автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему: Разработка технологии охлажденной рыбы с использованием электрохимически активированных растворов хлористого натрия (ЭХА-воды)
Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии охлажденной рыбы с использованием электрохимически активированных растворов хлористого натрия (ЭХА-воды)"
На правах рукописи
Мелехин Дмитрий Владимирович
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОХЛАЖДЕННОЙ РЫБЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИ РОВ А Н НЫХ РАСТВОРОВ ХЛОРИСТОГО НАТРИЯ (ЭХА - ВОДЫ).
Специальность 05.18.04- Технология мясных, молочных и рыбных продуктов
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Работа выполнена в Атлантическом научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии и Калининградском государственном технически университете.
Научные руководители: Доктор технических наук, профессор Шендерюк В.
кандидат технических наук Андреев МП. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бабакин Б.С.
кандидат технических наук, доцент Харькин А.А.
Ведущее предприятие - ООО «Калининградские морепродукты»
Защита состоится 16 июня 2000 г. в 13 часов "на заседании диссертационного совета Д117.05.02 в Калининградском государственном техническом университете пс адресу: 236000, Калининград, Советский пр. 1С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Калининградского государственного технического университета. ■
Автореферат разослан « уЬ » мая 2000 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат технических наук, доцент
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Актуальность темы. Из многих способов консервирования пищевых продуктов обработка водного сырья путем охлаждения имеет преимущественное значение, так как обеспечивает возможность максимального сохранения его уникальных нативных свойств. Охлажденная рыбопродукция неизменно поль^ зуется повышенным спросом как на внутреннем, так и на мировом рынке. Зна-— чительным нелостатком технологии охлажденной рыбы является короткий срок хранения продукции.
На современном этапе развития технологии известно несколько способов охлаждения рыбы - воздухом при температуре ниже 0°С, жидкой средой (в холодном слабом солевом растворе плотностью 1,03 - 1,05 г/см3 или охлажденной морской воде), во льду, приготовленном из пресной или морской воды, комбинированное охлаждение льдом и парами азота, воздухом или льдом с использованием консервирующих агентов - последний является более предпочтительным, так как консервирующим фактором наряд)' с низкой температурой является и бактерицидное воздействие среды на микрофлору рыбы (Головкин и др. 1987).
Использование для охлаждения рыбы известных консервирующих агентов (модифицированные среды, соли сорбиновой кислоты, антибиотик биомицин, раствор хлорной извести и др.) имеет ряд недостатков, обусловленных незначительным увеличением сроков хранения охлажденной продукции, дороговизной, сложностью выполнения технологического процесса, загрязнением продукта консервантами.
Существующие технологические решения увеличения сроков хранения охлажденной рыбы не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к качеству продукта, и не решают проблему создания экологически чистых и экономичных технологий.
Поиск более эффективных способов для процесса охлаждения водного сырья, обеспечивающих наряду со снижением температуры рыбы замедление или прекращение развития микрофлоры, существенно влияющей на уровень снижения качества охлажденной рыбопродукции и удлинение сроков ее хранения, имеет актуальное научное и практическое значение.
Для решения проблемы проведены исследования по использованию при охлаждении рыбы новых бактерицидных хладагентов, изучению их действия на процессы посмертных изменений и бактериального разложения рыбы. Разработанный новый способ охлаждения рыбы с использованием ЭХА — воды является новым решением задачи создания экологически чистой и экономически выгодной технологии охлажденной рыбы с увеличенными сроками хранения.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилось обоснование и разработка технологии охлажденной рыбы с использованием электрохимически активированных растворов хлористого натрия (ЭХА - воды). Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучить физико-химические и антимикробные свойства ЭХА — воды;
- исследовать возможность получения бактерицидного льда на осное ЭХА - воды, его физико-химические и антимикробные свойства:
- установить влияние ЭХА - воды на активность комплексов протеолг тических и липолитических ферментов рыбы;
- исследовать влияние ЭХА - воды на посмертные изменения, протс кающие в мышечной ткани рыбы;
- установить влияние ЭХА
воды на развитие микрофлоры охлажден ной рыбы;
- научно обосновать и разработать технологию приготовления охлаж денной рыбы с использованием ЭХА - воды.
Научиая новизна работы. Обоснована возможность совершенствована технологии охлажденной рыбы путем использования электрохимически акти вированных растворов хлористого натрия (ЭХА - воды), обладающих сугцест венным антимикробным воздействием.
