CC BY
100
УДК 668.317.004.8
О. С. Якубова, Ю. С. Дутлякова Астраханский государственный технический университет
ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ИХТИОЖЕЛАТИНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Введение
Известно, что чешуя рыб содержит в среднем 40 % минеральных веществ (на сухой вес). В её состав входят кальций, фосфор, магний, натрий, калий, хлор, железо, цинк, фтор, медь, марганец и др. Эти минеральные вещества являются обязательной составляющей суточного рациона животных [1, 2].
При производстве ихтиожелатина минеральные вещества считаются балластными, поэтому их отделяют от целевого продукта. Варочный остаток ихтиожелатинового производства содержит более половины минеральных веществ чешуи рыб. В основном это минеральные вещества из более глубоких слоев, прочно связанные каркасом. Белковые вещества варочного остатка представлены эластином, ретикулином и частично гидролизированным коллагеном.
В последнее время установлена физиологическая ценность коллагеновых белков, причисляемых к пищевым волокнам, присутствие которых в суточном рационе обязательно. Это связано с тем, что калорийная и легкоусвояемая пища формирует рафинированное питание, не требующее каких-либо усилий для переваривания, что приводит к ослаблению функции пищеварения. Пищевые волокна, в том числе животного происхождения, регулируют пищеварение, способствуют лучшему перевариванию пищи, а также выведению из организма вредных веществ [3].
Таким образом, варочный остаток ихтиожелатинового производства содержит ценные минеральные вещества и пищевые волокна, которые являются физиологически активными веществами, следовательно, варочный остаток рационально использовать в качестве вторичного ресурса для получения физиологически активной добавки (ФАД).
Целью исследования явилась разработка технологии переработки отходов ихтиожелатинового производства.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- обоснование и исследование технологических режимов переработки варочных остатков;
- исследование состава и свойств ФАД;
- токсико-биологическое исследование ФАД.
Методы исследования
Исследование химического состава ФАД проводили по ГОСТ 7636-85 и ГОСТ 13496, содержание белка определяли методом Кьельдаля. Содержание токсичных элементов определяли атомно-адсорбционным методом по ГОСТ 26927, ГОСТ 26929, ГОСТ 26930, ГОСТ 26932, ГОСТ 26933, ГОСТ 30178, ГОСТ 30538. Содержание пестицидов, полихлорированных бифенилов, нитрозаминов, радионуклидов определяли по стандартным методикам.
Микробиологические исследования проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 25311-82 и «Правилами бактериологического исследования кормов».
Токсико-биологические исследования ФАД проводили по показателю токсичности, который определяли по ГОСТ 29136-82, а также по методике, утвержденной Главным управлением ветеринарии. Методика основана на токсико-биологическом исследовании кормового продукта при введении его экстракта в желудок белым мышам. Экстракт приготавливают следующим образом. Навеску кормового средства 100 г заливают ацетоном и экстрагируют в течение 24 часов, периодически встряхивая. Затем экстракт фильтруют через бумажный фильтр и выпаривают при температуре 45-50 °С, добавляя в выпарные чашки 2,5 мл растительного масла, до исчезновения запаха ацетона. Далее для опыта используют 5 белых мышей весом 20-25 г, которых выдерживают без корма 4-5 часов, после чего с помощью шприца с тупой иглой вводят однократно через рот в желудок 0,5 мл экстракта. Наблюдают за мышами в течение 3 суток, не ограничивая их в кормлении и поении. Если падежа мышей нет, их убивают (эфиром) и вскрывают с целью выявить наличие патологических изменений в органах и тканях.
Результаты и обсуждение
Исследование химического состава варочного остатка показало высокое содержание азотистых - 21,7 % и минеральных - 28,2 % веществ, что подтверждает вышеприведенные предположения о целесообразности использования варочного остатка в кормовых целях. Влажность варочного остатка составляет в среднем 50,1 %. При такой влажности варочный остаток неустойчив к хранению. Кроме того, необходимо учитывать высокие адгезионные свойства остатка. В связи с этим целесообразно уменьшить содержание влаги до 12-16 %. При такой влажности продукт может длительно храниться без значительного изменения качества. Наиболее целесообразным способом уменьшения влажности в данном случае является конвекционная сушка продукта в ограниченных температурных условиях -при температуре 50-60 °С. Ограничение по температуре связано с возможностью деградации белковых компонентов сырья, вызывающей ухудшение свойств целевого продукта.
