ВведениеОдним из видов морепродуктов, широко представленных на прилавках магазинов, являются креветки. Согласно отчету BusinesStat объем российского рынка креветок по итогам 2022 г. составил 66,9 тыс. т. В последние 4 года, начиная с 2019 г., продажи креветок выросли, что может быть связано с изменением культуры потребления морепродуктов среди россиян, ростом популярности азиатской, средиземноморской и восточных кухонь [1]. Химический состав креветки богат легкоусвояемыми белками, каротиноидами, полиненасыщенными жирными кислотами, в том числе омега-3, высоким содержанием кальция и отличается низкой калорийностью.Большую часть российского рынка креветок составляют замороженные, варено-мороженные креветки очищенные или в панцире. Технологическому процессу переработки креветок сопутствует большое количество панцирьсодержащих отходов, таких как панцирь, ноги, глаза и антенны, которые составляют в зависимости от вида креветки 40–60 % от массы сырья. В зависимости от вида продукции панцири креветки не всегда являются панцирьсодержащими отходами, тогда как антенны зачастую скапливаются в больших количествах и в дальнейшем не перерабатываются, а реализуются практически за бесценок на производство комбикормов или удобрений, так же, как и бульон, полученный после термической обработки креветок, в который переходят вещества, передающие характерные ярко выраженные вкус, цвет и аромат креветки. Между тем антенны креветки, так же как и панцирь, головогрудь и ноги, являются природным источником каротиноидов, хитина и кальция.Концепция развития рыбного хозяйства в Российской Федерации на период до 2030 г. ставит перед рыбоперерабатывающей отраслью страны задачу развития производства продукции глубокой переработки, что включает в себя разработку и внедрение безотходных и ресурсосберегающих технологий [2]. Одним из актуальных направлений исследований является изучение возможности использования отходов переработки креветки для производства пищевой структурированной добавки.Пищевым наполнителем принято называть пищевую добавку, добавляемую в продукт и предназначенную для увеличения объема и улучшения органолептических, реологических и функциональных свойств без существенного увеличения пищевой ценности и при более низких материальных затратах [3, 4]. Особый интерес представляют структурированные наполнители, способные улучшить органолептические свойства готового продукта. К подобным наполнителям можно отнести стабилизированные и структурированные водно-жировые эмульсии. Их рецептура предполагает вариативность за счет подбора водной и жировой фазы эмульсии и структурообразующих, эмульгирующих и стабилизирующих добавок. Существуют технологические решения, использующие в качестве основы наполнителя растительные масла и пищевые добавки, такие как альгинат натрия (Е401), выполняющий роль основного эмульгатора, образующего прочную гелеобразную структуру и препятствующего отслоению жировой фазы; пирофосфат (Е450), выступающий в роли дополнительного эмульгатора и стабилизатора, а также сульфат кальция (Е516) – комплексообразователь и отвердитель [5]. Вариативность рецептуры структурированного наполнителя подразумевает возможность замены части компонентов на продукты переработки отходов креветки.Целью исследования являлось совершенствование технологии пищевого наполнителя с использованием отходов переработки креветки. Объекты и методы исследованияОбъектом исследования являлся порошок из антенн северной креветки (Pandalus borealis).Опыты проводились в лабораториях кафедры пищевых продуктов Калининградского государственного технического университета и ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В. М. Горбатова» РАН. Для обоснования технологических параметров сушки были подготовлены образцы антенн креветки, собранные на технологических линиях по производству различных продуктов переработки креветки на одном из предприятий по переработке морепродуктов, расположенном в Российской Федерации, после дефростации и мойки сырья, а также после термической обработки креветок (варки). Сушку антенн осуществляли в сушильном шкафу при температурах 70, 80, 90, 100 и 110 ºС и циркуляции воздуха 0,1 м/с. Высушенные антенны измельчалис помощью мельницы в течение 8–10 мин. Просеивание измельченного порошка  осуществляли  на  лабораторных ситах ООО «СК-Полимеры» с диаметром ячеек 2,5; 1,6; 0,63; 0,4; 0,2; 0,1; 0,05 мм.