ВведениеВ Мировом океане сосредоточены громадные ис­точники полноценных животных белков и ценных биологически активных соединений. Рационально использовать эти биоресурсы традиционными техно­логическими методами невозможно, поэтому необ­ходимо разрабатывать и внедрять в промышленность новые эффективные методы обработки сырья мор­ского генеза на основе комплексной безотходной и ресурсосберегающей технологии.Различные виды двустворчатых моллюсков: гре­бешок приморский, спизула, мактра, мия и другие – представляют собой перспективные объекты для по­лучения разнообразной деликатесной продукции общего и специального назначения. В настоящее время добыча двустворчатых моллюсков сущест­венно возрастает из года в год. Исследования химического состава двустворчатых моллюсков показы­вают целесообразность их употребления в пищу как продуктов с высокой пищевой и биологической    ценностью. Основные виды продукции, получаемой из них, – сыромороженые полуфабрикаты и пресервы, для из­готовления которых в основном используется мускул-замыкатель или двигательный мускул (нога) [1]. Другие пищевые части моллюска – мантия, мускул-замыкатель (аддуктор), являющиеся источником белков и биологически активных веществ, остаются невостребованными и в основном отправляются в отходы, что является нерациональным, так как, с од­ной стороны, загрязняет окружающую среду, а с другой – ограничивает перспективы использования ценных биологически активных веществ гидробио­нтов в питании человека. Использование данных тканей моллюсков для создания пищевых продуктов нового поколения поможет одновременно решить две проблемы: создание безотходных экологически чистых технологий их переработки и повышение доли полноценных белков и биологически активных веществ в рационе современного человека [2].Цель исследования – разработка параметриче­ской модели процесса гидролиза-экстрагирования и определение рациональных параметров гидролиза-экстрагирования для получения модификаций из не­рыбных объектов и отходов их переработки с задан­ными функционально-технологическими свойствами. Материалы и методыВ качестве объекта исследования использованы двустворчатые моллюски Дальневосточного региона: гребешок приморский (Patinopecten yessoensis), анадара Броутона (Anadara broughtoni), промысел кото­рых увеличивается с каждым годом. Мягкие ткани гребешка представлены большим мускулом-замыкателем, мантией и внутренностями, куда относятся печень, жабры и гонады. Мягкие ткани составляют до 36 % массы всего моллюска. Массовая доля съедобных частей – до 22 %. Для анадары мягкие ткани составляют 35,6 % массы всего моллюска. Массовая доля съедобных частей – 23,7 %. В зависимости от размера и массы моллюска мас­совое соотношение мягких тканей меняется, но общие закономерности сохраняются: самый большой орган – двигательный мускул (25–37 % от массы мягких тканей), затем следует мантия (15,7–18,4 % от массы мягких тканей) и мускул-замыкатель (12,7–13,2 % от массы мягких тканей) [3–5].В пищу у гребешка могут использоваться мускул-замыкатель, мантия и гонады, у анадары – двига­тельный мускул и мантия, но на практике использу­ются только аддуктор и двигательный мускул, а все остальное не находит пищевого применения, то есть от 35 до 50 % съедобных частей моллюсков отправ­ляется в отходы, что является нерациональным.Гидролизу-экстрагированию подвергались раз­личные мягкие ткани двустворчатых моллюсков, из которых получены кислотные (КГ) и ферментатив­ные (ФГ) гидролизаты и гидротермические экс­тракты (ГТЭ).