Эксперименальное обоснование холодильной технологии трепанга Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 664.953+621.58

ЭКСПЕРИМЕНАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ТРЕПАНГА

С. Н. Максимова, Т. Н. Слуцкая, А. Г. Ким, Е. В. Федосеева, Д. В. Полещук

EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF REFRIGERATION TECHNOLOGY

OF SEA CUCUMBER

S. Maksimova, T. Slutskaya, A. Kim, E. Fedoseeva, D. Poleschuk

Создание аквакультурных хозяйств на Дальнем Востоке обусловлено его географическим положением и ориентировано, прежде всего, на азиатские страны (Японию, Корею и Китай). Особенно привлекательным для рынка стран Азиатско-Тихоокеанского региона из объектов аквакультуры является дальневосточный трепанг, обладающий целым спектром уникальных биологических свойств и названный «морским женьшенем».

ФГБОУ ВО «Дальрыбвтуз» имеет свои морские огороды в бухте Северная Хасанского района Приморского края (пос. Славянка), на которых выращивается этот ценный объект. Учеными университета разрабатываются технологии пищевых продуктов и БАД из трепанга. При этом важной задачей является максимальное сохранение морского объекта при доставке с мест добычи до перерабатывающих цехов. Решение этой задачи сопряжено с трудностями, обусловленными биологическими и физиологическими особенностями трепанга.

Для максимального сохранения привлекательного внешнего вида, формы, эпителиального слоя, богатого ценными биологическими веществами, а значит, выхода и физиологической ценности трепанга, обоснована и разработана холодильная технология этого морского объекта. Экспериментально установлена целесообразность применения сухого льда в комплексе с морской водой при охлаждении трепанга, обоснованы рациональные объемно-массовые соотношения компонентов охлаждающей среды и охлаждаемого объекта. Доказана также целесообразность введения операций предварительного охлаждения и вакуумирования в технологии замораживания трепанга, позволяющих сохранить привлекательный внешний вид, увеличить выход готовой продукции. По результатам полученных данных научно обоснованы пролонгированные сроки хранения охлажденного и мороженого трепанга, отличающегося высокими органолептическими свойствами и биологической ценностью.

трепанг, технология, охлаждение, сухой лед, замораживание, потребительские свойства, биологическая ценность

Creation of aquaculture farms in the Far East is stipulated by its geographical position and is focused in this regard primarily on Asian countries (Japan, Korea and China). Especially attractive for Asia-Pacific countries market is the Far Eastern sea

cucumber with a whole range of unique biological properties and thus called "sea ginseng".

FSEI HE "Dalrybvtuz" has its marine gardens in the Severnaya Bay of the Khasan district of the Primorye Territory (p.Slavyanka), where this valuable object is cultivated. University scientists are developing a technology for food products and dietary supplements from sea cucumber. In this regard an important task is to preserve the marine object when it is taken from production areas to processing facilities. The solution of this problem involves difficulties due to the biological and physiological characteristics of the sea cucumber.

Cold treatment technology of the marine object has been substantiated and developed to maximize the conservation of attractive appearance, form an epithelial layer, rich in valuable biological substances and, therefore, yield and physiological value of the sea cucumber. Feasibility of using dry ice together with sea water has been experimentally established while cooling the sea cucumber, rational body-mass ratio of the components of the cooling medium and the cooled object have been substantiated. Also we have provided a rationale for pre-cooling and evacuation operations in the refrigerating technology of the sea cucumber, allowing for maintaining an attractive appearance and increasing the output of finished products. Using these data, we have scientifically justified prolonged periods of storage of chilled and frozen sea cucumber, which is characterized by high organoleptic properties and biological value.

sea cucumber, technology, cooling, dry ice, freezing, consumer properties, biological value

ВВЕДЕНИЕ

Максимальная сохранность водных биоресурсов от мест вылова до поступления на перерабатывающие предприятия возможна путем использования холода. Холодильная технология позволяет получить продукцию, приближенную по свойствам к исходному сырью, и используется в рыбной отрасли для производства мороженой и охлажденной продукции.

Наиболее щадящим способом холодильной технологии, позволяющим сохранить ценность сырья как источника полезных макро- и микронутриентов, является охлаждение. Однако с учетом возможности более длительного хранения доля мороженой продукции из водных биоресурсов в сравнении с охлажденной значительно преобладает.

Сохранение привлекательных потребительских качеств охлажденной и мороженой продукции - важная технологическая задача, решение которой представляет определенную сложность при холодильной обработке трепанга.

