Эколого-информационные тенденции в переработке природного сырья и создании новых пищевых форм

2008

Известия ТИНРО

Том 154

УДК 664.951.014

Б.Ю. Воротников*

Калининградский государственный технический университет, 236000, г. Калининград, Советский проспект, 1

ЭКОЛОГО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ПЕРЕРАБОТКЕ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ И СОЗДАНИИ НОВЫХ ПИЩЕВЫХ ФОРМ

Рассматриваются тенденции, отмеченные при реализации комплексной технологии переработки гидробионтов (криля, кальмара); обусловленность появления нетрадиционной продукции — аналогов икры рыб и их трансформации в функциональные пищевые продукты в связи с появлением информации о биологической активности компонентов сырья. Универсальность эколого-информацион-ных тенденций показана на примере технологии переработки другого источника изопреноидов — балтийского янтаря.

Ключевые слова: фракционирование, изопреноиды, природные источники, нетрадиционная продукция, тенденции — комплексность, экологичность, новые знания.

Vorotnikov B.Yu. Ecological and informational tendencies in processing of natural raw materials and development of new food forms // Izv. TINRO. — 2008. — Vol. 154. — P. 379-383.

The tendencies in complex technology of krill and squid processing are considered. With the information arising on biological activity of natural components, new types of production appear, as analogues of caviar, and transform to functional foodstuffs. These ecological and informational tendencies are universal, as is shown on example of other isoprenoids source — the Baltic amber processing.

Key words: natural row materials processing, isoprenoids, natural sources, integrated approach, ecological compatibility, new knowledge.

Проблема сохранения жизни и здоровья человека универсальна во времени и не зависит от уровня социально-экономического развития общества. Одной из актуальных и ключевых составляющих данной проблемы является экологическая. Интенсивное природопользование приводит к изменениям в биосфере Земли: меняются не в лучшую сторону условия жизни человека, с которыми ммунные барьеры организма не справляются, и в результате возникают все новые недуги.

Создается "порочный круг": чем больше вкладывается средств в сохранение жизни, тем более мощному негативному воздействию подвергается организм человека. Задача настоящей статьи — заострить внимание на эколого-техноло-гических принципах, с одной стороны, минимизирующих техногенное воздействие на природные объекты, а с другой — максимально повышающих степень использования сырья в составе новых поколений продукции (товаров).

* Воротников Борис Юрьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры химии КГТУ, e-mail: vorotnikov@klgtu.ru.

Технологические схемы переработки природного сырья с давних времен и до последних лет XX столетия, а в некоторых странах, находящихся на этапе "сырьевого капитализма", сохраняющиеся до сих пор, не учитывали экологические проблемы, и наличие отходов являлось нормативным атрибутом:

В рамках отраслей, связанных с производством продовольствия, это привело к созданию спектра рафинированных традиционных продуктов питания — сахар, растительные и сливочные масла, очищенные от шелухи зерна (семена) и продукты на их основе, дистилляты алкоголя и т.п. С точки зрения диетологии, в конечных продуктах питания стали преобладать энергетические составляющие либо белковые компоненты. В пищевых рационах снизилось содержание пищевых волокон, антиоксидантов, минеральных солей, других биологически активных веществ.

К концу XX века негативные тенденции в питании совпали с нарастанием серьезных экологических проблем. В социально-экономическом секторе наиболее развитых стран на смену этапу сырьевого капитализма пришла постиндустриальная эпоха, отличительной чертой которой является смещение приоритетов с управления материальными объектами на производство и реализацию информации. В технологической сфере это привело к принципиальным изменениям. В настоящее время жесткие природоохранные стандарты предусматривают использование малоотходных и безотходных технологий:

Ужесточение экологического законодательства заставило исключить понятие "отходы" из технологии переработки сырья. Превалирующим процессом становится глубокое, исчерпывающее фракционирование или комплексная переработка природных богатств. Данный этап в развитии пищевой отрасли исследователи характеризуют как наступление времени новой пищевой технологии (Тол-стогузов, 1987).

Расширение спектра получаемых видов продукции на данном этапе развития, в том числе нетрадиционных видов — экстрактов, гидролизатов, изолятов биополимеров — позволило начать разработку новых пищевых форм, в частности аналогов традиционных продуктов.