В полученных образцах порошка из антенн креветки определяли общий химический состав (массовую долю воды, жира, белка, золы) по ГОСТ 7636-85 «Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа» (пп. 3.3.1, 3.7.1, 8.9.1, 11.6 соответственно), выход фракций порошка с различным размером частиц, органолептические показатели.Для определения тактильности и зернистости порошка из антенн креветок с разным диаметром частиц брали навеску массой 1,0 г и размешивали в 10 г майонеза «Провансаль», изготовленного по ГОСТ 31761-2012, до равномерного и однородного распределения частиц порошка. В полученных образцах определялись органолептические показатели: вкус, цвет, запах и ощущения зернистости и тактильности.Образцы пищевого наполнителя изготавливались в соответствии со следующей технологией. В подготовленный креветочный бульон вносили порошок из антенн креветки, собранных после дефростации и мойки, альгинат натрия (Е401) и пирофосфат тринатрия (E450(II)) и перемешивали 2 мин. Затем в перемешанную смесь равномерно вводили купаж рафинированных масел и гомогенизировали до однородного гелеобразного состояния, которое фиксировалось органолептически. Гомогенизированную эмульсию разливали в формы с адгезионным покрытием и выдерживали в холодильной камере при температуре от 0 до +5 °С в течение 2 ч до застудневания смеси.Проектирование купажа растительных рафинированных масел и оценка его жирнокислотной сбалансированности были проведены по методике Н. Н. Липатова [6].Для обоснования возможности замены сульфата кальция (Е516) на порошок из антенн креветки в рецептуре пищевого наполнителя были изготовлены 5 образцов по рецептурам, представленным в табл. 1.  Таблица 1Table 1Рецептуры образцов пищевого наполнителяFormulations of food filler samplesКомпонентОбразец№ 1№ 2№ 3№ 4№ 5 Массовая доля, %Креветочный бульон66,065,565,064,564,0Купаж растительных рафинированных масел28,0Альгинат натрия (Е401)4,9Порошок из антенн креветки1,01,52,02,53,0Пирофосфат тринатрия (E450(II))0,1Выход100  Для обоснования соотношения водной и жировой фазы пищевого наполнителя (креветочного бульона и купажа растительных рафинированных масел) были приготовлены 4 образца (рецептура № 3, см. табл. 1) со следующими соотношениями: «водная фаза : жировая фаза» – 65 : 35, 70 : 30, 75 : 25, 80 : 20. В полученных образцах определялись органолептические показатели: консистенция, цвет, внешний вид.Структурно-механические свойства пищевого наполнителя с добавлением порошка из антенн креветки определялись при температуре эмульсии +10 °С с использованием структурного анализатора Brookfield CT3. Определялись следующие характеристики: твердость, когезивность, упругость и адгезивность. Результаты исследованияСбор отпавших антенн креветки происходит по разработанному на предприятии в зависимости от ассортимента технологическому процессу производства различных продуктов переработки креветок после их размораживания, а также после варки. В связи с потерями антенн при механической обработке большинство отходов (80–85 %) приходится на начальные этапы – дефростацию и мойку. Окраска креветок в основном обусловлена каротиноидами, преимущественно астаксантином. Этот каротиноид завернут в оболочку белкового происхождения. При термической обработке белок денатурирует, оболочка разворачивается, высвобождая астаксантин, отдающий свой цвет тканям. Следовательно, отработка технологических параметров термической обработки (варка, сушка) является важным этапом для получения и сохранения таких органолептических показателей, как характерный креветочный цвет, аромат и вкус порошка.График изменения массовой доли влаги в порошке из антенн креветки в зависимости от температуры и времени сушки представлен на рис. 1.    