Характерной особенностью трепанга, в том числе Stichopusjanonicy, является наличие гликозаминагликанов, содержащих полисахариды, в состав которых входит фукоза, присоединенная к хондроитинсульфату, что обеспечивает их антиканцерогенный эффект [1]. Фукансульфаты, входящие в состав полисахаридов трепанга, проявляют антикоагулянтную активность и ингибируют процессы разрушения костной ткани [2-4]. При этом большая часть биологически активных веществ сосредоточена во внешней темной слизеобразной части поверхностного слоя тела трепанга [5]. Поэтому его вылов, последующие транспортирование и обработка должны базироваться не только на соблюдении

условий сохранности сырья, но и сохранности формы и количественного содержания верхнего эпителиального слоя этого ценного морского объекта.

Традиционные способы замораживания трепанга приводят к потере его верхнего эпителиального слоя после размораживания, которые могут составлять, как показали наши наблюдения, от 5 до 19 % от массы сырья. Таким образом, теряется значительная часть не только товарной массы объекта, но и биологически активных веществ.

Цель настоящей работы - разработка новых технологических приемов, позволяющих не только продлить сроки хранения охлажденных и мороженых продуктов из трепанга, но и обеспечить высокий выход готовой продукции, сохранить ее привлекательный внешний вид и исключить потери биологически активных веществ.

Важной задачей является ослабление развития необратимых процессов и изменений в тканях с целью восстановления при размораживании в максимальной степени природных свойств сырья.

Исследования проводили в научно-производственном департаменте марикультуры (п. Славянка) и лабораториях Института пищевых производств ФГБОУ ВО «Дальрыбвтуз».

Хранение образцов охлажденного трепанга осуществляли при температуре 2 0С, мороженого - минус 18 0С.

Подготовка образцов для проведения микробиологических испытаний проходила по «Инструкции по санитарно-гигиеническому контролю производства пищевой продукции из рыбы и морских беспозвоночных» и ГОСТ 26669-85.

Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) определяли по ГОСТ 10444.15-94.

Техническое обеспечение экспериментов: термопары Лескетр 1 Н1 98509 (погрешность ±0,3 °С), микроизмельчитель ткани РТ-2(220В, 50 Гц), четыре лопасти, частота вращения 2400 об/мин.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

При охлаждении трепанга важной технологической задачей является максимальное сохранение его нативных свойств, т. е. формы тела и целостности кожных покровов, что сопряжено с определенными трудностями, связанными с индивидуальными биологическими особенностями данного объекта. При хранении живого трепанга после вылова этот морской организм выбрасывает в окружающую среду внутренности. Данное явление носит название - эвисцерация. В результате ухудшается товарный вид трепанга, уменьшается его биологическая ценность за счет потери биологически активных веществ вместе с внутренними органами. В связи с этим при холодильной обработке трепанга целесообразно применять специальные технологические приемы, позволяющие нивелировать указанные негативные явления.

При охлаждении снижение температуры тела трепанга, как и любого другого объекта, происходит за счет отвода теплоты охлаждающей средой, имеющей более низкую температуру. В технологии охлаждения используют различные охлаждающие среды: жидкие (чаще морская вода), твердые (лед), газообразные. Длительное нахождение в морской воде приводит к набуханию и частичному просаливанию продукта, а также к вымыванию органических и

минеральных веществ из тканей охлаждаемого объекта. Использование углекислого газа благодаря его фунгистатическим и бактериостатическим свойствам приводит к снижению контаминации, оказывает воздействие на ферменты и белки, изменяя их физико-химические свойства. Однако газообразная среда может вызывать усушку продукта.

В данной работе предлагается способ охлаждения трепанга в морской воде в комбинации с сухим льдом. Использование сухого льда предположительно позволит максимально быстро снизить температуру окружающей среды и охлаждаемого объекта до криоскопической, а также продлить сроки хранения охлажденного продукта.

В качестве объекта сравнения рассматривали распространенный комбинированный способ охлаждения в жидкой среде (морской воде) с добавлением водного льда.

Морская вода, используемая в эксперименте, имела температуру 5 0С (в осенне-весенний период) и 20 0С (в летний период).

При определении рационального соотношения морской воды (л) и сухого льда (кг) в смеси охлаждающей среды исследовали следующие варианты объемно-массового соотношения компонентов: 1:1; 2:1; 3:1; 4:1.

Результаты исследований показали, что соотношение охлаждающих компонентов 1:1 и 2:1 технологически не целесообразно, поскольку охлаждающая среда в данном составе вызывает резкое снижение температуры ниже криоскопической и приводит к смерзанию охлаждаемого трепанга.