Одним из ярких примеров реализации новых технологий были работы Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова АН СССР по созданию аналогов икры рыб — осетровых и лососевых. Впервые идея была сформулирована академиком А.Н. Несмеяновым еще в 60-е гг. XX века (Несмеянов и др., 1969).

В качестве иллюстрации проявления эколого-информационных тенденций можно рассмотреть разработку аналога лососевой икры (А.с. № 1413741) и изменение статуса этого продукта в связи со сменой сырьевых источников ключевого компонента, создающего его окраску. Цвет натурального пищевого продукта — лососевой икры — обусловлен присутствием каротиноидов, принадлежащих к важному классу органических соединений — изопреноидов. Биологическая активность данной группы неомыляемых липидов хорошо известна, это в первую очередь витамины A, D, E, K, стероидные гормоны. В последние годы XX века стали изучаться вновь открытые свойства каротиноидов — антиоксидант-ная активность (Касанкина, Воротников, 1989), а также противоожоговые и ра-нозаживляющие свойства (Степанцова и др., 1999).

Первоначально для решения задачи имитации основных органолептических характеристик (цвета) икры лососевых рыб были выбраны отходы переработки антарктической креветки — криля Euphasia superba Dana, вылавливаемого в районе Фолклендских островов.

Получение традиционного белкового продукта мяса креветки происходило разными способами, в которых неизменным оставалось наличие отходов — панциря и глаз, содержащих большое количество каротиноида астаксантина.

Фракция, получаемая в результате комплексной переработки криля (содержащая в основном панцирь и глаза), перерабатывалась с целью максимальной степени извлечения астаксантина. Экстракцию данной фракции, измельченной на волчке с диаметром отверстий 1-3 мм, проводили в экстракторе в течение 1 — 2 ч при температуре порядка 30 °С и соотношении компонентов криль : растительное масло : вода — 3 : 1 : 1.

Разделение исходной водно-масляной суспензии осуществлялось последовательным центрифугированием. На первом этапе на горизонтальной центрифуге отделялся панцирь, затем сепаратором выделяли воду и дочищали экстракт на вертикальной центрифуге.

Состав получаемого экстракта (табл. 1) во многом определяется составом выбранного экстрагента — растительного масла: большое количество витамина Е и базовый жирнокислотный состав. Тем не менее была решена поставленная задача — имитировать окраску природного продукта для создания аналога лососевой икры на основе окрашенного каротиноидами криля растительного масла.

В процессе промышленного освоения выпуска аналога лососевой икры было выявлено, что только имитации основных структурных, органолептических составляющих продукта недостаточно для продвижения на рынке нового продукта. На повестку дня был поставлен вопрос о переводе капсулированной имитации икры в полифункциональный пищевой продукт, в котором наряду с пищевыми компонентами присутствуют биологически активные вещества. С этой целью был предложен способ получения не

Таблица 1

Состав растительно-масляного экстракта из отходов переработки криля

Table 1

Prominent features plant-oil an extract from waste of processing of krill

Компонент Содержание

Витамин Е, мг/100 г 14,6 ± 0,5

Каротиноиды, мг/100 г 1,9 ± 0,2

Основные жирные кислоты,

% от суммы жирных кислот

14:0 0,3

16:0 9,4

16:1 0,4

18:0 2,9

18:1 24,7

18:2 60,2

20:1 0,3

20:5 0,2

только пищевого красителя, но и высокоактивной пищевой добавки на основе отходов от переработки кальмара Illex argentinas (Пат. № 2064476).

В случае разделки свежего или мороженного кальмара отходы содержат печень, гонады, остатки желудочно-кишечного тракта, а также целые экземпляры, не пригодные к использованию из-за механических повреждений. Измельченное до размеров 1-3 мм сырье подвергали дробной тепловой обработке: сначала нагревали от 18-20 до 30 °С и проводили экстракцию биологически активных веществ при перемешивании липидов собственно отходов кальмаров, а затем выдерживали в течение 30-50 мин при температуре 80-85 °С для разрушения водно-масляной суспензии. Различие в аппаратном оформлении технологических схем определялось тем, что переработку отходов криля вели на берегу, а переработку отходов кальмара — на судне.

Состав экстракта изопреноидов в кальмаровом жире приведен в табл. 2.

