ВведениеЕжегодно мировая добыча морепродуктовхарактеризуется значительным ростом. Приэтом ресурсы Мирового океана используются неполностью и не всегда рационально, хотя многиеотходы переработки могут быть в дальнейшемприменены для приготовления различных пищевых,кормовых и технических продуктов. Неполнаяи нерациональная переработка морепродуктовприводит к накоплению значительного количестваорганических отходов, что пагубно сказывается наэкологической и санитарно-эпидемиологическойобстановке на территории производства [1–4].Проведенные ФГУП «ТИНРО-Центр» иссле-дования показали, что только 40 % выловленныхгидробионтов поступают на мировой рынок кактоварная продукция. Остальная часть вылова –некондиционное сырье, которое не используетсядля переработки и выбрасывается в море [5–9]. Этокасается малоценных пород рыб и гидробионтов,характеризующихся небольшими размерами.Существует подобная проблема и при добычетакого ценного белкового морского сырья, какракообразные, в частности креветки. Проблемыосвоения запасов неиспользуемых креветокрешаются разработкой технологий и техническихсредств, позволяющих перерабатывать сырьенепосредственно на добывающем судне с получениемварено-мороженого мяса по технологии криля и набереговых предприятиях с получением пищевыхавтолизатов (лизатов) из мороженых креветок.Пищевая ценность мяса креветок характери-зуется повышенным содержанием легкоусвояемогобелка (около 20 %) и небольшим количествомжира. Мышечные ткани креветки содержатзначительное количество незаменимых аминокислот,жирорастворимые (А и D) и водорастворимые(группа В) витамины, микро- и макроэлементы(калий, цинк, марганец, магний, железо, йод) [10–12].Традиционно в пищевой промышленностииспользуется двигательный мускул креветок, которыйсоставляет около 37 % от общей массы креветок.В пищевой промышленности его применяют каксамостоятельный продукт (сыро-мороженый, варено-мороженый нечищеный, мясо креветки разделанноеварено-мороженое), а также при производстве блюд,кулинарии, сложносоставных пищевых продуктов.Остальные части рачка, которые находятся вмажорном соотношении против традиционнойпищевой части, около 63 % выбрасываются какотход. Основными направлениями переработкиотходов креветки северной Pandalus borealisявляются: получение хитина, хитозана, биологическиактивных веществ, различных кормов и красителей[13–21]. В предыдущей работе научного коллективабыло отмечено, что в отходах остается ещеоколо 8 % трудно извлекаемой мышечной ткани,характеризующейся высоким содержанием ценно-го, хорошо сбалансированного белка [19]. Этимышечные ткани находятся в головогруди,ходильных и плавательных ногах. С одной стороны,они связаны с панцирем и не могут быть извлеченымеханически в большом объеме. С другой стороны,применение метода гидролиза при депротеинизацииотходов креветки северной Pandalus borealisделает возможным получение продуктовпитания, дополнительно обогащённых белком иаминокислотами.Целью данной работы являлась разработкабиотехнологии получения гидролизата из отходовпереработки креветки северной Pandalus borealisдля дальнейшего использования в производствепродуктов питания.Borealis) are used to obtain chitin, chitosan, biologically active substances, various feeds, and dyes. Our previous research revealedthat about 8% of the muscle tissue is wasted, in spite of its high content of well-balanced valuable protein. The current researchobjective was to develop a biotechnology that would make it possible to produce hydrolyzate from the waste products of Pandalusborealis for further use in food production.Study objects and methods. The research featured muscle tissues of the northern shrimp (Pandalus Borealis). PanReac AppliChempepsin was chosen for enzyme preparation.Results and discussion. A set of experiments made it possible to establish the following rational parameters: hydromodule – 1:2,period – 3 h, temperature – 45°C. These conditions ensured maximum protein accumulation in the hydrolyzate. After hydrolysis,dense and liquid fractions of the hydrolyzate were obtained. The liquid phase had the following characteristics: water – 90.87%,protein – 6.45%, lipids – 0.4%, carbohydrates – 0.23%, ash – 0.51%. The freeze-drying of the liquid part of the hydrolyzate resultedin flakes of dark orange color and a dense crumbly consistency with a rich shrimp smell and taste. The protein content in thehydrolyzate obtained after freeze-drying was 74.23 ± 3.71. The hydrolizate was rich in proteins and mineral insoluble substances,while carbohydrates and lipids were found in insignificant amounts. The ratio is typical of this type of raw material. In terms of safety,the hydrolyzate met the requirements specified in regulatory documentation. The main operations included grinding, enzymatichydrolysis for 3 h at 45°C, centrifugation, enzymatic inactivation, and freeze-drying until residual water content fell below 10%.Conclusion. The hydrolyzate obtained from northern shrimp production wastes can be used in food technology for food fortification.Keywords. Sea food products, clams, enzymal hydrolysis, pepsine, proteinFor citation: Kiseleva MV, Tabakaeva OV, Kalenik TK, Kiselev AYu, Tatarenko GS. Production of Enzymatic Hydrolyzatesfrom North Shrimp Wastes. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(4):635–642. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-4-635-642.637Киселева М. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 4 С. 635–642Объекты и методы исследованияГидролизаты, получаемые с помощью фермента-тивного гидролиза, представляют собой многокомпо-нентные смеси, содержащие субъединицы белков,олигопептиды различных размеров, смеси пептидовсо свободными аминокислотами. Таким образом,выбор способа гидролиза зависит от того, гидролизаткакого химического состава необходимо получить.В настоящее время подробно рассмотреныспособы ферментативного гидролиза креветкисеверной Pandalus borealis тремя доступнымиферментами: химотрипсином, трипсином и про-тосубтилином Г3Х, а также автолиз неконди-ционной креветки [20, 21]. Данная работа такжепосвящена ферментативному гидролизу.В качестве ферментного препарата был выбранпепсин PanReac AppliChem. Активность данногопрепарата 1:10.000 NF B, оптимальный рНсреды субстрата 3,5–5,0. Весь процесс гидролизатемпература исследуемого субстрата поддерживаласьна уровне 45 °С для ускорения процессовферментолиза.В качестве основных параметров, влияниекоторых исследовалось в процессе разработкибиотехнологии, были выбраны: продолжительностьгидролиза (время, час), соотношение сырья и воды(гидромодуль), массовая доля сухих веществ (%).Использовался гидромодуль 1:1 и 1:2. Отбор пробиз образцов проходил каждый час, начиная смомента изготовления образцов и до момента, когдапоказатели в образцах начали понижаться.Для определения наиболее эффективного вре-мени гидролиза были проведены исследования понакоплению белка в пробах методом Кьельдаля (рис. 1)и по определению сухих веществ по ГОСТ 28561-90.Результаты и их обсуждениеВлияния времени на массовую долю белка вгидролизате отходов Pandalus borealis представленона рисунке 1.Рисунок 1 демонстрирует увеличение массо-вой доли белка в гидролизе с увеличениемпродолжительности гидролиза. Максимум дости-гается при продолжительности процесса в 3 часа.Закономерности изменения массовой доли белкав гидролизате идентичны при использованииразличных гидромодулей. Гидролизат, полученныйс использованием гидромодуля 1:2, характеризуетсяболее высокой массовой долей белка.Влияния времени на массовую долю сухихвеществ в гидролизате отходов Pandalus borealisпредставлено на рисунке 2.Проанализировав рисунок 2, можно сделатьвывод, что в гидролизате с гидромодулем 1:2Рисунок 1. Влияние времени на массовую долю белка вгидролизате отходов Pandalus borealisFigure 1. Effect of time on the mass fraction of protein in thehydrolyzate of Pandalus borealis wastesРисунок 2. Влияние времени на массовую долю сухихвеществ в гидролизате отходов Pandalus borealisFigure 2. Effect of time on the mass fraction of solids in the hydrolyzateof Pandalus borealis wasteРисунок 3. Высушенный ферментативный гидролизатотходов креветки северной Pandalus borealis(гидромодуль 1:2)Figure 3. Dried enzymatic hydrolyzate of Pandalus borealis waste(hydraulic module 1:2)1,97 2,083,26 2,89 2,5944,536,455,574,9202460 1 3 4 5Массовая доля белка, %Время гидролиза, чГидромодуль 1:1 Гидромодуль 1:23,47 3,394,353,62 3,56,46 6,959,138,217,1902468100 1 3 4 5Массовая доля сухихвеществ, %Время гидролиза, чГидромодуль 1:1 Гидромодуль 1:21,97 2,083,26 2,89 2,5944,536,455,574,9202460 1 3 4 5Массовая доля белка, %Время гидролиза, чГидромодуль 1:1 Гидромодуль 1:23,47 3,394,353,62 3,56,46 6,959,138,217,1902468100 1 3 4 5Массовая доля сухихвеществ, %Время гидролиза, чГидромодуль 1:1 Гидромодуль 1:21,97 2,083,26 2,89 2,5944,536,455,574,9202460 1 3 4 5Массовая доля белка, %Время гидролиза, чГидромодуль 1:1 Гидромодуль 1:2Массовая доля сухихвеществ, %638Kiseleva M.