Перспективы использования отходов от разделки гидробионтов в производстве пищевых продуктов

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Тихоокеанский государственный экономический  университет 

Кафедра Пищевая биотехнология 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

ТЕМА: Перспективы  использования отходов от разделки гидробионтов в производстве пищевых  продуктов. 

                                                    Студент 441-Пб гр. Радченко А.А.

                                                  Руководитель Прокопец Ж.Г.

                                                                    Курсовая работа допущена к  защите:

                                                           _______________________________

                                                                    ^{подпись руководителя}

                                                             «____» ___________________ 2010 г.

                                               Курсовая работа защищена             

                                                               с оценкой:______________________

                                                                «____» ___________________ 2010 г. 

Владивосток

2010 

Тихоокеанский государственный экономический  университет

Кафедра

Пищевая биотехнология

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу студента 4 курса

Радченко  Анны Аркадьевны 

       1. Тема курсовой работы: Перспективы  использования отходов от разделки  гидробионтов в производстве  пищевых продуктов.

       2. Цель и общее направление  работы: изучение комплексной переработки  гидробионтов.

       3. Сроки выполнения курсовой работы:

• Начало работы       01.11.2010
• Конец работы        22.12.2010
• Срок представления работы на кафедру ____________________

Руководитель  курсовой работы Прокопец Ж.Г.

Студент Радченко А.А. 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Введение……………………………………………………………………………

1. Отходы  от разделки гидробионтов и  их рациональная переработка……

1.1 Общие схемы рациональной переработки гидробионтов………………

1.2 Рациональное использование рыбы при ее переработке……………….

1.3 Отходы  переработки водорослей, морской  капусты и их рациональное                    использование………………

1.4 Отходы  переработки моллюсков……………………………………

1.5 Комплексная  переработка ракообразных…………………..

1.6 Переработка  отходов иглокожих…………

2. Технология  производства продуктов из отходов  от переработки гидробионтов….

2.1 Получение  БАВ из отходов от переработки  рыб………

2.2 Получение  БАВ из отходов от переработки  беспозвоночных……

2.3 Получение  БАВ из водорослей и трав…………

3. Применение  БАВ из гидробионтов в пищевой  промышленности……

4. Перспективы развития и совершенствования технологий комплексной и рациональной переработки гидробионтов…………

Заключение…………………………………………………………..

Список  использованных источников 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

      Данная пояснительная записка  состоит из 37 листов белой бумаги  формата А4. Текст оформлен в  соответствии с СТО ТГЭУ-003-2008. Пояснительная записка включает  в себя 4 таблицы, 4 рисунка – схемы.  При написании было использовано 20 библиографических источников. 
 

Отходы  гидробионтов, разделка,БАВ, рыба, водоросли, моллюски, ракообразные, иглокожие, применение, перспективы  развития, использование. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     В настоящее время ежегодно вылавливается  до 100 мил т гидробионтов. Значительная часть выловленного сырья не пригодна для выпуска пищевой продукции и в процессе переработки отделяется от наиболее ценного продукта.

     Кроме того отходы при переработке гидробионтов составляют примерно 35% от выловленного сырья.

     Отходы  от разделки гидробионтов содержат высокоактивные ферменты, витамины, незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные эссенциальные жирные кислоты и ряд других биологически активных веществ (БАВ). Они могут использоваться, как сырье для производства деликатесной продукции, консервов, пресервов, разнообразной пищевой продукции (из голов, печени, икры, молок, сердца), технической продукции (клей особых кондиций, коллаген «Ихтиокол»»), биологически активных добавок (БАД) и др[18].

     БАД из тканей гидробионтов (морских млекопитающих, рыб, беспозвоночных, водорослей) все шире завоевывает рынок из-за своих уникальных фармакологических свойств, доступности сырья, полезных пищевых веществ, дешевизны и практического отсутствия побочных эффектов по сравнению с синтетическими медицинскими препаратами.

     Особенности и своеобразие  свойств тканей некоторых видов рыб используются в различных отраслях промышленности. Так, при безотходной технологии  из акул можно вырабатывать кожу, которая в 6-10 раз прочнее коровьей. Широко используются в промышленности клейдающие ткани рыб: чешуя, шкуры и плавательные пузыри. Чешую и плавательные пузыри рыб, содержащие большое количество гуанина, применяют для  производства  добавок в лаки (жемчужный пат). Разработан способ переработки внутренностей рыб для получения ферментных препаратов, используемых для ускорения созревания рыб при посоле, а также в качестве добавки к моющим средствам или заменители сычужного фермента при производстве сыра. Использование несъедобных отходов переработки рыбы для получения кормовой и технической продукции не всегда можно отнести к рациональному способу их утилизации, так как из отдельных органов и тканей рыб можно, например, получать ценные препараты для медицинских целей. Внутренние органы и ткани рыб могут служить источником получения нуклеотидов, стеринов, липидов, ферментов, ядов[3].