Экспериментально доказаны эффективность бактерицидных свойств ЭХА • воды и увеличение периода ее релаксации при замораживании и холодильном хранении;
Показана зависимость изменения свойств ЭХА - воды от длительности контакта с мышечной тканью рыбы и соотношения рыба: вода в системе:
Выявлено влияние ЭХА - воды на активность протеолитических и липолитических ферментов рыбы;
Установлены зависимости уровня органолептических, физико-химических и микробиологических изменений показателей качества рыбы от свойств ЭХА - воды;
Доказано, что ЭХА - вода существенно не влияет на развитие посмертных механо-химических процессов в рыбе.
Практическая значимость работы. На основании полученных научных результатов разработана технология охлажденной рыбы с использованием ЭХА - воды и ЭХА - льда, позволившая повысить качество и сроки хранения охлажденной рыбы на 30-50%. Разработана и утверждена нормативная документация: ТУ 9261 - 002 - 00038155 - 98 «Рыба охлажденная с использованием электрохимически активированного раствора хлористого натрия».
Новизна технологической разработки подтверждена патентом РФ № 2145405 от 10.02.2000 г. «Способ приготовления бактерицидного льда и способ сохранения свежести пищевого продукта».
На защиту выносятся следующие научные положения:
- обоснование технологии охлажденной рыбы с использованием ЭХА -воды, включая регламент процесса хранения;
- динамика посмертных механо-химических, биохимических и микробиологических показателей в процессе хранения охлажденной с использованием ЭХА - воды рыбы в сравнении с традиционным метолом охлаждения;
Ценность работы заключается в создании экологически чистой и экономически эффективной технологии охлажденной рыбы с увеличенным сроком ее хранения.
Реализация результатов исследований. По разработанной нормативной документации обществом с ограниченной ответственностью «Калининградские морепродукты» (г. Светлый Калининградской области) в 1999-2000 г было заготовлено и реализовано около 220 тонн охлажденной рыбы с использованием ЭХА - воды.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии пищевых производств» (г. Санкт-Петербург, 1998 г.), втором международном симпозиуме «Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности» (г. Москва, 1999), технологических секциях Ученого Совета АтлантНИРО (г. Калининград 1998-2000 гг.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов исследований и их обсуждения, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 112 стр. основного текста, содержит 11 таблиц, 32 рисунка и 22 стр. приложений.
Введение. Обоснована актуальность темы, сформулирована цель, намечены пути ее достижения, показана научная и практическая значимость работы.
Обзор литературы. Отправной теоретической базой проводимых исследований явились труды отечественных и зарубежных ученых, заложивших фундамент научных подходов в исследовании сырья водного происхождения и процессов, происходящих в нем при первичной обработке и хранении: В.А. Эн-гельгарда, Дж. Бендолла, Дж. Халсона. Ю.У. Балтолона, A.A. Лазаревского, И.В. Кизеветтера, НА. Головкина, И.П. Леванидова, Т.Н. Макаровой, В.П. Быкова, Б.Н. Семенова, М.Р. Лава. Дж. Дж. Коннеля, Н.Р. Джонса и др.
Проведен анализ публикаций, посвященных исследованию посмертных механо-химических процессов, происходящих в рыбе-сырце, аспектов технологии производства охлажденной рыбопродукции. Приведены сведения о влиянии биохимических и микробиологических факторов на изменение качества охлажденной рыбы, обзор методов и средств, используемых для увеличения сроков хранения и повышения качества охлажденной рыбопродукции.
Во второй части, на основании результатов исследований В.М. Бахира, В.И. Прилуцкого, Ю.Г. Зэдорожного, В.И. Филоненко и др., проведен анализ современных теоретических представлений о природе электрохимической активации, способов получения электрохимически активированных растворов (ЭХА - воды), их свойств. Приведена характеристика существующих техноло-
■гий применения ЭХА — воды в пищевой промышленности, медицине, сельскок хозяйстве, в том числе с использованием ее бактерицидных свойств.
Организация эксперимента, объекты и методы исследований. Дости жение поставленной цели осуществлено последовательным проведением аналитических и экспериментальных исследований (рис. 1).
Сырьем для проведения исследований потехнологии охлажденной рыбы явились треска и салака. При проведении модельных экспериментов использовали фарш охлажденной балтийской кильки. Исследование влияния ЭХА - воды на механо-химические посмертные изменения проводили с использованием свежевыловленного карпа.
Исследования по разработке способов сохранения качества охлажденной рыбы при хранении выполнены на основе различных типов электрохимически активированной воды с различными свойствами^ приготовленной на установке для электрохимической активации типа СТЭЛ. Кислый анолит А с рН<5.5, окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) до 1200 мВ, основными биоцидными агентами СЮ2, НСЮ, С12; нейтральный анолит АН с рН=6±1,0, ОВП до 900 мВ, основными биоцидными агентами НСЮ, СЮ*, СЮ", Н202; нейтральный анолит АНК с рН=7,5± 0,3, ОВП до 800 мВ, основными биоцидными агентами НСЮ, СЮ*, '02, Н02 и католит К с рН>9; ОВП до -800мВ, с основными химически активными агентами НО", Н2О2", NaOH.