Кислотный гидролиз проводили пищевой лимон­ной кислотой. Пищевые части моллюсков измель­чали на волчке. После этого к полученной фаршевой смеси добавляли раствор лимонной кислоты опреде­ленной концентрации и проводили гидролиз в жид­костном термостате, где перемешивали, нагревали до температуры 95–97 °С и выдерживали определенное время при постоянном термостатировании. Жидкую фракцию (собственно гидролизат) отделяли от плот­ного осадка фильтрованием.Для проведения ферментативного гидролиза ферментный препарат выбрали по оптимальному значению рН для проявления активности, совпадаю­щему с диапазоном растворов коллагенового сырья (рН 7–9). Затем вносили ферментный препарат кол­лагеназа в виде водного раствора в соответствии с характеристикой препарата в концентрации 60 еди­ниц активности на 1 г белка субстрата, обеспечи­вающей максимальный гидролиз. Пищевые части моллюсков измельчали на волчке. После этого к по­лученной фаршевой смеси добавляли воду в соотно­шении 1:2 и ферментный препарат и проводили гид­ролиз в суховоздушном термостате, где перемеши­вали, нагревали до температуры 45–48 °С и выдер­живали определенное время. После окончания гид­ролиза фермент инактивировали путем повышения температуры в термостате до 70–75 °С в течение     10 мин и гидролизат концентрировали путем упаривания. Затем для отделения жидкой фракции (собственно гидролизата) от плотного осадка массу    фильтровали.  Гидротермическую экстракцию проводили водой при температуре 100 0С в жидкостном термостате способом, аналогичным описанному для кислотного гидролиза.В ходе гидролиза-экстрагирования контролиро­вали содержание сухих веществ и растворимого белка, а также функционально-технологические свойства (коэффициент поверхностного натяжения, пенообразующая и эмульгирующая способности, стабильность эмульсии) с целью изучения зависимости выбранных показателей от продолжительности процесса.Содержание сухих веществ определяли методом высушивания навески 10 г при температуре     (102+2) 0С до постоянной массы в сушильном электрическом шкафу СНОЛ-3,5.Определение общего белка проводили спектро­фотометрически при 650 нм на СФ VSU-2P, измеряя интенсивность окрашивания раствора, полученного при взаимодействии реактива Фолина с щелочными растворами белков.Пенообразующие свойства полученных модифи­каций оценивали по пенообразующей способности, которая определяется отношением начальной вы­соты столба пены после 1 мин стандартных встряхи­ваний к 18 мл раствора с разной концентрацией су­хих веществ при 21 0С и устойчивостью пены, кото­рая характеризуется высотой столба пены после      10-минутного выдерживания.   Получение эмульсии проводили методом диспер­гирования с помощью микроизмельчителя тканей РТ-2 при 3000–5000 об/мин. Эмульгирование вели путем постепенного добавления растительного масла по каплям к 18 мл раствора.Точку инверсии (обращение фаз) определяли по объему добавленного растительного масла. Рассчи­тывали эмульгирующую способность по отношению максимального количества эмульгированного масла к количеству эмульгатора в системе. Результаты и их обсуждениеСтруктурный анализ процессов гидролиза-экст­рагирования должен проводиться с учетом совокуп­ности параметров, определяющих степень гидролиза субстрата и количество экстрактивных веществ в экстракте, формируя тем самым определенные свой­ства  получаемой модификации, в первую очередь функционально-технологические. Операторная мо­дель процесса гидролиза-экстрагирования, протекающего в пищевом сырье животного сырья мор­ского происхождения, представлена в виде парамет­рической схемы (рис. 1).