Снижение температуры охлаждающей среды до 0 0 С и растворение сухого льда в морской воде (что важно для качества охлаждаемого объекта) происходят при использовании третьего варианта в течение 20 мин, четвертого - 30 мин в летний период, а в осенне-весенний - 6 и 14 мин соответственно.

По результатам экспериментальных исследований рациональное соотношение в комбинации морской воды и сухого льда выбрано 3:1.

Для определения рационального массово-объемного соотношения трепанга и охлаждающей среды исследовали диапазоны, представленные в табл. 1.

Таблица 1. Продолжительность охлаждения в зависимости от массово-объемного соотношения трепанга и охлаждающей среды

Table 1. Duration of cooling depending on the weight and volume ratio of sea cucumber and coolant

Номер Массово-объемное соотношение Продолжительность

варианта охлаждаемого объекта и охлаждающей охлаждения при

среды температуре окружающего воздуха t, мин

трепанг, кг охлаждающая среда, л 20 oC 5 oC

1 1 1 40 21

2 1 2 35 16

3 1 3 23 8

4 1 4 20 6

5 1 5 18 5

Рациональность вариантов оценивали по продолжительности охлаждения трепанга до достижения температуры 0 0С в его теле.

Анализ экспериментально полученных данных свидетельствует о целесообразности использования третьего и четвертого вариантов, поскольку дальнейшее увеличение количества охлаждающей смеси не приводит к значительному сокращению продолжительности охлаждения. При условиях первого и второго вариантов происходило сдавливание трепанга, нарушение сохранности его формы и верхнего эпителиального слоя.

Таким образом, экспериментально установлено, что при охлаждении трепанга рациональными являются следующие значения: соотношение морской воды и сухого льда 3:1; соотношение трепанга и охлаждающей среды 1:3.

Образцы охлажденного трепанга (экспериментальные и контрольные) хранили во льду из пресной воды при дозировке льда 75 %.

Микробиологические показатели образцов охлажденного трепанга в динамике при хранении представлены в табл. 2.

Таблица 2. Изменение КМАФАнМ при хранении охлажденного трепанга, КОЕ/г

Состав Продолжительность хранения, сут

охлаждающей сырье 0 2 5 8 11 14 17 20

среды

Контрольный - m m

морская вода и it

водный лед 00 о ,3 vo

(контроль) га ' 1 3, 2,

Экспериментальны Трепанг "о IN IN m m ^t-o

й - морская вода и X ^

сухой лед о ^ ,3 00

2, 00 2, VO 00 2,

Динамика микробиологических показателей охлажденного трепанга свидетельствует об увеличении срока хранения экспериментальных образцов в 2 раза по сравнению с контрольными.

Органолептическая оценка экспериментальных и контрольных образцов по окончании хранения приведена в табл. 3.

Таблица 3. Органолептическая оценка охлажденного трепанга Table 3. Sensory evaluation of cooled sea cucumber

Показатели Трепанг охлажденный

смесью морской воды и смесью морской воды и сухого

водного льда льда

Внешний вид Слегка приплюснутой формы, скользкий Округлой формы, скользкий

Цвет Темно-болотный Темно-болотный

Запах Ярко выраженный, Ярко выраженный,

свойственный данному виду свойственный данному виду

Консистенция Уплотненная Плотная

Как видно из представленных данных, экспериментальные образцы охлажденного трепанга имели более высокие органолептические показатели, чем контрольные: сохраняли форму, целостность, цвет на протяжении 20 сут хранения, т. е. в 2 раза дольше, чем контрольные, которые теряли привлекательный внешний вид на 10-е сутки. В процессе хранения контрольных образов наблюдали выделение слизи, которое увеличилось на 20-е сутки наблюдения до 10-12 %. В экспериментальных образцах, охлажденных в смеси морской воды и сухого льда, выделение слизи не происходило.

Экспериментально обоснованный способ охлаждения использовали в технологии замораживания трепанга как предварительную операцию, позволяющую сохранить при низкотемпературном воздействии и последующем холодильном хранении его форму, целостность, биологическую ценность и привлекательный внешний вид.

В условиях эксперимента рассматривали два варианта упаковки охлажденного трепанга перед замораживанием: под вакуумом и без него. Для сравнения осуществляли также упаковку под вакуумом и без вакуума контрольных образцов трепанга, охлажденных традиционным комбинированным способом (смесью морской воды и водного льда). Контрольные образцы трепанга теряли форму сразу после упаковки (становились приплюснутыми), при этом наблюдалось выделение слизи, т. е. нарушение эпителиального слоя.

Полученные результаты дают основание рекомендовать предварительное охлаждение в смеси морской воды и сухого льда перед замораживанием, обеспечивающее привлекательные потребительские свойства готового продукта.

