С в течение 15 минут. Затем полученный продукт направляют на дальнейшую технологическую обработку по назначению.

Готовый продукт имеет следующие органолептические характеристики: приятный внешний вид со светло-оранжевым цветом и с креветочным, выраженным вкусом и запахом. Консистенция сметанкообразная, мягкая и нежная.

Продукт содержит незаменимые аминокислоты: треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, тирозин, фенилаланин, лизин и триптофан. По биологической ценности автолизат не уступает таким продуктам питания, как яйцо, мясо трески, цыплят, омаров и криля.

В табл.8 приведены данные по аминокислотному составу смешанной массы измельченных креветок мяса креветок и автолизатов из них. При автолизе происходит незначительное снижение аспарангиновой кислоты, серина, валина, изолейцина, лейцина, тирозина, пролина и заметное увеличение содержания глутамина, глицина, аланина, метионин-цистеина, лизина, гистидина, аргинина. Автолизат из креветок характеризуется относительно высоким содержанием (33,9%) незаменимых аминокислот.

Сопоставление аминокислотного состава белков криля, креветок, головоногих моллюсков показывает, что содержание лизина, метионина, треонина, триптофана, гистидина, глицина, аланина и пролина в креветках и других беспозвоночных сходно. (Антарктический криль: Справочник / Под ред. В.М. Быковой. - М.: Изд-во ВНИРО, 2001. - 207 с. + 6 с. вкл.).

Высокая концентрация аминокислот в сухих веществах продукта позволяет использовать его в сочетании с растительными продуктами для коррекции аминокислотного состава.

Выход пищевого продукта, обладающего вкусоароматическими и полноценными биологическими свойствами, составляет 65-70%.

Технический результат изобретения заключается в том, что разработан новый способ получения белкового пищевого продукта из креветки углохвостой (Pandalus goniurus) и креветки северной (Pandalus borealis); кратковременность автопротеолиза и связанная с ней глубина автопротеолиза белков позволяет получить продукт с хорошими органолептическими показателями без горечи, а прогревание в конце производственного процесса, проведенное одновременно с дезактивацией собственных ферментов, гарантирует микробиологическую стабильность готового продукта. Продукт, полученный от использования изобретения, обладает высокими потребительскими свойствами, обеспеченными высокими вкусоароматическими и биологически активными свойствами за счет содержания аминокислот, значительно сокращается время приготовления готового продукта и увеличен выход готового продукта.

Кроме того, использование изобретения позволит ввести в хозяйственный оборот непромысловую прежде креветку.