Innovative approaches to processing meat, fish and seafood to improve the efficiency of agricultural production

Abstract

This study aimed to evaluate the effectiveness of innovative technological solutions in enhancing microbiological safety, maintaining quality, and promoting the efficient use of raw materials. Methods employed included high hydrostatic pressure, low-frequency ultrasonic treatment, active and modified-atmosphere packaging, and thermal treatment (including microwave treatment, boiling and blanching). Cultural, chromatographic, spectrophotometric and gravimetric methods were also used to analyse the quality and safety indicators of raw materials. High hydrostatic pressure was found to selectively inactivate microflora without causing significant protein denaturation. A level of 300 MPa was found to ensure the sanitary stabilisation of chilled products. Meanwhile, an intensified regime of 400 MPa for five minutes on gilthead seabream fillets reduced mesophilic aerobic microflora to 3.2 log CFU/g while preserving textural properties. For bivalve molluscs, the technologically significant level required for the complete separation of muscles from shells without mechanical intervention was found to be 310 MPa. The potential for intensification using low-frequency ultrasound at 25-40 kHz was calculated to provide controlled intensification of cavitation and mass transfer. Using a working frequency of 32.5 kHz for 15 minutes reduced the marinating time of fish fillets by 50-67% with no signs of structural destruction. A study of active packaging and a modified gas atmosphere revealed stabilisation of the physicochemical indicators over a storage period of 10 days: a moisture content of 65.6-68.9%, a reduction in pH to 6.59 and a water-binding capacity of 71.74%. This indicates preservation of the functional activity of the protein matrix. Drying of fish raw material made it possible to obtain a protein concentrate with a moisture content of 9-10% and a protein mass fraction of up to 66.7%; a water-binding capacity coefficient of 4.9 demonstrated the high hydration potential of the powder. Microwave treatment reduced microflora to 3.5-4.2 log while ensuring better nutrient preservation. Supercritical extraction was characterised by a lipid yield of up to 12-15% and a high-quality extract. The results may be used in the meat- and fish-processing industries to improve the safety, stability and efficiency of raw-material processing.

-

Метою дослідження була оцінка ефективності інноваційних технологічних рішень для підвищення мікробіологічної безпеки, підтримки якості та раціонального використання сировини. У дослідженні використано методи високого гідростатичного тиску, низькочастотної ультразвукової обробки, активного та модифікованого газового пакування, термічної обробки (мікрохвильова обробка, варіння, бланшування), а також культуральні, хроматографічні, спектрофотометричні та гравіметричні методи аналізу показників якості і безпечності сировини. Вплив високого гідростатичного тиску інтерпретовано як селективну інактивацію мікрофлори без вираженої денатурації білків. Було визначено, що рівень 300 МПа забезпечує санітарну стабілізацію охолодженої продукції, тоді як посилений режим 400 МПа × 5 хв для філе дорадо забезпечує зниження мезофільної аеробної мікрофлори до 3,2 log КУО/г зі збереженням текстурних властивостей. Для двостулкових молюсків технологічно значущим рівнем для повного відділення м’язів від панцира без будь-якого механічного втручання було 310 МПа. Були розраховані можливості інтенсифікації низькочастотним ультразвуком (25-40 кГц) для забезпечення контрольованої інтенсифікації кавітації та масообміну. Робоча частота 32,5 кГц та тривалість 15 хв забезпечили скорочення часу маринування рибного філе на 50-67 % без ознак структурного руйнування. Дослідження активної упаковки та модифікованої газової атмосфери виявило стабілізацію фізико-хімічних показників протягом 10 днів зберігання: вміст вологи 65,6-68,9 %, зниження pH до 6,59, водозв’язуюча здатність 71,74 %, що свідчить про збереження функціональної активності білкової матриці. Сушіння рибної сировини дозволило отримати білковий концентрат з вмістом вологи 9-10 % та масовою часткою білка до 66,7 %, коефіцієнт водозв’язуючої здатності 4,9 показав високий гідратаційний потенціал порошку. Мікрохвильова обробка забезпечила зниження мікрофлори до 3,5-4,2 log із кращим збереженням нутрієнтів. Суперкритична екстракція характеризувалася виходом ліпідів до 12-15 % та високою якістю екстракту. Результати можуть бути використані в м’ясо та рибопереробній промисловості для підвищення безпеки, стабільності та ефективності процесів переробки сировини.