     Слизь которая обычно теряется со сточными водами, может быть источником ценных индивидуальных заменимых и незаменимых  аминокислот, фосфатидов, холестерина. Чешую, кроме гуанина, можно использовать для получения специфического альбуминоида и проколлагена. Кожу можно применять  не только для получения клея, но и более ценных веществ: альбуминоидов, гликозаминогликанов, проколлагена, каратиноидов, липидов, меланиновых пигментов, ядов, вырабатываемых  слизистыми железами кожи. Головы морских рыб содержат много белков и липидов богатых полиеновыми кислотами, которые могут служить источником получения простогландинов[2].

     Из  органов кровообращения (сердца, селезенки) можно получать ,кроме белков, аминокислоты, витамины, ферменты, фосфатиды и эптатретин – активный стимулятор сердечной деятельности.

     Рациональным  является использование органов пищеварения рыб, если из них кроме витаминов, медицинского жира и кормовой муки, извлекаются незаменимые аминокислоты и пищеварительные ферменты  (катепсин, пепсин, трипсин).

     Из  печени рыб целесообразно получать жиро- и водорастворимые витамины и использовать их как источник полиеновых жирных кислот, гепарина, сквалена[3]. 
 
 
 
 
 
 
 

1.Отходы от разделки гидробионтов и их рациональная переработка

1.1 Общие схемы рациональной переработки гидробионтов

С  учетом биохимических особенностей свойств  гидробионтов предложена общая схема  комплексной рациональной  переработки  гидробионтов[1].  В этой схеме предусматривается получение традиционных и новых биопродуктов. (рис . 1)

Рисунок 1 -  Схема комплексной рациональной переработки гидробионтов.

В.П. Зайцевым, И.С. Ажгихиным, В.Г. Ганделем (1980) разработана  примерная схема (на примере трески) использования тканей и органов  рыб в производстве биологически активных веществ и препаратов (рис. 2). Из рисунка видно, что треска может быть источником не только полноценных пищевых продуктов, но и различных биопрепаратов – липидного характера (концентратов жирорастворимых витаминов, фосфолипидов, стеариновой фракции, полиненасыщенных жирных кислот и др.), белковой природы (аминокислот, ди-, три- и полипептидов), гормонов (инсулина, кортзона, корнизола и др.), биополимеров протеинового характера (коллагена, желатина), гликопротеинов и продуктов на их основе (глюкозомин), а также минерализированных концентратов и  биостимуляторов. 

• Рисунок 2 - Схема комплексной переработки трески.

Оставшиеся  после пищевого использования и  целевых веществ органы и ткани  трески рационально направлять на кормовые цели, изготовляя, например, белково-витаминные концентраты, минерализированные корма, гидролизаты, рыбный силос и другие полезные биопродукты для животных[1].

По мнению И.С. Ажгихина и соавторов (1980), перспективно получать БАВ и их препараты из нетрадиционных для вылова морепродуктов:

• из морских губок: антибиотики, эпинефрин, норадреналин, серотонин, галитоксин, нуклеозиды, гистамин, диметилгистамин, агматин, гликоциамин, гуанин, адеин, о-метилпурин, метиладенин, ацетилхолин, таурин, бетаин, рибонуклеиновая кислота, гомарин, холестерин, ипозитол, эледонин, гербипорин, производные гуанидина и др.;
• из водорослей: антибиотические вещества ( сарганин и др.), сакситоцин, эйкозапентаеновая кислота, докозагексаеновая кислота, лауриновая кислота и др., лауреатин, лаурен, полисахариды (карагинан, ламинарин и др.), каиновая кислота, домоевая кислота, стерины, ламинин, каулерпицин, витамины, аминокислоты, примнезин, акриловая кислота и т.д.;
• из кишечнополостных: палитоксин, эпинефрин, норэпинефрин, гистамин, серотонин, тетрамин, экворин, маммозин, антибиотики, простогландины и т.д.;
• из морских червей: амфипорин, тетрагидропиридиновые производные, нереизотоксин, производные пиррола, тауроциамин, производные гуанидоизобутировой кислоты и др.;
• из членистоногих: группа биологически активных веществ неустановленного строения из уникального краба Limulus polyphemus, сакситоксин, ацетилхолин, таурин, бетаин, нейрогормоны пептидной структуры, кардиостимуляторы неустановленного строения, пигменты, диабетогенный гармон, гомарин, мукопептиды, хемостимуляторы, гистамин, эпинефрин, серотонин и др.;
• из иглокожих: астеросапонины, голотурины, стероидные гликозиды, простагландины, глотоксин, стероидные гормоны, инсулин, стерины, пигменты, ацетилхолин, гомарин и др.;
• из ядовитых рыб: полиеновые жирные кислоты, желчные пигменты, ферменты, гормоны (прогестерон, пролактин, окситоцин, инсулин, кальцитонин, тестостерон, прогестерон и др.), эптатретин, келоны, пахутоксин, антиакулин, рестим, тетродоксин и др.