При постановке технологических экспериментов исследуемые образцы рыбы (филе трески, салака без разделки) охлаждали льдом в соответствии с действующей нормативно-технической документацией, заменяя обычную воду ЭХА - водой.
При оценке свойств ЭХА - воды определяли показатели по методикам, предложенным Всероссийским научно-исследовательским и испытательным институтом медицинской техники (г. Москва).
Ятя определения значения рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) ЭХА-воды использовали универсальный потенциометр «Ани-он-410Д» (г. Новосибирск). Концентрацию активного хлора (Са.х.) определяли йодометрическим методом по ГОСТ 18190-72.
Температуру плавления льда, полученного замораживанием ЭХА - воды, определяли ртутным термометром с ценой деления 0,05 °С.
Органолептическую оценку охлажденной рыбы проводили по 5-бальной шкале по 4 органопептическим показателям (Сафронова, 1998). Влагоудержи-вающуад способность мяса определяли объемным методом, основанным ка выделении влаги из навески путем центрифугирования (Тышкевич, 1972). Значения рН мяса рыбы определяли стандартным потенциометрическим методом.
Рис. 1. Схема проведения исследований.
Количество водо- и солерастворимых белков определяли сжиганием и последующей отгонкой в аппарате «Кельтек Авто 1031» экстрактов, полученных при последовательной экстракции белков из навески исследуемой пробы охлажденной дистиллированной водой с рН 7,2-7,5 и охлажденным 7 %-ным раствором хлористого натрия с рН 7,2 - 7.5 (Филиппович, .ГогпаП, 1949).
Количество азота летучих оснований (АЛО) определяли путем отгонки аммиака и аминоп в аппарате «Кельтек Авто 103!» из экстракта навески исследуемого образца.
Содержание гликогена определяли методом, основанным на его выделении из рыбы путем обработки ее 30% раствором щелочи с последующим гидролизом раствором HCI для перевода в глюкозу (Головин, 1978).
Содержание АТФ в мышечной ткани карпа в процессе его хранения определяли методом ртутного осаждения (Головкин, Першина, 1961).
Влияние ЭХА - воды на активность протеолитических ферментов оценивали по количеству азота аминокислот в исследуемых образцах методом фор-молыюго титрования по Зеренсону (Головин, 1978).
Для определения активности липаз использовали метод, основанный на определении содержания свободных жирных кислот, образующихся при гидролизе жира (Ржехина, Сергеева, 1965).
Активность липаз определяли в мл 0,1 н раствора щелочи, пошедшей на нейтрализацию свободных жирных кислот, образовавшихся под влиянием липазы, в пересчете на 1 г сухих веществ фарша кильки.
Кислотное число жира определяли титрованием щелочью (Ржавская, 1976, Головин, 1978).
Микробиологическая оценка качества продукта в процессе производства и хранения проводилась по стандартному показателю МАФАнМ (мезофильные аэробные и факультативные анаэробные микроорганизмы) по ГОСТ 10444.1594.
При исследовании влияния ЭХА-воды на гибель условно патогенной микрофлоры свежей и охлажденной рыбы раститровывали тест культуру ( Е. Coli М-17 ) в изучаемой воде (нейтральный.анолит, кислый анолит, католит) и высевали в жидкую среду Кода по методу НВЧ, термостатировали 24 часа при 37°С с последующим пересевом на жидкую дифференциальную среду Эндо, которую термостатировали 24 часа при 37°С.
При изучении ингибирующего действия ЭХА - воды на психрофильную и споровую протеолитическую мезофильную микрофлору в качестве тест - культур использовали Pseudomonas aeruginosa и Вас. Subtilis. При приготовлении взвеси тест - культур проверяли их концентрации методом раетитровки до 10"8
Изготовление опытных и промышленных партий охлажденной рыбы с использованием ЭХА - воды и ЭХА - льда проводили в цеху и на судах ООО «Калининградские морепродукты».
Математическую обработку результатов исследований и графические построения осуществляли на ПЭВМ с помощью программного пакета «Microsoft Excel».
При обработке результатов исследований использована обобщенная численная характеристика качества объекта (Семенов, 1992 г).
Исследование физико-химических характеристик ЭХА - воды установки СТЭЛ МТ-1 в зависимости от силы тока, напряжения и степени
разведения. На рис 2 представлена зависимость изменения активной кислотности среды от силы тока и напряжения.