Переменные описываемой параметрической мо­дели процесса гидролиза-экстрагирования:– состояния S1 (на выходе): ωп – выход продукта, %; ωб – содержание белков, %; ωу – содержание уг­леводов, %; σ – коэффициент поверхностного натя­жения, Па*с; пс – пенообразующая способность, %;  эс – эмульгирующая способность, %; аос – антиокисли­тельная способность, мг/атомов О2/мин;– управления S2 (на входе): ск – концентрация ки­слоты, %; d – размер частиц, мм; t – температура, С0; рН – кислотность, ед.; ГМ – гидромодуль, %; E/S – соотношение фермент/субстрат, %; τ – время, мин;   ко – кратность обработки, ед.;– наблюдения S4 (снизу): ωв – массовая доля воды, %; ωэ – массовая  доля экстрактивных веществ, %; ао – остаточная активность ферментного препа­рата, ед.; сг – степень гидролиза, %;– возмущения S3 (сверху): z1 – разнообразие хи­мического состава сырья; z2 – особенности действия гидролизующих агентов и экстрагентов.Функция оптимальности для параметрической модели процесса гидролиза-экстрагирования нерыб­ных объектов имеет вид: Y (SΣ) = f(S1: ωп,  ωб, ωу, σ, пс, эс, аос) = f (S2: ск, d, t, рН, ГМ, E/S, τ, ко; S3: z1, z2; S4; ωв, ωэ, ао, сг). Гидролизу-экстрагированию подвергались дву­створчатые моллюски, голотурии и отходы их пере­работки, из которых получены кислотные (КГ) и ферментативные (ФГ) гидролизаты и гидротермиче­ские экстракты (ГТЭ).          Рис. 1. Параметрическая модель процесса гидролиза-экстрагирования   Экспериментально подтверждено, что основными влияющими факторами для процесса гидролиза-экс­трагирования являются продолжительность, гидромодуль, температура, концентрация кислоты (кислотный гидролиз), соотношение фермент-субстрат, размер частиц (ферментативный гидролиз) и кратность обработки (гидротермическая экстракция). Перечисленные параметры оказывают существенное влияние на состав и функционально-техноло­гические свойства получаемых модификаций. Проверка адекватности предлагаемой параметрической модели позволила получить параметры достоверности, представленные в табл. 1.   Таблица 1 Параметры достоверности  для параметрической модели процесса гидролиза-экстрагирования ПараметрВыход продукта ωп, %Содержание белков ωб, %Содержание углеводов ωу, %Коэффициентповерхностного натяжения σ, Па*сПенообразующая способность пс, %Эмульгирующая способностьэс, %Стандартное отклонение данных0,1267630,105270,140910,28167110,47553,2986Среднее ошибки                –0,0061780,01206–0,02672–0,006124–0,0154–0,4109Стандартное отклонение ошибки   0,0214280,175180,511380,0473921,62932,0171Среднее абсолютной ошибки   0,0256600,157080,397760,0337751,40011,6416Отношение стандартного отклонения0,2299450,231050,128650,1539460,14460,2185Корреляция0,9752720,966030,982830,975330,980700,97435   После проведения обработки результатов и отсева незначимых коэффициентов получены уравнения регрессии, адекватно описывающие изменение содержания сухих растворимых веществ и азота в гидролизатах из двустворчатых моллюсков в ходе процесса гидролиза при различных условиях (табл. 2).Данные регрессивные уравнения позволили опре­делить рациональную концентрацию кислоты и про­должительность гидролиза, при которых в гидроли­затах обеспечивается максимальное содержание азота: концентрация кислоты 2–6 %, время процесса 4–8 ч.  