1.2 Рациональное использование рыбы при её переработке.

Рыба  является основным сырьевым ресурсом для большинства предприятий, занимающихся выловом и обработкой гидробионтов. Видовое разнообразие рыб велико, но благодаря сходности строений организмов всех рыб при переработке в большинстве случаев отходами являются сходные части тела рыб.

    При обработке рыбных объектов отходы производства составляют 60 %. На пищевые отходы приходится 40-45 % сырья, поступившего на обработку, что весьма значительно. К непищевым  отходам относят кости рыб, кровь, органы пищеварительного тракта, гонады, слизь, чешую, кожу. Слизь составляет для некоторых видов рыб более 20 % массы тела и теряется при мойке рыбы. Она на 80-90 % состоит из воды и содержит 10-12 % сухих веществ. В состав сухих веществ в основном входят липиды и минеральные вещества. При утилизации слизи возможно получение ряда аминокислот, в том числе незаменимых, а также фосфатидов и холестерина.

        В теле рыбы полезные вещества распределены неравномерно – большая часть содержится во внутренних органах, что и определяет высокую биологическую ценность отходов переработки рыбы.

Отходы, образующиеся при переработке рыбы, содержат большое количество минеральных  веществ, аминокислот, липидов, витаминов  и азотистых веществ.

В настоящее  время успешно перерабатываются отходы рыбной промышленности для создания различных медицинских препаратов, технических продуктов, удобрений, кормовой муки и других веществ, нашедших свое применение в различных отраслях народного хозяйства[2].

Рыбные  отходы благодаря своему уникальному  составу являются идеальным сырьем для производства удобрений. Удобрения, полученные из отходов переработки гидробионтов, экологически чистые, не оказывают негативного воздействия на растения, но при этом обладают высокой питательной ценностью.

      Основное направление современной  переработки отходов заключается  в производстве рыбной муки. Рыбная мука используется в дальнейшем для производства комбинированных кормов или непосредственно добавляется в рацион сельскохозяйственных животных, птиц и молоди рыбы на рыборазводных заводах[22].

     Печень рыб может быть использована для производства пищевого жира, имеющего широкое пищевое и лечебно-профилактическое применение. Рыбный печеночный жир содержит не только полиненасыщенные жирные кислоты, но и жирорастворимые витамины А и D, что позволяет считать его уникальным диетическим продуктом. Разработан ферментативный способ, который предусматривает щадящие режимы технологической обработки и обеспечивает увеличение выхода жира. Печень рыб является источником высокомолекулярных полиеновых жирных кислот (предшественник простагландинов), гепарина (антикоагулянт прямого действия), сквалена (бактерицидное вещество) и препарата, обладающего способностью активировать функцию ретикулоэндотелия[19].

Молоки  морских рыб – ценное пищевое сырье с высоким содержанием биологически активных соединений – нуклеотидов и полиненасыщенных жирных кислот (арахидоновой, эйкозапентаеновой, докозагексаеновой). Содержащаяся в составе молок низкомолекулярная ДНК обладает высокой биологической активностью. Она способствует активизации умственной деятельности, замедлению процессов старения, снижению уровня холестерина в крови, повышению иммунитета, оказывает общеукрепляющее действие. Молоки рыб характеризуются высоким содержанием белка, липидов, дезоксирибонук-леиновой кислоты. Молоки реализуются главным образом в мороженом виде и используются для производства консервов (паштетов), пресервов в заливках, в кулинарии (жареные)[8].

Следует отметить, что себестоимость молок  значительно ниже, чем объектов морского промысла (рыбы и ценных морепродуктов). Кроме того, при первичной обработке молок отсутствуют отходы, что обеспечивает высокую рентабельность производства.