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 4, pp. 635–642содержание сухих веществ выше, чем в гидролизатес модулем 1:1. В обоих образцах максимальноенакопление сухих веществ происходит в течениетрех часов, а при увеличении продолжительностигидролиза начинает незначительно уменьшаться.Массовой доли белка в образце с гидромодулем1:2 в гидролизате, полученном в течение 4 часов,больше, чем в начале гидролиза на 41 %. В образце сгидромодулем 1:1 – на 25 %.После проведенного гидролиза были полученыдве фракции гидролизата: плотная и жидкая(непосредственно гидролизат). В дальнейших опытахиспользовали ферментативный гидролизат (жидкаячасть) из отходов креветки северной Pandalusborealis.Исследования жидкой фазы показали, что вгидролизате содержится: 90,87 % воды, 6,45 % белка,0,4 % липидов, 0,23 % углеводов и 0,51 % золы. Таккак гидролизат содержит более 90 % воды, что влияетна ускорение разложения белка, а также усложняетпроцесс хранения, перед нами стояла задача найтиспособ обработки для замедления процессов порчии упрощения транспортировки и хранения. ОднимТаблица 1. Микробиологические показатели гидролизата отходов креветки северной Pandalus borealisв процессе хранения при температуре от 2 до 6 °СTable 1. Microbiological parameters of the hydrolyzate of Pandalus borealis waste during storage at 2–6°CПоказатель Допустимые уровниТР ТС 021/2011Срок хранения, мес.1 2 4 6 7 8КМАФАнМ, КОЕ/г 5×103 2,1×102 4,3×102 6,9×102 9,9×102 2,8×103 5,2×103БГКП, г 1,0 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.S. aureus, не допускаются в массе продукта (г) 1,0 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.V. parahaemolyticus, КОЕ/г, не более 100 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.Бактерии рода Enterococcus, КОЕ/г, не более 1×103 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.Сульфитредуцирующие клостридии,не допускаются в массе продукта, (г)1,0 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.Плесени, КОЕ/г (см3), не более 10 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.Дрожжи, КОЕ/г (см3), не более 100 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.Плесени и дрожжи, КОЕ/г (см3), не более 100 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.Бактерии рода Proteus, не допускаютсяв массе продукта (г)1,0 Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.Таблица 2. Анализ содержания токсичных элементов вгидролизате отходов креветки северной Pandalus borealisTable 2. Toxic elements in the hydrolyzate of Pandalus borealis wasteНаименова-ние токсичныхэлементовНормысодержания,мг/100 г1Содержание в гидролизатеотходов креветки севернойPandalus borealis,мг/100 г сухого веществаPb 1,000 0,010 ± 0,0006As 0,500 0,0015 ± 0,0001Cd 0,200 0,014 ± 0,0006Hg 0,020 н/оCs-137 20,000Бк/100 г0,048 ± 0,003Sr-90 10,000Бк/100 г0,0009 ± 0,0001Таблица 3. Уравнения регрессии, описывающие зависимость процесса ферментативного гидролиза от времениTable 3. Regression equations describing the effect of time on enzymatic hydrolysisНаименование образца Коэффициент аппроксимации Уравнение регрессииГидролизат отходовPandalus borealis (модуль 1:2)R2 = 0,97 y1 = 0,4258x4 – 5,1233x3 + 20,789x2 – 32,362x + 20,27R2 = 0,96 y2 = –0,0171x4 + 0,1892x3 – 0,7129x2 + 1,1608x + 6,24Гидролизат отходовPandalus borealis (модуль 1:1)R2 = 0,98 y1 = –0,035x4 + 0,4367x3 – 1,9x2 + 3,2783x + 0,19R2 = 0,96 y2 = –0,0394x4 + 0,4372x3 – 1,6156x2 + 2,2978x + 2,39y1 – массовая доля белка, %;y2 – массовая доля сухих веществ, %;х – время, час.y1 – mass fraction of protein, %;y2 – mass fraction of solids, %;x – time, h.1 ТР ТС 470322-4 Технический регламент Таможенного союза«Технический регламент на рыбную и иную продукциюиз водных биологических ресурсов». – М., 2011. – 42 с.