Таблица 2 Уравнения регрессии, описывающие зависимость содержания сухих веществи азота в гидролизатах от концентрации лимонной кислоты и времени ГидролизатУравнение регрессииКоэффициентаппроксимацииИз мантии анадарыY1 = 0,5487 Х1 + 2,0243Х2 – 0,0097Х12 + 0,0037Х1Х2 – 0,0512Х22 – 9,3865R2 = 0,84Z1 = 0,0232Х1 + 0,051Х2 – 0,0006Х12 – 0,0001Х1Х2 – 0,0015Х22 + 0,3694R2 = 0,89Из мускулаанадарыY2 = 0,3014Х1 + 3,1512Х2 – 0,0091Х12 + 0,004Х1Х2 – 0,0451Х22 – 5,097R2 = 0,85Z2 = 0,0404Х1 + 0,052Х2 – 0,0002Х12 – 0,0006Х1Х2 – 0,0211Х22 + 0,3159R2 = 0,82Из гонад гребешкаY3 = 1,4992Х1 + 0,4473Х2 – 0,0317Х12 + 0,0135Х1Х2 – 0,0067Х22 – 3,4566R2 = 0,83Z3 = 0,0139Х1 + 0,1291Х2 – 0,0002Х12 – 0,0001Х1Х2 – 0,0032Х22 + 0,0334R2 = 0,85Из мантии гребешкаY4 = 0,7176Х1 + 0,8643Х2 – 0,0136Х12 + 0,0053Х1Х2 – 0,0198Х22 – 3,4449R2 = 0,86Z4 = 0,0316Х1 + 0,0853Х2 – 0,0003Х12 – 0,0008Х1Х2 – 0,0022Х22 – 0,0316R2 = 0,86Примечание. Y (%) – содержание сухих веществ в гидролизате; Z (%) – содержание азота в гидролизате; Х1 (ч) – продолжительность гидролиза; Х2 (%) – концентрация кислоты.   На следующем этапе были изучены пенообра­зующие и эмульгирующие свойства гидролизатовс минимальным коэффициентом поверхностной ак­тивности. Полученные данные представлены в табл. 3.   Таблица 3 Функционально-технологические свойства гидролизатов из животных нерыбных объектов ОбъектПенообразующая способность, %Устойчивость пены, %Эмульгирующая способность, см3 маслаСтойкость эмульсии, % неразрушенной эмульсииКислотные гидролизаты Из мантии анадары470+2395,9+4,73,11+0,1545,8+2,2Из мантии гребешка490+2493,9+4,62,67+0,1344,9+2,1Из гонад гребешка520+2696,2+4,73,06+0,1549,3+2,4Из мускула анадары 550+2796,2+4,83,17+0,1555,1+2,7Ферментативные гидролизаты Из мантии анадары430+21,093,0+4,62,94+0,1453,5+2,6Из мантии гребешка460+23,097,8+4,82,51+0,1254,2+2,7Из гонад гребешка500+25,096,0+4,73,12+0,1552,5+2,6Из мускула анадары 510+25,098,0+4,93,04+0,1554,8+2,7   В результате проведения серии различных двух­факторных экспериментов установлено, что для по­лучения модификаций из нерыбных объектов, обла­дающих максимальными функционально-технологи­ческими свойствами, рациональными условиями яв­ляются:1) кислотные гидролизаты: гидромодуль 1:1–2; температура 90–100 0С; продолжительность 4–8 ч; концентрация лимонной кислоты 6–8 %;2) ферментативные гидролизаты: гидромодуль 1:1–1,5; температура 45 0С; продолжительность 2–8 ч; размер частиц 3–7 мм; активность ферментного препарата 2,5–3,0 ПЕ/г сырья;3) гидротермические экстракты: гидромодуль 1:1; температура 90–100 0С; продолжительность            60–180 мин; размер частиц 5–10 мм; кратность обработки 3–5 раз.Полученные из частей двустворчатых моллюсков были использованы в качестве структурообразую­щих компонентов в технологии получения масложи­рового эмульсионного продукта – соуса майонез­ного. В качестве дополнительного эмульгатора ис­пользовалась обезжиренная соевая мука в количестве 3 %. Исследования показали, что гидролизаты и гид­ротермические экстракты из нерыбных объектов об­ладают функционально-технологическими свойст­вами, обеспечивающими создание эмульсии, и одно­временно вносят в рецептуру продукта биологически активные вещества гидробионтов. Полученный эмульсионный продукт имел среднюю калорийность, повышенную пищевую и биологическую ценность, но в то же время по органолептическим характери­стикам не отличался от традиционного. Использование в технологии масложировых эмульсионных продуктов биологически активных веществ морской природы, в частности двустворча­тых моллюсков, является перспективным направле­нием, позволяющим получать новые пищевые про­дукты, обладающие различными лечебно-профилак­тическими свойствами, и одновременно создавать малоотходные технологии переработки двуствор-чатых моллюсков Дальневосточного региона.