РАЗДЕЛ VI. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ

РАЗДЕЛ VI. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ
ПЕРЕРАБОТКИ ПТИЦЕВОДЧЕСКОГО СЫРЬЯ НА ПИЩЕВЫЕ
И КОРМОВЫЕ ЦЕЛИ
ЭФФЕКТИВНАЯ КОНВЕРСИЯ БЕЛКОВ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ ВТОРИЧНОГО
СЫРЬЯ
Волик В.Г., д-р биол. наук, Исмаилова Д.Ю., канд. биол. наук, Ерохина
О.Н., ГУ ВНИИ птицеперерабатывающей промышленности
Решение проблемы обеспечения населения полноценным животным
белком неразрывно связано с рациональным и экономным расходованием
его ресурсов с учётом существующих структур переработки и характера
побочных продуктов.
Животноводство, несомненно, основной источник биологически полноценного белка в питании населения высокоразвитых стран
Не умаляя роли и значения производства говядины, свинины, баранины, молока, рыбы особое внимание во всём мире уделяется роли птицеводства в решении проблемы обеспечения населения белком животного
происхождения.
Вклад птицеводческой отрасли в производство мяса в России составляет 1,2 млн. т в год.
При этом образуется 0,4 млн. т отходов потрошения птицы, что создаёт значительную проблему для перерабатывающей отрасли и требует решения следующих задач:
• обеспечения биологической безопасности;
• обеспечения экологической безопасности;
• производства полезных для человека продуктов (белков, жира,
биологически активных веществ и т.д.);
• производства энергии.
Конверсия пищевого белка.
При потреблении белка 90-100 г в день, из которых белок животного
происхождения должен составлять 50-60 г, потребность населения России
в животном белке составляет 900,0 тыс. т, из них на долю птицеводческой
отрасли падает 450,0 тыс. т.
В объёмах мяса птицы, производимого в России, белок составляет
222,0 тыс. т.
В настоящее время, согласно существующим технологическим приёмам переработки мяса, в питании населения используется до 45% белка,
содержащегося в тушах животных или тушках птицы (имеется в виду мясо от ручной и механической обвалки туш, а также съедобные части суб-
161
продуктов). Следовательно, более половины животного белка выпадает из
сферы питания.
При переработке птицы и скота создаются значительные объёмы побочного сырья, среди которого наибольший удельный вес для питания
населения имеют субпродукты и мясокостная фракция от ручной и механической обвалки мяса.
Но, несмотря на высокую питательную ценность, они не полностью
используются в пищевых целях из-за низких потребительских свойств.
Для вовлечения в сферу питания богатых белком природных продуктов, имеющих ограниченное применение из-за низких потребительских
свойств, а также для выделения белков, обладающих требуемым комплексом функциональных свойств, применяют процессы экстракции и гидролиза.
Наиболее рациональным приемом при переработке гетерогенного сырья (смесь мягких и твердых белковых компонентов) является предварительная “мягкая” обработка с использованием определённых физикохимических воздействий и последующая экстракция или ферментативная
обработка сырья в целях перевода нерастворимых белков в растворимую
форму (1,2,3,4).
Широкий ассортимент эндо- и экзопротеиназ и пептидаз позволяет
проводить ферментативный гидролиз и получать белковые концентраты с
заданными свойствами, обладающие определенной функциональной направленностью.
Благодаря такой обработке создаётся возможность утилизировать
практические любые источники пищевого белка животного происхождения.
В результате повышается коэффициент использования животного белка, что приводит к ликвидации или снижению его дефицита.
Накопленный опыт производства белковых добавок показал, что помимо их роли в питании в качестве источников белка, частично гидролизованные белки и белковые гидролизаты обладают такими уникальными
свойствами, как полная усвояемость, безаллергенность, низкая осмотичность, а также стимулирующим эффектом.
Частично гидролизованные белки обладают способностью проникать
через кишечную стенку без дополнительного переваривания в желудочнокишечном тракте, проникать сквозь кожный барьер, улучшать вкус, запах
и консистенцию готовых изделий.
Многовековой опыт показал, что человек нуждается не только в
обычном питании, но всё большее внимание уделяет улучшению запаха,
вкуса, улучшению структурно-механических свойств потребляемых продуктов.
Так, функциональные белки завоевали популярность при приготовлении колбасно-кулинарных изделий, при этом для улучшения запаха и вку-
162
са необходимы белковые добавки с короткой цепочкой, а для улучшения
консистенции – с длинной цепочкой.