из способов является сушка. С целью замедленияпроцессов порчи и упрощения транспортировкии хранения полученный гидролизат был высушенметодом лиофильной сушки.Высушенный ферментативный гидролизат пред-ставлен на рисунке 3.639Киселева М. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 4 С. 635–642Рисунок 3. Технологическая схема полученияферментативного гидролизата из отходов креветкисеверной Pandalus borealisFigure 3. Technological scheme of obtaining enzymatic hydrolyzatefrom Pandalus borealis wasteПрием сырьяФерментПепсинВодаСтеканиеτ = 5 минИзмельчениеτ = 2 минЦентрифугированиеτ = 30 мин,1300 об/минДефростацияt = 6 ± 3 °С; τ = 70 минРазделка сырьяСырье дляпроизводстваделикатесныхпродуктовМойкаt = 18 ± 3 °С;τ = 5 минГидролизt = 45 ± 3 °С; τ = 3 чИнактивацияt = 80 ± 3 °С;τ = 15 минФасованиеУпаковываниеХранениеt = 2–4 °С; τ = 12 месРастворениеt = 45–50 °С;τ = 2 минЛиофильноевысушиваниеРостаточное 10 Па,τ = 7 ч, t = –40 °СОтходыОрганолептическая оценка высушенного гидро-лизата показала, что он представляет собой хлопьятемно-оранжевого цвета с плотной рассыпчатойконсистенции и с насыщенным запахом и вкусом,свойственным креветкам.Общий химический состав высушенного фермен-тативного гидролизата отходов креветки севернойPandalus borealis характеризуется содержаниемводы 10,53 ± 0,53 %; белков – 74,23 ± 3,71 %;липидов – 4,62 ± 0,23 %; углеводов – 4,12 ± 0,21 %;золы – 6,45 ± 0,32 %.Полученные данные демонстрируют, чтогидролизат отходов креветки северной Pandalusborealis малообводнен. Преобладающие сухиевещества представлены традиционно белками,липидами, углеводами и минеральными компо-нентами. Максимально представлены белки.Минеральные озоляемые вещества являются вторымпо содержанию классом. Углеводы и липидысодержатся в незначительном количестве, чтохарактерно для данного вида сырья.Срок хранения обусловлен динамикой развитияобщего микробного числа исследуемого опытногообразца гидролизата креветки северной Pandalusborealis во времени (табл. 1).Данные, представленные в таблице 1, свидете-льствуют о том, что гидролизаты креветки севернойPandalus borealis соответствуют ТР ТС 021/20112.Результаты анализа содержания токсичныхэлементов в гидролизате отходов креветки севернойPandalus borealis приведены в таблице 2.Полученные данные демонстрируют, что вгидролизате отходов креветки северной Pandalusborealis определены Pb, As, Cd, содержаниекоторых не превышает нормативных требований посанитарно-химическим показателям для нерыбныхобъектов промысла. Содержание радионуклеидовтакже соответствует нормативным требованиям.После выполнения обработки результатов и отсеванезначимых коэффициентов получены уравнениярегрессии, описывающие процесс ферментативногогидролиза отходов креветки северной Pandalusborealis, представленные в таблице 3.Коэффициент аппроксимации, характеризующийполученные уравнения, позволяет говорить об ихадекватности и возможности использования дляописания процесса, так как близок к 1. Данныерегрессивные уравнения позволили определитьрациональные параметры ферментативного гидро-лиза отходов креветки северной Pandalus borealis:гидромодуль – 1:2, время – 3 часа.Далее ферменты инактивируют в течение 15 ми-нут при температуре 80–85 °С.Полученные результаты определения рациона-льных параметров ферментативного гидролизаотходов креветки северной Pandalus borealisпозволили предложить технологическую схему2 ТР ТС 021/2011 Технический регламент Таможенного союза«О безопасности пищевой продукции». – 2011. – 242 с640Kiseleva M.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 4, pp. 635–642вности переработки отходов креветки севернойPandalus borealis методом ферментативногогидролиза с последующей сушкой с получениемвысокобелкового продукта, который можетиспользоваться в пищевых технологиях дляобогащения продуктов питания.Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликтовинтересов.Conflict of interestThe authors declare that there is no conflict of interestregarding the publication of this article.