Кальмаровый экстракт изопре-ноидов использовался в процессе производства красной икры (аналога лососевой), что позволило отнести получаемый продукт к типу функциональных, т.е. проявляющих значительную физиологическую активность благодаря расширению витаминного спектра — за счет витаминов А и D — и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний вследствие присутствия порядка 20 % омега-3 полиненасышенных жирных кислот (табл. 2).

Таким образом, на примере технологии одного продукта — аналога лососевой икры — прослеживаются две взаимообусловленные тенденции. Первая тенденция, эколого-технологическая, проявляется в комплексном использовании гидробион-тов, что позволяет снизить уровень антропогенного воздействия на окружающую среду, вторая — информационная — выражается в повышении статуса продукта от пищевого до функционального в связи с получением новых знаний о составляющих его компонентах и проявляемой ими физиологической активности.

Перспективным источником биологически активных изопреноидов является янтарь, представляющий собой природный сшитый полиизопреноид растительного происхождения. В уникальной для России и мира янтарной провинции — Калининградской области — игнорирование современных тенденций в конце XX — начале XXI века поставило целую отрасль на грань выживания. Если при переработке криля и кальмара отходы составляют меньшую часть от выхода основного белкового продукта (30-40 %), то для янтаря — 90 % добываемого природного сырья. Это связано в первую очередь с преобладанием в спектре добычи мелких фракций (1-5 мм), которые не используются для изготовления ювелирных изделий, а также большим количеством отходов при механической обработке (ошку-ровке, резке) янтаря, достигающим 70 %.

Распространение эколого-информационного подхода, выявленного при анализе технологии гидробионтов, позволило разработать целое направление использования изопреноидов янтаря в составе средств косметического характера и в перспективе — восстановительной медицины. Использование технологического опыта переработки гидробионтов дало возможность создать способ комплекс-

Таблица 2 Состав экстракта из отходов переработки кальмара

Table 2

Structure of an extract from waste of processing of a squid

Компонент Содержание

Витамин А, МЕ/г 500,0 ± 15,0

Витамин D, МЕ/г 140,0 ± 15,0

Витамин Е, мг/100 г 14,6 ± 0,5

Каротиноиды, мг/100 г 1,9 ± 0,2

Стероиды, мкг/г 5,3 ± 0,5

Основные жирные кислоты,

% от суммы жирных кислот

16:0 14,2

16:1 7,0

18:1 15,8

20:1 8,4

20:5 10,9

22:6 8,3

ной переработки янтаря с получением ценных биологически активных продуктов (ТУ 9158-001-44192851-2003; ТУ 9158-002-44192851-2005; Ежова и др., 2007), подтвердив универсальность обсуждаемых тенденций при смене социально-экономических этапов в развитии общества.

Список литературы

A.c. № 1413741. Способ получения пищевой зернистой икры / Ф.В. Перце-вой, М.А. Мухин, Б.Ю. Воротников и др. (СССР) : описание изобретения. — М. : ВНИИПИ, 1988. — 4 с.

Ежова E.A., Быкова В.М., Немцев С.В., Воротников Б.Ю. Расширение спектра использования БАД на основе хитозана за счет природных компонентов растительного происхождения // Рыб. пром-сть. — 2007. — № 1. — С. 37-40.

Касанкина О.Т., Воротников Б.Ю. Получение и свойства масляных экстрактов каротиноидов морских гидробионтов // Тез. докл. Всесоюз. конф. "Химия пищевых добавок". — Киев, 1989. — С. 110.

Несмеянов А.Н., Беликов В.М., Рогожин С.В. и др. Искусственная и синтетическая пища // Вестн. АН СССР. — 1969. — № 1. — С. 27-44.

Пат. № 2064476 РФ. Способ получения пищевого красителя из гидробионтов / Б.Ю. Воротников, Г.Е. Степанцова : описание изобретения. — М. : ВНИИПИ, 1996. — 10 с.

Степанцова Г.Е., Андреев М.П., Пастушенков Л.В., Дмитриенко О.Д. Использование кальмарового жира в качестве противоожогового и ранозаживляющего средства // Изв. ТИНРО. — 1999. — Т. 125. — С. 214-225.

Толстогузов В.Б. Новые формы белковой пищи : монография. — М., 1987. — 303 с.

ТУ 9158-001-44192851-2003 "Косметическая янтарная пудра".

ТУ 9158-002-44192851-2005 "Янтарное масло для массажа".

Поступила в редакцию 11.03.08 г.