Результаты исследований образцов мороженого трепанга, предварительно охлажденных экспериментальным способом и упакованных под вакуумом и без него, в хранении при температуре минус 18 0С приведены в табл. 4-6. Оценивали органолептические свойства, потери массы и микробиологические показатели.

Таблица 4. Органолептическая характеристика образцов мороженого трепанга через 12 мес. хранения

Table 4. Organoleptic characteristics of the samples of frozen sea cucumber after 12 months of storage_

Показатели Трепанг мороженый, упакованный под вакуумом и без вакуума

Внешний вид Округлой формы, целый, без повреждений

Цвет Темно-болотный

Консистенция Плотная, упругая

Все экспериментальные образцы мороженого трепанга характеризовались высокими органолептическими показателями в течение всего исследуемого срока хранения (12 мес.). Они сохраняли форму, целостность, цвет, свойственные исходному сырью, в отличие от контрольных образцов.

Значения потери массы и микробиологических показателей у экспериментальных образцов, упакованных под вакуумом и без него, различались.

Таблица 5. Потери массы образцов мороженого трепанга при дефростации в зависимости от времени, %

Table 5. Loss of weight of the frozen samples of sea cucumber in defrosting depending on time,%_

Способ упаковки Продолжительность хранения, мес.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Трепанг,

охлажденный сухим

льдом, упакованный без вакуума 1 1,5 2,1 3,2 4,1 5 10 11 12,5 13,8 16 19

Трепанг,

охлажденный сухим

льдом, упакованный под вакуумом 0,2 0,5 0,8 1 1,4 1,8 2 2,2 2,5 3,0 3,5 3,7

Потери массы при размораживании образцов трепанга, упакованных под вакуумом и хранившихся в течение 12 мес. при температуре минус 18 0С, составляли от 0,2 до 3,7 %. Исследования показали, что «потери» представляли собой слизеподобную массу эпителиального происхождения.

Потери массы образцов трепанга, упакованных без вакуума, больше в 5 раз, чем у образцов, хранившихся под вакуумом, эти значения увеличивались от 1 до 19 % в течение всего срока хранения.

Динамика микробиологических показателей свидетельствует о преимуществе хранения образцов мороженого трепанга, упакованного под вакуумом. Однако следует отметить, что все образцы, упакованные под вакуумом и без него, по окончании 12 мес. хранения соответствовали требованиям нормативных документов.

Таблица 6. Изменение КМАФАнМ при хранении образцов мороженого трепанга, КОЕ/г

Table 6. Change of QMAFAnM in storage of the frozen samples of sea cucumber, CFU/g_

Способ упаковки Продолжительность хранения, мес.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Упакованный без ts ts ts ts IN IN IN

о О О О О О О 0 о о О о

вакуума X X X X X X X X X X X X

'—1 ,5 о (N ON '—1 ,2 '—1 m ,5

га 5, VO 9, m m m m

Упакованный под CS ts ts IN IN IN IN IN IN IN IN

о О О О О О О 0 О О О О

вакуумом X X X X X X X X X X X X

(N 00 о (N ,5 ,6 (N 00 о

VO 5, 5, 5, ,5 5, VO vo

Экспериментально полученные данные подтверждают, что вакуумная упаковка мороженого трепанга наряду с применением предварительного охлаждения предложенным комбинированным способом способствует увеличению выхода готового продукта, сохранению высоких показателей качества и количества биологически активных веществ, содержащихся в слизеподобной эпителиальной ткани.

В настоящее время экспериментальные исследования по хранению мороженого трепанга продолжаются.

ВЫВОДЫ

Таким образом, предложена и экспериментально обоснована холодильная обработка трепанга (охлаждение и замораживание).

Разработанная технологическая схема охлаждения трепанга состоит из двух этапов: охлаждение комбинированным способом с применением сухого льда и последующее хранение в водном льду, что позволяет сохранить качественные показатели трепанга в течение 20 дней при температуре 2 0С.

Традиционное охлаждение водным льдом приводит к сокращению срока хранения трепанга в аналогичных условиях в 2 раза, снижению его качества и выхода за счет изменения формы, потери слизеподобных веществ эпителия и, как следствие, к уменьшению биологической ценности.

Экспериментально обоснованная технологическая схема мороженого трепанга предусматривает такие операции, как предварительное охлаждение в сухом льду и применение вакуумирования перед замораживанием.

Органолептические и микробиологические исследования показали высокое качество мороженого трепанга, изготовленного по разработанной технологии в течение 12 мес. при температуре минус 18 0С, тогда как при обычных условиях срок хранения не превышает 6 мес.