Рис. 1. Кривая сушки антенн креветки: а – из образцов, собранных после дефростации и мойки;б – из образцов, собранных после термической обработки (варки) Fig. 1. The drying curve of shrimp antennas: a – from samples collected after defrosting and washing;б – from samples collected after heat treatment (cooking) При циркуляции воздуха массовая доля влаги уменьшается практически равномерно при заявленных температурных режимах (см. рис. 1). Образец антенн, собранных после термической обработки (варки), отличался изначально меньшей массовой долей влаги – 68,9 %, что, вероятно, обусловлено частичным обезвоживанием антенн вследствие предварительной варки, тогда как у образца антенн, собранных после дефростации и мойки, это значение было выше – 73,3 %. Первые 60 мин скорость сушки была постоянной, затем начала снижаться. Различия в скорости сушки образцов антенн креветки, собранных после дефростации и мойки или после варки, незначительны. При температурах сушки 100 и 110 ºС розово-красная окраска образцов, характерная для вареных креветок, в зависимости от времени сушки начинает изменяться в сторону оранжевого оттенка, что говорит о начале деградации астаксантина, высвобожденного из белковой оболочки антенн [7]. Наиболее оптимальным температурным режимом сушки является температура 70 ºС, при которой окисление астаксантина происходит в более медленной степени, а время для достижения заданной массовой доли влаги за счет циркуляции воздуха соответствует времени при более высоких температурных режимах.Полученные образцы высушенных антенн креветки измельчали на мельнице. Органолептические характеристики образцов порошка приведены в табл. 2. Таблица 2Table 2Органолептические характеристики порошка из антенн креветокOrganoleptic characteristics of shrimp antenna powderПоказательОбразец 1(антенны, собранные после дефростации и мойки)Образец 2(антенны, собранные после термической обработки)Внешний видЧистый, однородный, без инородных включенийКонсистенцияСыпучая, однородная, отсутствует комковатость и хруст при разжевыванииЦветСветло-розовыйКреветочно-розовыйВкусСвойственный вареному мясу креветки, без посторонних привкусов, не кислый, не горькийЗапахСвойственный продуктам из креветки, без постороннего запаха, не затхлый  Антенны креветки, собранные после термической обработки (варки), и полученный из них порошок имеют более насыщенную и выраженную розово-красную «креветочную» окраску, т. к. предварительная варка креветок позволяет наиболее эффективно высвобождать из белковых оболочек молекулы астаксантина, которые окрашивают ближайшие ткани, тогда как образец антенн креветки, собранных после дефростации и мойки, не достиг подобной интенсивности цвета.Показатели пищевой ценности полученных образцов независимо от этапа сбора сырья (после дефростации и мойки или после варки) не отличались и находились в пределах относительной погрешности. Химический состав порошка из антенн креветки представлен в табл. 3. Таблица 3Table 3Химический состав порошка из антенн креветкиChemical composition of shrimp antenna powderПоказательМассовая доля, %Влага9,2 ± 0,5Жир0,8 ± 0,5Белок39,18 ± 0,20Минеральные вещества50,82 ± 0,20  Порошок из антенн креветки отличается высоким содержанием белка (34,4 %) и минеральных веществ (46,7 %). Полученные данные коррелируют с химическим составом высушенных панцирных отходов креветки с содержанием белка в пределах 36–42 % и минеральных веществ – 27–53 % [8]. Подобный химический состав характеризует порошок как минерально-белковую вкусо-ароматическую добавку.Массовый выход фракций порошка из антенн креветки, собранных после дефростации и мойки и собранных после термической обработки (варки), представлен в табл. 4.  Таблица 4Table 4Массовый выход фракций порошка из антенн креветки в зависимости от размера частицMass yield of powder fractions from shrimp antennae depending on particle sizeДиаметр ячейки, ммВыход порошка из антенн креветки, %Образец 1(антенны, собранныепосле дефростации и мойки)Образец 2(антенны, собранныепосле термической обработки)2,5001,6000,6301,2 ± 0,10,400,9 ± 0,10,222,8 ± 0,970,5 ± 3,50,139,0 ± 1,910,9 ± 0,50,0530,4 ± 1,58,0 ± 0,4Менее 0,057,8 ± 0,48,5 ± 0,4  Максимальный размер частиц порошка 0,63 мм (см. табл. 4). Наибольший выход порошка из антенн креветки, собранных после термической обработки, составил 70,5 % для диаметра частиц 0,2 мм, тогда как для антенн, собранных после дефростации и мойки, диаметр частиц, характеризующийся наибольшим выходом, был 22,8 % при 0,2 мм, 39,0 % при 0,1 мми 30,4 % при 0,05 мм. Из полученных данных можно сделать вывод о том, что антенны креветки без предварительной термической обработки (варки) имеют больший выход фракций с диаметром частиц 0,1 мм и менее, чем антенны, предварительно прошедшие термическую обработку.