Особенно это стало важным в последние годы при бурном развитии
системы “быстрого питания”.
Широко используются сухие, консервированные и быстрозамороженные продукты.
Производители установили, что промышленные процессы производства указанных продуктов часто приводят к потере натуральных органолептических свойств. Поэтому возрастает роль функциональных протеинов в создании продуктов для системы быстрого питания.
В живом бройлере содержится около 21,5% белка.
Нас интересует именно эта составная часть бройлера. Поэтому для
более удобного восприятия последующего материала условно принимаем
содержание белка за 100 условных %.
В птицеперерабатывающей отрасли при глубокой переработке птицы
из 100 условных % белка, содержащегося в живой птице, при современном уровне технологических процессов в питании используется всего
около 45,7% (содержание белка в мясе от ручной и механической обвалки
тушек птицы).
В то же время, пятую часть составляют пищевые костные субпродукты – головы, ноги, костная фракция от механической и ручной обвалки
птицы, которые являются дополнительными источниками пищевого белка. Доля белка в подобном сырье составляет 32,4 условных % от общего
содержания белка в живой птице.
За последнее время большое значение в мировой практике отводится
конверсии животных белков прочных структур за счёт перевода их в усвояемую форму с помощью ферментов и созданию новых пищевых продуктов на их основе.
Ферментативный гидролиз представляет собой уникальный путь для
поддержания и увеличения питательной ценности белка путем обработки
белкового субстрата протеазами, обладающими эндопротеазной и экзопептидазной активностями.
Переработка костных субпродуктов по традиционной технологии
(варка бульона) позволяет извлекать из сырья 20-30% белка, в то же время
лёгкая ферментативная обработка повышает выход белка из сырья в 2-3
раза.
Использование ферментных технологий является экономически выгодным при производстве экстрактов, концентрированных бульонов,
функциональных белков и бульонов – ароматизаторов.
В процессе гидролиза белковые молекулы сырья под действием эндопептидаз разрываются на крупные, средние и мелкие фрагменты (пептиды), которые обладают ценными функциональными свойствами.
Помимо пищевой ценности при глубоком гидролизе с использованием
экзопептидаз можно получать мелкие пептиды и свободные аминокисло-
163
ты, которые оказывают значительное влияние на вкус и запах белковых
концентратов.
Белковые концентраты с разными питательными и функциональными
свойствами используются при получении широкого ассортимента готовых
продуктов питания.
Во ВНИИПП разработана технология получения белковых концентратов в жидком и сухом виде, основанная на ферментативной обработке
сырья.
Технология получения пищевых белковых добавок на основе направленного ферментативного гидролиза позволяет извлекать из сырья до 6080% белка и получать продукты с заданными свойствами. Остаток непереварившегося сырья используют для производства кормовой муки.
В испытательном центре ВНИИПП были проведены физикохимические исследования первичных и концентрированных бульонов на
соответствие требованиям СанПиН 2.3.2.1078.
Полученные результаты показали, что продукты вполне отвечают требованиям безопасности в соответствии с гигиеническими правилами и
нормами.
Ферментированные белковые концентраты были исследованы по микробиологическим показателям.
Результаты исследований подтвердили, что продукты благополучны
по санитарным требованиям как при получении, так и в процессе хранения, а стерилизованные образцы соответствуют требованиям промышленной стерильности.
Полученные данные легли в основу для разработки нормативных документов в части сроков и условий хранения бульонов.
При переработке 1,0 т мясокостных остатков получают 100,0 кг функционального мясного протеина, что соответствует 510,0 кг условного мяса
или 340 условным тушкам птицы.
Благодаря подобным технологическим приёмам, возможно повысить
использование пищевого сырья с 45 % до 65%.
Конверсия кормового белка.
Вторая составная часть конверсии белка – конверсия кормового белка.
При ожидаемом в 2006 г уровне производства мяса птицы, объем отходов, содержащих белок составит:
Всего
400,0 тыс. т
в том числе:
Перо
61,5 тыс. т
Кишечник
154,0 тыс. т
Головы и ноги
123,0 тыс. т
Кровь
61,5 млн. т
Существующие технологические процессы получения кормовых белковых продуктов животного происхождения позволяют использовать организмом животных и птицы всего 25–30 % протеина отходов, остальные
164
70–75 % в результате жесткой термической обработки переходят в денатурированное состояние и не усваиваются [5,11,15].
В традиционном технологическом процессе переработки отходов потрошения птицы используют вакуумные горизонтальные котлы.