Согласно полученным данным (рис.), более 60 % первоначального содержания воды удаляется из варочного остатка за первые 90 минут, содержание влаги уменьшается с 50,1 до 18,7 %, далее этот процесс замедляется. За последующие 90 минут сушки удаляется 12 % первоначального содержания воды. Эти эмпирические данные обусловливаются различия-
ми в затратах энергии, необходимой для удаления свободной и связанной воды. Свободная вода удаляется более легко за первые 90 минут сушки. На этом этапе наступает переломный момент, далее из материала удаляется вода, более прочно связанная с компонентами сырья. В течение 120 минут содержание воды уменьшается с 50,1 до 13,6 %, далее уменьшение содержания воды незначительно. Содержание воды в целевом продукте на уровне 14 % является достаточным, поэтому можно сделать вывод о нецелесообразности продолжения процесса сушки более 120 минут. Таким образом, установлено, что при температуре 60 °С в течение 120 минут содержание воды в ФАД достигает необходимого и достаточного уровня - в среднем 13,6 %.
Время, мин
Изменение содержания воды в процессе сушки варочного остатка
ФАД из чешуи разных видов рыб отличается размером частиц в соответствии с классификацией сырья по характерному размеру. ФАД из чешуи рыб 1-й группы отличается более крупным размером частиц - 15-20 мм, из чешуи рыб 2-й группы - 6-8 мм, из чешуи рыб 3-й группы - 3-5 мм.
Для увеличения потребительских свойств добавки необходимо уменьшить и унифицировать размер частиц добавки до величины тонкого измельчения - (2-75) • 10-3 мм. С этой целью ФАД из чешуи рыб 1-й группы подвергали дроблению на дисковой дробилке до размера частиц 10-2 мм, а затем измельчали на кольцевой мельнице до размеров частиц тонкого измельчения. Размер частиц ФАД из чешуи рыб 2-й и 3-й групп позволяет проводить измельчение без предварительного дробления.
Установлено, что после сушки в указанных условиях ФАД без затруднений поддается измельчению. Это обусловливается глубокими изменениями в структуре чешуи рыб в процессе мацерации и экстракции их-тиожелатина, а также в процессе сушки ФАД.
Для определения состава и свойств ФАД были исследованы её органолептические и физико-химические показатели. В результате исследований установлено (табл. 1), что ФАД представляет собой порошок светлосерого цвета с высоким содержанием минеральных веществ - 48,6 %. Содержание азотистых веществ не превышает 37,4 %.
Таблица 1
Органолептические и физико-химические показатели ФАД
Показатель Характеристика и значение показателя
Внешний вид Порошок
Цвет От белого до светло-серого
Размер частиц, мм 0,002-0,075
Массовая доля влаги, % 14
Массовая доля азотистых веществ, % 37,4
Массовая доля минеральных веществ, % 48,6
Массовая доля кальция, % 21,9
Массовая доля фосфора, % 9,5
Посторонние примеси, % Отсутствуют
Исследование состава минеральной части ФАД показало, что большую долю минеральных веществ составляет кальций - 45,1 %, немного меньше содержание фосфора - 19,5 %. Как известно, эти элементы являются основными макроэлементами суточного рациона.
При установлении безопасности ФАД сопоставление определяющих показателей осуществляли в соответствии с требованиями ГОСТ 2116-2000 к рыбной кормовой муке и ВетПиН 13-5-01/0101 [4]. В результате исследований химических и радиационных показателей безопасности ФАД установлено, что содержание токсичных металлов, пестицидов и радионук-леидов, полихлорированных бифенилов, ДДТ и его метаболитов не превышает предельно допустимого уровня ПДК.