Органолептическая оценка эмульсий с добавлением порошков из антенн креветки с различным диаметром частиц показала, что фракция порошка с диаметром частиц 0,2 мм ощущается вкусовыми органами осязания человека и отличается большей степенью тактильности и зернистости, тогда как более мелкий размер частиц уже практически неощутим в эмульсии. Кроме того, внесение порошка из антенн креветки способствовало приобретению эмульсией светло-розового оттенка и ярко выраженного креветочного вкуса и запаха. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что из антенн креветки, собранных после дефростации и мойки, получается больший выход порошка с диаметром частиц 0,1 мм и менее, который может быть использован в качестве вкусоароматической и минерально-белковой сухой добавки или как компонент эмульсии. Также подобный размер частиц обуславливает хорошие механические свойства порошка, такие как сыпучесть и отсутствие комковатости.Следующим этапом исследования являлись разработка рецептуры пищевого наполнителя, содержащей креветочный бульон и порошок из антенн креветки, проектирование жировой фазы добавки – купажа растительных рафинированных масел, обоснование содержания креветочного порошка, выступающего в качестве кальцийсодержащей вкусоароматической добавки, и соотношения водной и жировой фазы. Для изготовления пищевого наполнителя использовали в качестве водной фазы бульон, полученный после термической обработки креветки и процеженный для отделения твердых частиц. В качестве жирового компонента использовали спроектированный купаж растительных рафинированных масел. Растительные масла характеризуются высоким содержанием жирорастворимых витаминов, стеринов и незаменимых жирных кислот, в том числе омега-3 и омега-6 жирных кислот. Анализ жирнокислотного состава растительных масел показывает, что ни одно растительное масло в полной мере не обладает оптимальным соотношением жирных кислот, которое полностью отвечало бы физиологическим потребностям человека.В большинстве растительных масел содержание омега-3 жирных кислот значительно превышает омега-6, а коэффициент жирнокислотной сбалансированности масел довольно сильно различается. Так, оливковое масло характеризуется высоким содержанием мононенасыщенных жирных кислот, которые обуславливают его быстрое застывание при низких температурах, а льняное, наоборот, в своем составе содержит довольно много полиненасыщенных жирных кислот, в частности линоленовую омега-6 кислоту, но также имеет специфический вкус и аромат, что влияет на органолептические показатели готового продукта. Поэтому задачей проектирования купажа растительных масел являлось повышение содержания омега-6 жирных кислот, повышение коэффициента жирнокислотной сбалансированности.Оценка жирнокислотной сбалансированности растительных рафинированных масел представлена в табл. 5. Таблица 5Table 5Жирнокислотная сбалансированность рапсового, оливкового и льняного рафинированных маселFatty acid balance of refined rapeseed, olive and flaxseed oilsПоказательМасло рафинированноеКупажрапсовоеоливковоельняноеМасса ингредиента, г60,0019,0021,00100,00∑ НЖК1,802,992,166,95∑ МНЖК42,0012,713,7158,42∑ ПНЖК10,982,3015,0428,32Линолевая кислота (ω6)10,982,283,1616,42Линоленовая кислота (ω3) 0,000,0211,8511,87Арахидоновая кислота (ω6)0,000,000,000,00Коэффициент ЖК сбалансированности RL1–30,580,670,380,66Отношение ω3 / ω60,000,013,740,72  Представленный в табл. 5 купаж растительных масел подобран таким образом, что коэффициент жирнокислотной сбалансированности превышает 0,5 ед., в нем повышено содержание НЖК, МНЖК и ПНЖК по сравнению с рапсовым, оливковыми льняным растительными рафинированными маслами по отдельности. Из представленных в табл. 5 данных видно, что купаж имеет высокий коэффициент жирнокислотной сбалансированности – 0,66 ед. – и соотношение «омега-3 : омега-6» 0,72.