Особенностью качественных показателей трепанга, замороженного по разработанной технологии, является сохранение его формы, массы, а также незначительные потери биологически активных веществ, содержащихся в верхнем эпителиальном слое.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Аюшин, Н. Б., Химический состав и содержание биологически активных веществ в мышечной ткани трепанга stichopus japonicas / Н. Б. Аюшин, А. Г. Ким, Т. Н. Слуцкая // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. -2014. - № 4. - С. 35-37.

2. Borsig, L., Wang, L., et al. Selectin blocking activity of a fucosylated chondroitin sulfate glycosaminoglycan from sea cucumber. Effect on tumor metastasis and neutrophil recruitment. // J Biol Chem, 2007, p. 14984-14991.

3. Kariya, Y., Mulloy, B., et al. Isolation and partial characterization of fucan sulfates from the body wall of sea cucumber Stichopus japonicus and their ability to inhibit osteoclastogenesis. // Carbohydrate Research, 2004, p. 1339-1346.

4. Shiguo Chen., Changhu Xue et. al. Comparison of structures and anticoagulant activities of fucosylated chondroitin sulfates from different sea cucumbers // Carbohydrate Polymers. V. 83, I. 2, 10 January 2011, Pages 688-696.

5. Mingyi Wu, Rong Huang et. al. Structure and effect of sulfated fucose branches on anticoagulant activity of the fucosylated chondroitin sulfate from sea cucumber Thelenata ananas // Carbohydrate Polymers. V. 87, I. 1, 4 January 2012, Pages 862-868.

REFERENCES

1. Ayushin N. B., Kim A. G., Slutskaya T. N. Khimicheskiy sostav i soderzhanie biologicheski aktivnykh veshchestv v myshechnoy tkani trepanga stichopus japonicas [Chemical composition and content of biologically active substances in the muscle tissue of sea cucumbers stichopus japonicas]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy, Pishchevaya tekhnologiya, 2014, no. 4, pp. 35-37.

2. Borsig L., Wang L. et al. Selectin blocking activity of a fucosylated chondroitin sulfate glycosaminoglycan from sea cucumber. Effect on tumor metastasis and neutrophil recruitment. J Biol Chem, 2007, pp. 14984-14991.

3. Kariya Y., Mulloy B. et al. Isolation and partial characterization of fucan sulfates from the body wall of sea cucumber Stichopus japonicus and their ability to inhibit osteoclastogenesis. Carbohydrate Research, 2004, pp. 1339-1346.

4. Shiguo Chen., Changhu Xue et. al. Comparison of structures and anticoagulant activities of fucosylated chondroitin sulfates from different sea cucumbers. Carbohydrate Polymers. Vol. 83, I. 2, 10 January 2011, pp. 688-696.

5. Mingyi Wu, Rong Huang et. al. Structure and effect of sulfated fucose branches on anticoagulant activity of the fucosylated chondroitin sulfate from sea cucumber Thelenata ananas. Carbohydrate Polymers. Vol. 87, I. 1, 4 January 2012, pp. 862-868.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Максимова Светлана Николаевна - Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет; доктор технических наук, доцент, зав. кафедрой «Технология продуктов питания»; E-mail: maxsvet28@mail.ru

Maksimova Svetlana Nikolaevna - Far Eastern state technical fisheries university; Doctor of Engineering, associate professor, department chair «Technology of food»;

E-mail: maxsvet28@mail.ru

Слуцкая Татьяна Ноевна - Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет; доктор технических наук, профессор кафедры

«Технология продуктов питания»

Slutskaya Tatiana Noevna - Far Eastern state technical fisheries university; Doctor of Engineering, Professor, Professor of department «Technology of food»

Ким Андрей Георгиевич - Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет; аспирант кафедры «Технология продуктов питания»; E-mail: mail@andreykim.ru

Kim Andrey Georgievich - Far Eastern state technical fisheries university; postgraduate student, department «Technology of food»; E-mail: mail@andreykim.ru

Федосеева Елена Владимировна - Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет; кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология продуктов питания»; E-mail: elena-692008@mail.ru

Fedoseeva Elena Vladimirovna - Far Eastern state technical fisheries university; PhD of Engineering, Associated professor of department «Technology of food»;

E-mail: elena-692008@mail.ru

Полещук Денис Владимирович - Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет; кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология продуктов питания»; E-mail: tym1988@mail.ru

Poleschuk Denis Vladimirovich - Far Eastern state technical fisheries university; PhD of Engineering, Associated professor of department «Technology of food»;

E-mail: tym1988@mail.ru