Изучение санитарно-гигиенических показателей ФАД показало (табл. 2), что содержание ОКМ не превышает 7 • 103, установлено отсутствие патогенной микрофлоры в установленном количестве пробы. Следовательно, ФАД соответствует требованиям ГОСТ 2116-2000 и ВетПиН.
Для подтверждения безопасности ФАД, полученной из отходов их-тиожелатинового производства, проводили исследования токсичности ФАД (табл. 2). Токсичность оценивали по количественному определению ответных реакций инфузорий стилонихий на токсичные компоненты, содержащиеся в водных растворах ацетоновых экстрактов ФАД, другими словами, проверяли выживаемость инфузорий.
Для подтверждения полученных результатов проводили исследование патологических изменений при вскрытии подопытных мышей, которым вводили водные растворы ацетоновых экстрактов ФАД в течение
трех дней, не ограничивая кормление. Показателями токсичности кормов могут быть: потеря в весе, расстройства желудочно-кишечного тракта и центральной нервной системы (дрожь, угнетение или возбуждение, нарушение координации движений, судороги, паралич), катаральное воспаление желудочно-кишечного тракта, кровоизлияние, дегенеративные изменения паренхиматозных органов. Токсичные корма могут вызывать гибель подопытных мышей без проявления клинических признаков.
Таблица 2
Сравнительная оценка токсичности кормовой добавки ФАД
Кормовая добавка ФАД Норма и оценка корма
Нетоксичен Слаботоксичен Токсичен
Выживаемость инфузорий, %
98 100-80 79-59 49-0
Выживаемость белых мышей
Все мыши живы. При вскрытии у убитых мышей патологических изменений в тканях и органах не обнаружено Мыши живы. При вскрытии у убитых мышей патологических изменений в тканях и органах не обнаружено Мыши живы. При вскрытии у убитых мышей выявлено очаговое геморрагическое воспаление желудочнокишечного тракта Гибель мышей. При вскрытии мышей выявлено геморрагическое воспаление желудочнокишечного тракта, дегенерация печени, почек и кровоизлияние в паренхиматозных органах
Результаты исследований показали, что выживаемость инфузорий через час составляет 98 %. Из сравнения этого показателя со степенью выживаемости инфузорий, регламентированной для нетоксичных кормов, следует, что ФАД является нетоксичной. Изучение токсичности ФАД с использованием белых подопытных мышей показало, что в течение 3 дней кормления и 10 дней наблюдения за подопытными мышами гибели животных не наблюдалось (табл. 2). При вскрытии убитых мышей патологических изменений в тканях и органах не обнаружено.
Таким образом, установлено, что ФАД из отходов ихтиожелатино-вого производства является нетоксичной и может быть использована в кормовых целях для сельскохозяйственных животных.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Якубова О. С., Долганова Н. В., Котенко А. Л. Изучение и анализ чешуи частиковых и прудовых рыб как сырья для получения ихтиожелатина // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2005. - № 4-5.
2. Эндемические болезни сельскохозяйственных животных / Н. А. Уразаев, В. Я. Никитин, А. А. Кабыш и др. - М.: Агропромиздат, 1990. - 271 с.
3. Антипова Л. В., Глотова И. А. Основы рационального использования вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности / Воронеж. гос. технол. акад. - Воронеж, 1997. - 248 с.
4. Ветеринарные правила и нормы по безопасности кормовых добавок и сырья для производства кормов. - М., 2001.
Статья поступила в редакцию 24.03.06, в окончательном варианте - 10.04.06
THE TECHNOLOGY OF PROCESSING OF WASTES OF FISH GELATIN PRODUCTION
O. S. Yakubova, Yu. S. Dutlyakova
Complex processing of fish scales is of great importance for fishing industry development. The cooking rest of fish gelatin production contains more than half of mineral substances of fish scales. The technology of processing of fish gelatin production embraces drying of the cooking rest at temperature 60 °C within 120 minutes and cutting it to small pieces. The received physiological active additive includes 48,7 % of mineral and 37,4 % of nitrogenous substances. The mineral part contains calcium (21,9 %) and phosphorus (9,5 %). The research of hygiene and sanitary indices and physiological active additive toxicity shows that their level doesn’t exceed maximum concentration limit for fodder fish flour.