     Из  хрящевой ткани и  костных хребтов с прирезями мяса лососевых рыб получают БАД, содержащие противовоспалительные компоненты, которые отвечают за обменные процессы в соединительной ткани и используются для профилактики и лечения остеопороза.

       Исследования биологической ценности  мяса и костей лососевых рыб  (в сумме) показали, что они отличаются хорошо сбалансированным белковым составом, незначительным содержанием липидов и, что особенно важно, сбалансированы по минеральным микронутриентам[20].

В последнее  время большое внимание уделяется  коже гидробионтов как сырью для получения структурообразующих веществ, которые используются в производстве пищевых продуктов с эмульсионной структурой.     Коллаген – структурный белок, образующий кожный покров, скелет, плавники и чешую всех видов рыб.

Как известно, коллаген является целевым сырьем для  производства желатина. На сегодняшний  день различными фирмами выпускаются  три вида желатина: пищевой, промышленный, фотографический. Желатин, предназначенный для пищевых целей, характеризуется экологической чистотой и высокими эстетическими свойствами.

       В пищевой промышленности коллаген  применяют для очистки алкогольных  напитков, при производстве желатина, искусственной икры. В медицине это многочисленные препараты, используемые при лечении гипертонической болезни, остеоатрита, недержания мочи. Выявлен противораковый эффект рыбного коллагена. Некоторые фармацевтические компании наладили производство различных оздоровительных напитков и коктейлей, средств по снижению веса.

Совсем  недавно стали производить контактные линзы из фибриллярного белка  рыб.

Большое будущее за рыбным коллагеном видят  в Японии, считая его полноценной  альтернативой коллагену млекопитающих, так как использование коллагена  млекопитающих небезопасно, учитывая последние события массового  падежа скота из-за бешенства. Японские ученые также предлагают ряд оригинальных технологий по производству продуктов питания, косметических средств и биомедицинских материалов из фибриллярных белков.

Ученые  считают, что коллаген может стать основой для искусственной кожи, предназначенной для людей с серьезными ожогами. Возможно также использовать коллаген рыб для изготовления искусственных кровеносных сосудов[5].

Более рациональное применение кожи рыб заключается  в получении белков (альбуминоидов, муцинов, коллагена, проколлагена), мукополисахаридов, каротиноидов, липидов, меланиновых пигментов, ядов[6].

       Представляется  перспективным получение из сердец гидробионтов ряда препаратов различного физиологического действия: фермента тканевого дыхания цитохрома С, таурина, гистидинсодержащих дипептидов, антиоксидантов. В настоящее время ферментный препарат «Цитохром С» получают из сердец крупного рогатого скота и свиней, а также из сердец лососевых рыб. Этот препарат принимает участие в процессе тканевого дыхания, осуществляя транспортировку кислорода, ускоряет окислительные процессы в организме[5].

       Головы  и плавники рыб могут быть использованы при производстве суповых наборов, белковых гидрализатов, жира и кормовой муки. Мышечная ткань туловища, ястыки и гонады направляют для производства продуктов питания[2].

       Плавательные пузыри используются для производства технического клея. Сырье для получения такого клея консервируют посолом, а затем направляют на клееварочные заводы.

       На  чешуе некоторых видов рыб содержится кристаллическое органическое вещество – гуанин, придающее рыбе характерный серебристый цвет (от 0,5 до 5%). Он широко применятся для изготовления ювелирных поделок, перламутровых имитаций, в химико-фармацевтической промышленности – для получения кофеина. Также чешую можно направлять на производство рыбного клея. Помимо этого она может быть источником специфического альбуминоида и проколлагена. Массовая доля чешуи рыбы достигает 10 %[2].

       Белковые  гормоны (инсулин и глюкагон) можно  получить из поджелудочных желез рыб. Почки рыб представляют собой материал для получения минеральных веществ, липолитических и протеолитических ферментов. Из надпочечников могут быть выделены кортикостероидные гормоны, адреналин и норадреналин, из гонад - незаменимые аминокислоты, половые гормоны и липидные вещества (жирорастворимые витамины, каротиноиды и фосфолипиды)[3]. 

1.3 Отходы переработки  водорослей, морской  капусты и их рациональное использование.

Наибольшее  промысловое значение имеют бурые  и багряные водоросли.

      Бурые водоросли. В эту группу водорослей входит большое количество морских растений из которых промысловое значение имеют ламинария и фукус.

       Ламинария состоит из слоевища, переходящего в стволик, заканчивающийся  разветвленными органами прикрепления  – ризоидами. Весь запас полезных  веществ сосредоточен в слоевище  длиной 3–5 м.

