Лекция 4 Особенности биотехнологий производства продукции из гидробионтов с применением ферментно-модифицированного сырья с высоким содержанием соединительной ткани
Особенности биотехнологий производства продукции из гидробионтов с применением ферментно-модифицированного сырья с высоким содержанием соединительной ткани
В настоящий момент используются и внедряются технологии по воспроизводству и культивированию:
• приморского гребешка
• тихоокеанской мидии
• дальневосточного трепанга
• морской капусты
• тихоокеанской устрицы
На основе биотехнологий из добытых рыболовством морских гидробионтов производится значительный ассортимент товаров: кормовая рыбная мука, белковый гидролизат для пищевых целей и микробиологического производства, технический, ветеринарный и медицинский рыбий жир, биополимеры и прочее биологическое сырье, полуфабрикаты, продукты потребления. В рамках данного направления, как и в случае с глубокой переработкой пищевого сырья, задачей является внедрение в практику рыбоперерабатывающих предприятий современных биотехнологических методов, способных обеспечить экономически эффективное получение из гидробионтов широкой гаммы пищевых ингредиентов и ценных пищевых продуктов с высокой добавленной стоимостью.
Соединительная ткань живых организмов состоит из клеток (фибробласты), основного или межклеточного вещества (кислых и нейтральных мукополисахаридов, их комплексов и других веществ) и волокон коллагенового характера. Коллаген является гликопротеидом соединительной ткани. Выделение коллагена из соединительной ткани, например дермы и сухожилий, осуществляют путем обработки кислотами или растворами нейтральных солей.
Коллаген различных тканей организмов имеет специальные названия: коллагеноподобный белок морских губок назван спингином; кишечнополостных организмов корнеином; кожи, сухожилия и плавательные пузыри рыб содержат ихтиокол; в спинном плавнике акулы находится эластоидин; коллаген костей наземных животных - оссеин.
К коллагенсодержащему сырью гидробионтов относятся: кожа, чешуя, плавники, плавательные пузыри, кости, а также спинная хорда (вязига) осетровых.
Для получения желатина и клея используют мягкое и костное коллагенсодержащее сырьешкуры, кожу, сухожилия скота; отходы кожевенного производства спилковую обрезь, мездру, обрезки кожи; плавники, плавательные пузыри рыб, ткань головной полости кашалота, трубчатую кость, паспортную чешую рыб, кость колбасную. Обосновано несколько способов получения желатина и клея, отличающихся начальной обработкой выпарка бульона и желатинизация, щелочно-солевая, кислотнокриолитическая, ферментативная и механическая обработка.
Рыбный клей особых кондиций получают из кожи, плавательных пузырей, чешуи рыб. Технология основа на на образовании глютиновых растворов нагреванием сырья с водой при пониженных температурах, что позволяет предотвращать нежелательный гидролиз коллагена, при котором снижаются клеющие способности продукта.
Технологические операции:
· подготовка коллагенсодержащего сырья;
· варка;
· очистка глютиновых бульонов;
· концентрирование бульонов;
· консервирование клея;
· упаковывание;
· маркирование;
· хранение;
· реализация.
Мороженое сырье размораживают, сортируют, тщательно промывают, зачищают от прирезей мяса, по возможности удаляют пленку, липиды. Кожу крупных рыб измельчают. При промывке удаляется часть балластных веществ (азотсодержащих, липидов, минеральных), снижающих содержание коллагена. Избыток влаги удаляют прессованием или другим способом. Сырье варят в варочном котле, получают три фракции бульона: первую -- при гидромодуле 2 : 3 и 50-60°C, в кислой среде, добавляя муравьиную кислоту, до содержания сухих веществ в бульоне 7-7,5 %, pH 5,8-6,2; вторую и третью при объемном соотношении сырья и дистиллированной воды 1 : 1-1,5, при 55 °С в течение 1 ч, добавляя концентрированную муравьиную кислоту до рН 5,8-6,3.
Наибольшая скорость выплавления коллагена наблюдается при 55°С в первые 30 мин варки. Клей из первой фракции бульона содержит больше глютина и меньше минеральных веществ, а клей из третьей фракции – больше минеральных веществ и меньше глютина. Для очистки клеевой бульон фильтруют на фильтрпрессах, отделяя белковые примеси, которые используют в производстве кормов. При недостаточной прозрачности бульон (он должен быть прозрачным, соломенно-желтого цвета) фильтруют повторно. С целью концентрирования бульон выпаривают на вакуум-выпарных установках при 38-42°C до содержания сухих веществ не менее 35 %. Полученный клей консервируют, добавляя консерванты (хлортетрациклин, фенол), упаковывают и маркируют. Обычно клей особых кондиций хранят в течение 6 мес. при 0-20 °C в чистых, сухих полиэтиленовых бочках в вентилируемых помещениях.
Технология рыбного клея из плавательных пузырей рыб отличается от вышеописанной, основанной на обработке кожи и шкур, что связано с особенностями состава и строения сырья. В качестве сырья используют соленые пузыри, которые отмачивают до содержания соли 0,2 %, подсушивают до слабоупругой консистенции, отделяют верхний эпителиальный слой (клеину), удаляют липиды, клеину сушат, фасуют, упаковывают, маркируют и реaлизуют. Также получают:
Белковую колбасную оболочку «Белкозин» получают из коллагенсодержащего сырья наземного и морского происхождения, включая морских млекопитающих и рыб. Коллагенсодержащее сырье консервируют солью, промывают водой, заливают известковым молоком плотностью
Белковые гидролизаты водные растворы полипептидов с различной молекулярной массой с общей формулой H2NR1(CONHR2)хCOONa, где R1-2, и различные функциональные группы аминокислот; х определяется степенью гидролиза белка. Белковые гидролизаты применяют в качестве защитных коллоидов при изготовлении водных нитроцеллюлозных дисперсий, в производстве пен, при нейтрализации, крашшении, жировании и дублении кож, в качестве защитных коллоидов косметических средств, пищевых наполнителей. Они отличаются устойчивостью к действию солей, легкой бидеградируемостью, способностью смешиваться с водой в любых соотношениях. Технологический процесс получения гидролизатов начинается с приемки любого коллагенсодержащего. Сырье (кожа, кости, чешуя) обрабатывают сначала известковым молоком, затем паром при 70-80°C. Далее разрыхляют и гидролизуют разволокненную массу. При обработке известью коллаген быстро взаимодействует с ней, образуя коллагенат кальция, а жиры превращаются в кальциевые мыла. Убирают мыло, нагревают, фильтруют и упаривают.
Продукты растворения коллагена (ПРК). Их получают щелочно-солевой обработкой коллагена, в результате которой происходит расщепление его макроструктуры и удаляются липидно-белковые примеси неколлагенового характера. ПРК перспективны для использования в пищевой, медицинской промышленности и для технических целей.
Коллагеновые материалы из ПРК типа губки используют в медицинской промышленности в качестве заменителей донорской гомокожи. Готовый продукт напоминает губку - пластины белого цвета пористой структуры с легким запахом уксусной кислоты, который постепенно исчезает в процессе хранения.