В вакуумном горизонтальном котле слой сырья медленно, обычно в
течение 30–120 минут, нагревается до критической температуры стерилизации (1300С), при которой погибает основная масса спор теплостойких
бактерий. Как правило, продолжительность процесса получения кормовой
муки 6–12 часов.
Существенным недостатком такого процесса является загрязнение окружающей среды неприятно пахнущими и токсическими веществами, а
также сброс перед сушкой излишков жидкой фазы (бульона и жира) в канализацию.
Анализ научно-технической литературы показал, что возможными
путями устранения указанных недостатков могут быть: интенсификация
термообработки сырья, переработка его в непрерывном потоке, устранение микробиологической порчи сырья до начала переработки, совмещение технологических операций, многоступенчатая очистка соковых паров
с утилизацией тепла фазового превращения.
В настоящее время в мировой практике при переработке сельскохозяйственного сырья используются новейшие технологические приемы,
позволяющие максимально сохранять нативные свойства и биологическую ценность, а также улучшать их при получении конечных пищевых и
кормовых продуктов.
К числу таких технологических приемов относится кратковременная
высокотемпературная обработка в тонком слое (HTST) [11,15].
Широкое распространение в последнее время в зарубежной практике
получила экструзия, которая используется в пищевой промышленности, а
также в кормопроизводстве как способ улучшения качества кормов из
отходов потрошения птицы, переработки сельскохозяйственных животных и растительного сырья.
Экструзия голов, ног, костей, пера, технических отходов и яичной
скорлупы позволяет получить высококачественные кормовые добавки для
использования их в кормлении животных и птицы. Кратковременное высокотемпературное воздействие на белковую молекулу менее опасно по
сравнению с продолжительным пребыванием при менее высоких температурах. Длительная обработка связывает лизин и ухудшает усвоение других аминокислот. Известно, что нагрев спор большинства бактерий в течение 5 сек. при температуре 114–1200С приводит к их обезвоживанию и
промышленной стерилизации продукта [9,11,13,14].
В используемых в настоящее время передовых зарубежных технологиях процесс переработки отходов потрошения птицы осуществляется в
экструдерах различной конструкции. В основе процесса лежит использо-
165
вание тепла, выделяющегося при трении. Шнек (или два шнека) продавливают сырьевую смесь для обработки через узкую щель, при этом от
трения разогревается продукт.
Положительным в подобных решениях является тот момент, что в одном аппарате происходит стерилизация и частичная разварка мягких отходов, также частично костных отходов и незначительно перо-пуховых
отходов. Окончательная сушка производится в специальных аппаратахкукерах.
Отрицательным моментом является то, что при этом необходимо подавать в аппарат смесь предварительно измельченных отходов и зерна в
соотношениях от 1:3 (для пера) до 1:5 (для кишечника и крови), так как
получаемые при потрошении птицы отходы содержат 70–90 % влаги, а
для процессов экструзии содержание влаги не должно превышать 25–30%.
При работе линии переработки птицы производительностью 3000 голов в час образуется до 8 т отходов в смену. Для обеспечения переработки
указанного объема отходов необходимо через цех технических фабрикатов пропустить от 32 до 40 т размолотого зерна; соответственно, потребуется дополнительное вспомогательное оборудование.
В итоге, процесс экструзии, как способ переработки отходов потрошения птицы, следует рассматривать как способ переработки растительного материала с незначительной добавкой отходов потрошения птицы.
С учетом вышеизложенного разработан новый технологический процесс переработки отходов потрошения, позволяющий перерабатывать
сырье практически любой влажности.
Для решения поставленной задачи разработан двухшнековый гидролизёр многопрофильного назначения.
Исследованы параметры высокотемпературной обработки и ее продолжительность. О стерилизующей эффективности высокотемпературной
обработки судили по результатам бактериологического анализа.
Результаты показали, что промышленная стерильность отходов потрошения птицы достигается при температурах 140-1600С через 10 - 20
сек. нагрева.
Полученные результаты согласовываются с опубликованными данными других исследователей (10,11,12,13,14,16).
В процессе экструзии происходят физико - химические изменения в
сырье. Изменяется качество кормов, происходит их стерилизация и детоксикация, желатинизация и разрыв клеточных стенок. Наряду с изменениями физических характеристик увеличивается переваримость корма,
повышается его питательная ценность (10,11,12,13,14,16).