Опытным путем была установлена доля порошка из антенн креветки в смеси. По результатам исследований образцы с содержанием порошка из антенн креветки в смеси 2,5 % и более отличались быстрым загустеванием, потерей текучести, повышенной липкостью и плохим формообразованием, т. к. при замешивании креветочный порошок быстро вступал в реакцию с альгинатом натрия (Е401) за счет наличия ионов кальция. Опытные образцы с содержанием порошка из антенн креветки в смеси менее 1,5 % характеризовались жидкой консистенцией, низкой прочностью продукта и продолжительным временем застывания (10–12 ч). Образец с массовой долей порошка из антенн креветки 2 % характеризовался текучестью, достаточной для перенесения замешанной эмульсии в формы, умеренной липкостью и хорошим формообразованием.Для обоснования соотношения водной и жировой фазы определялись органолептические характеристики образцов (табл. 6). Таблица 6Table 6Органолептические исследования соотношений водной и жировой составляющейOrganoleptic studies of fat and water component ratiosОбразецСоотношение«креветочный бульон : купаж масел»Органолептические свойства продукта№ 165 : 35Пищевой наполнитель имеет неоднородную жидкуюструктуру. При смешивании и хранении наблюдалосьпоявление капель жира на поверхности№ 270 : 30Смесь пищевого наполнителя имеет однородную жидкую густую структуру. После застывания консистенция плотная, однородная, равномерно розового цвета№ 375 : 25Смесь пищевого наполнителя имеет однородную жидкую густую структуру. После застывания консистенция плотная, однородная, равномерно розового цвета№ 480 : 20Пищевой наполнитель имеет водянистую структуру.При смешивании и хранении наблюдалось отделениеводной фазы на поверхности  Таким образом, соотношения «креветочный бульон : купаж масел» 70 : 30 и 75 : 25 позволяют получить пищевой наполнитель с однородной плотной консистенцией. Следовательно, оптимальное содержание в рецептуре креветочного бульона находится в диапазоне от 65,0 до 70,0 %, спроектированного купажа растительных масел – от 23,0 до 28,0 %. Обоснованная рецептура пищевого наполнителя представлена в табл. 7. Таблица 7Table 7Рецептура пищевого наполнителяFood filler recipeКомпонентМассовая доля, %Креветочный бульон65,0–70,0Купаж растительных рафинированных масел:23,0–28,0масло рапсовое рафинированное;16,8масло льняное рафинированное;5,9масло оливковое рафинированное5,3Порошок из антенн креветки2,0Альгинат натрия (Е401)4,9Пирофосфат тринатрия (E450 (II))0,1Выход100 Внешний вид пищевого наполнителя, приготовленного по рецептуре, указанной в табл. 7, представлен на рис. 2.   Рис. 2. Внешний вид пищевого наполнителя Fig. 2. The food filler appearance  Измерение структурно-механических характеристик пищевого наполнителя выполнено в рамках испытания ТРА (анализ профиля текстуры) на сжатие на текстурометре Brookfield CT3 [9]. Результаты измерения текстурного профиля образца представлены на рис. 3 и в табл. 8.  Рис. 3. Текстурный профиль пищевого наполнителяFig. 3. The textural profile of the food filler Таблица 8Table 8Структурно-механические характеристики пищевого наполнителяStructural and mechanical characteristics of the food fillerПоказательЗначениеТвердость, Н1,14 ± 0,06Адгезионные свойства, Н0,04 ± 0,01Эластичность0,42 ± 0,02Когезия0,69 ± 0,03Длина упругости, мм4,84 ± 0,24Разрушаемость, Н0,84 ± 0,04  Анализируя значения табл. 8 и рис. 3, можно сказать, что пищевой наполнитель имеет плотную упругую консистенцию, является эластичной, не липкой массой. Полученные данные коррелируют с органолептической оценкой консистенции продукта.Пищевой наполнитель с представленными реологическими характеристиками представляет собой добавку с выраженным ароматом и вкусом креветки характерного розового цвета и может быть использован для производства широкого ассортимента формованной рыбной продукции. ЗаключениеОбоснованы технологические параметры  получения порошка из антенн креветки, заключающиеся в использовании антенн, собранных после дефростации и мойки, высушенных при температуре 70 °С и скорости циркуляции воздуха 0,1 м/с до достижения массовой доли влаги 10 % и измельченных до размера частиц 0,1 мм. Разработана рецептура пищевого наполнителя, содержащего креветочный бульон и порошок из антенн креветки, характеризующегося следующими структурно-механическими показателями: твердостью (1,14 Н), невысокими адгезионными свойствами (0,04 Н) и разрушаемостью (0,84 Н), длиной упругости (4,84 мм).