       Багряные водоросли. Промысловое распространение получили водоросли анфельция – это многолетнее растение с тонким разветвленным слоевищем, высотой 10–40 см, с красновато - багряной окраской[6].

     Авторы  Э.А. Врищ, В.М.Калугина(1988) считают, что наиболее ценными продуктами переработки бурых водорослей являются соли альгиновой кислоты, которые образуют водорастворимые альгинаты (натрия, калия, аммония) и нерастворимые в воде соединения альгиновой кислоты в виде кальциевой и других солей.

     Водорастворимые альгинаты, в  основном альгинат натрия, используются  в производстве пищевых продуктов,  парфюмерии, текстильной промышленности  и в других целях. Нерастворимый  в воде альгинат кальция используется  для научных исследований, производстве  искусственных волокон.

     В основу технологии производства  альгината кальция была положена  технология получения пищевого  альгината натрия из бурых  водорослей, разработанная ТИНРО,  с включением процесса осаждения  альгината кальция из щелочного  водорослевого экстракта раствором  хлористого кальция[23].

Морские водоросли и травы содержат вещества, регулирующие многие физиологические  процессы в организме человека. В  настоящее время комплексная  переработка морских водорослей предполагает создание технологий, которые  позволяют использовать в производстве все ценные для здоровья человека вещества морских растений. В результате исследований биологической ценности промысловых и перспективных  к промыслу водорослей ДВ морей создана  база данных по содержанию в растительном сырье основных физиологически активных соединений. К ним относятся полисахариды (альгинаты, фукоиданы, сульфатированные галактаны), свободные аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты (омега-3); пигменты, широкий спектр микроэлементов. На основе этих данных разработана концепция комплексной переработки водорослей с сохранением в полученной из них продукции повышенных концентраций физиологически активных веществ. Пищевые продукты из водорослей разрабатываются по двум направлениям. В первом случае водоросли используются как самостоятельные диетические продукты питания. Во втором случае при изготовлении пищевой продукции используют физиологически активные вещества водорослей в виде экстрактов, концентратов[17].

1.4 Отходы переработки  моллюсков.

      Отходная часть переработки моллюсков  состоит из раковин, мясной  части и целых моллюсков, не  пригодных для переработки[6].

      Раковины моллюсков, которые составляют  основную массу тела, включают  три слоя. Первый, поверхностный  слой представлен сильноминерализованным  органическим веществом конхионином,  второй – призматическими кристаллами  карбоната кальция, третий –  перламутровым покрытием, представляющим собой плотно соединенные тонкие известковые листики. Характер и толщина этих слоев у раковин различных видов моллюсков различны[15]. Раковины моллюсков используют для получения кормовой муки.

     Отходы  от разделки кальмаров (печень, гонады, остатки желудочно-кишечного тракта) являются жироносным сырьем. Жирность внутренностей колеблется в широких  пределах - от 60 и ниже 10%. После разделки кальмара вручную отходы можно подвергать термической обработке, затем полученную массу разделяют на твердую и  жидкую фазы, из жидкой фазы извлекают вещество, которое называют кальмаровым маслом.

Лецитин производят из гонад кальмара. Его широко применяют в косметической промышленности в качестве эмульгатора и смягчающего средства. В пищевой промышленности применяют в производстве маргарина, хлебобулочных и кондитерских изделий. Из ганглий кальмара получают ганглиин. Пептиды (ганглиин) беспозвоночных усиливают деятельность иммунной системы, повышают сопротивляемость организма к действию болезнетворных микроорганизмов и ядовитых продуктов, предупреждают развитие тяжелых болезней и злокачественных образований[16].

Получение гликогена из мидий. Гликоген – полисахарид, широко распространенный в органах и тканях животных. Его часто называют «животным крахмалом». Эмпирическая формула гликогена, как и крахмала, - (C₆H₁₀O₅)_x. Особенно много гликогена в моллюсках. Этот углевод широко используют в биохимических исследованиях, однако в нашей стране гликоген не производят, поэтому его приходится приобретать за рубежом.

     Известно, что при производстве  консервов «мидии натуральные», около 20% мяса не пригодно для  консервирования ввиду большого  количества известковых включений  («жемчуга») в толще тела моллюсков.  Большую часть этих отходов,  по мнению специалистов, рациональнее  всего использовать для выработки  пищевого гидролизата «МИГИ-К» (по технологии ВНИРО), а некоторое количество – для получения гликогена.