Кратковременная высокотемпературная обработка не ухудшает качество жира и обеспечивает максимальную сохранность незаменимых аминокислот. При этом отмечено, что наиболее чувствителен к температурной обработке лизин (9,14).
166
Поэтому, в качестве теста термоустойчивости белков из отходов потрошения птицы при кратковременной высокотемпературной обработке
нами выбран показатель содержания наиболее термоустойчивой аминокислоты - доступного лизина.
В таблице 1 представлены результаты исследований по влиянию продолжительности высокотемпературного нагрева (свыше 1500С) на содержание доступного лизина в пастообразной пульпе из отходов потрошения
птицы.
Таблица 1
Содержание доступного лизина в зависимости от продолжительности
высокотемпературного нагрева
Номер
Продолжительность
Содержание доступобразца
нагрева, (мин.)
ного лизина, %
Образец 1
0
100
Образец 2
5
63,8
Образец 3
7
42,2
Образец 4
20
36,8
По литературным данным сокращение продолжительности нагрева
менее 5 мин. повышает содержание доступного лизина до 80% от исходного (10,13,15).
Результаты исследований по молекулярно-массовому распределению
показали, что при кратковременной высокотемпературной обработке белковые соединения затронуты гидролизными процессами значительно
глубже, чем при гидротермической обработке по традиционной технологии.
Переваримость получаемой белковой добавки достигает 70-80%.
После кратковременной высокотемпературной обработки пера рекомендуется проводить дополнительную ферментативную обработку. При
этом усвояемость белковой добавки из пера возрастает до 92-96%
(5,7,9,15).
В производственных условиях (ООО «Ассортимент») были проведены сравнительные испытания при скармливании рационов с рыбной мукой и белковой кормовой добавкой, вырабатываемой с использованием
аппарата для кратковременной высокотемпературной обработки.
Было отобрано 3 партии бройлеров (1 контрольная, 2-3 опытные) с
живой массой в суточном возрасте от 41,5 до 41,7 г.
Все рационы содержали одинаковый уровень обменной энергии, протеина, жира, клетчатки, кальция, фосфора и натрия.
В контрольной партии в состав комбикорма вводилась рыбная мука. В
опытных партиях большая часть рыбной муки заменялась на белковую
добавку из пера.
Результаты эксперимента приведены в таблице 2.
167
№
пп.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Таблица 2.
Зоотехнические показатели опытных и контрольной партий цыплят –
бройлеров за полный период откорма.
Партии
Наименование показателей
1
2
3
Конрольная Опытная Опытная
Живая масса в суточном воз41,5
41,6
41,7
расте, г
Живая масса в возрасте 49
2117
2243
2242
дней, г
Среднесуточные привесы, г
42,3
44,9
44,9
Расход корма на 1 кг прироста
2,43
2,31
2,17
живой массы, кг
Расход корма на 1 голову, кг
5,04
5,08
4,77
Расход рыбной муки на период
231,7
57,6
75,6
откорма на 1 голову, г
Расход мясокостной муки на
133,9
период откорма на 1 голову, г
Расход сухой белковой добавки
172,4
из пера на период откорма на 1
голову, г
Расход пастообразной белко236,3
вой добавки из пера на период
откорма, г
Экономия рыбной муки на пе174,1
156,1
риод откорма на 1 голову, г
Экономия мясокостной муки на
133,9
133,9
период откорма на 1 голову, кг
Стоимость
сэкономленной
51,0
46,0
рыбной муки в расчёте на 1 т
прироста живой массы, у.е.
Стоимость сэкономленной мя12,0
12,0
сокостной муки в расчёте на 1 т
прироста живой массы, у.е.
Из представленных результатов видно, что конверсия корма оказалась
самой низкой в контрольной партии. Среднесуточные привесы в опытных
партиях были на 6,0% выше, чем в контрольной группе.
Соответственно, воспроизводство мяса в опытных партиях было на
6,0% выше, чем в контрольной партии цыплят-бройлеров.
Фактически 1т сухой кормовой добавки из пера заменяет 1т рыбной
муки.
168
В течение 4-х летнего периода в ООО «Ассортимент» полностью перерабатывается всё перо и скармливается бройлерам. Зоотехнические показатели выращивания бройлеров полностью подтвердили результаты
экспериментальных исследований.
Для выращивания птицы живой массой 1,8 млн. т потребуется белка
животного происхождения 320 тыс. т, при этом содержание белка в отходах потрошения птицы составляет 141,5 тыс. т.
Таким образом, за счёт внутренних резервов можно удовлетворить
около 50% потребности мясного птицеводства в белке животного происхождения.
Литература
1. Волик В.Г. «Биотехнологический способ выработки пищевого, лечебного и косметического белка», Ж., «Мясная Индустрия», N 4,1999 г.
2. Эрг А.М. Пищевые продукты на основе сухого животного белка.
Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания.
Всесоюзн. научно-техн. конф. Тезисы докл.М. 1988, с.393-394
3. «Способ получения сухой белковой добавки для пищевых продуктов из гидролизованного животного белка», Авт.свид.N3956636/13 от
5.12.85.
4. Кудинова Е.Г., Беликов и др. «Исследование процесса по получению гидролизата из субпродуктов птицы для диетического питания»,
Сборник научных трудов ВНИИПП. М.1984.
5. Волик В.Г., «Проблемы комплексного использования птицеводческого сырья», Ж., «Птица и её переработка.
6. Высоцкий В.Г., Жминченко В.М. "Определение общего белка по
Къельдалю", "Руководство по методам анализа качества и безопасности
пищевых продуктов", Москва, "Брандес"-"Медицина", 1998, стр. 37-42.
7. Волик В.Г., Ильина Н.М., Алексенко В.В.и др. "Влияние режимов
предварительной обработки на ферментативный гидролиз пера",
Сборник научных трудов НПО "Комплекс" "Научные разработки в
птицеперерабатывающей и клеежелатиновой промышленности",М.,
1985г, стр.70-73.
8. Волик В.Г., Исмаилова Д.Ю., Алексенко В. "Технология ферментативного гидролиза кератинсодержащего сырья", Сборник научных трудов
"Исследования по вопросам экономики, техники и технологии птицеперерабатывающей промышленности", Москва,1986 г, с.23-26 .
9.Калашникова Т.В., Одоева Г.А. и др. "Колориметрический метод
определения содержания доступного лизина", "Руководство по методам
анализа качества и безопасности пищевых продуктов", Москва, "Брандес"-"Медицина", 1998, стр.54-57.
10.Blake J.P., Cook M.E., Miller C.C."Dry extrusion of offal, feathers, and
dead birds", The international simposium of feed prodaction curitiba - PR Brazil, 1995.
169
11.Blake J.P., Cook M.E., Miller C.C."Dry extrusion of Poultry processing
plant Wastes and Poultry farm mortatalities", Sixth international simposium on
Agricultural and Food Processing Wastes, St.Josept,1990.
12.Clayton G., "Protein from poultry wastes", Feed Management, N1,
1989.
13.Han I.K., Hochestetler H.W., Scott M.L. "Metabolizable energy values
of some poultry feeds determined by various methods their estimathion using
metabolizability of the dry matter", Poultry Sci., 55, 1335-1342,1976.
14.Hanson L.," The dry extrusion process", The international simposium of
feed prodaction curitiba - PR Brazil, 1995.
15.Haque, A.K.M.A., Lyons J.J., Vandepopuliere L.M. "Utilization of
ground whole hens in broiler diets", Poultry Sci., 66, 1987.
16. Prospect "Optimising the value of processing plant waste",
J., Poultry international, 1991, Y11, p 40-42.
17.Tadtiyanant C., Lyons J.J., Vandepopuliere L.M. "Utilization of ground
whole hens in broiler diets", Poultry Sci., 68, 1989.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ
ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ПЕТУШИНЫХ ГРЕБНЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ
Антипова Л.В., д-р техн. наук, Полянских С.В., канд. техн. наук, Воронежская государственная технологическая академия,
Анализ современного состояния птицеперерабатывающей отрасли
России показывает недостаточное научное обеспечение, малое число теоретических исследований, современных технических решений в области
глубокой переработки вторичного сырья с выделением целевых ингредиентов.
В настоящее время существенный интерес представляют исследования возможности получения на основе соединительных тканей в составе
вторичных продуктов убоя птицы мукополисахаридных концентратов,
которые могут быть использованы для выделения биологически активных
сахаров, таких, как гиалуроновая кислота (ГУК), хондроитинсульфаты и
гепарины. Получение концентратов непосредственно на местах убоя и
переработки позволит расширить сырьевую базу получения мукополисахаридов, рационально использовать сырьевые ресурсы животного происхождения, снизить расходы по заготовке, хранению, транспортировке.
Усматривая и реализуя перспективы рационального использования вторичных малоценных продуктов переработки птицы перспективным направлением является получение биополимера - гиалуроновой кислоты
(ГУК).
170