close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка технологии производства многокомпонентных функциональных продуктов питания на основе плодового сырья.

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ДРОФИЧЕВА Наталья Васильевна
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ
ПЛОДОВОГО СЫРЬЯ
Специальность: 05.18.01– технология обработки, хранения и
переработки злаковых, бобовых культур,
крупяных продуктов, плодоовощной
продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2013
2
Работа выполнена в Государственном научном учреждении СевероКавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и
виноградарства
Российской
академии
сельскохозяйственных
наук
(ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии)
Научный руководитель:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Причко Татьяна Григорьевна
Официальные оппоненты: Донченко Людмила Владимировна
доктор технических наук, профессор,
НИИ «Биотехнологии и сертификации качества
пищевой продукции» ФГБОУ ВПО «Кубанский
государственный аграрный университет»,
директор
Гугучкина Татьяна Ивановна
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии,
заведующая научным центром виноделия
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет»
Защита состоится «04» июля 2013 г. в 1300 часов на заседании
диссертационного совета Д 006.056.01 в Государственном научном учреждении
Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства
и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу:
350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного
научного
учреждения
Северо-Кавказского
зонального
научноисследовательского института садоводства и виноградарства Российской
академии сельскохозяйственных наук.
Автореферат разослан «___» июня 2013 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью
организации, просим направлять учёному секретарю диссертационного совета
по адресу: 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39, тел./факс 8(861)257-57-02,
E-mail: kubansad@kubannet.ru
Учёный секретарь
диссертационного совета,
кандидат с.-х. наук
В.В. Кудряшова
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований. Главной стратегией Государственной
политики в области здорового питания на период до 2020 года является
масштабное производство натуральных продуктов, удовлетворяющих
суточную потребность в углеводах, белках и жирах в соответствии с
медицинскими требованиями. Учитывая, что сырьё растительного
происхождения имеет многокомпонентный состав и обладает полезными
свойствами для человека, целесообразно его использование в технологии
производства функциональных продуктов питания целенаправленного
физиологического действия. Пищевое сырьё растительного происхождения
постоянно изучают учёные разных стран мира. Большой вклад в изучение
растительного плодового сырья, его использования в консервной
промышленности внесли Ф.В. Церевитинов, А.А. Колесник, В.Л. Кретович,
Л.В. Метлицкий, А.Ф. Фан-Юнг, Е.П. Широков, А.Л. Фельдман, Е.П. Франчук,
Ю.Г Скорикова, Р..И. Шаззо, Л.В. Донченко и др. Разработка функциональных
продуктов питания нового поколения является инновационным направлением в
пищевой промышленности, имеющим важное практическое значение и
социальную эффективность.
Целью исследований является теоретическое обоснование и разработка
технологии производства многокомпонентных функциональных консервов на
основе плодового сырья.
Задачи исследований:
- исследовать сорта семечковых, орехоплодных и редких культур, как
источники биологически активных ингредиентов для производства
функциональных продуктов питания;
- произвести сравнительную оценку технологических свойств плодов
исследуемых культур с учётом сортовых особенностей;
- оптимизировать технологические приёмы переработки плодового сырья;
- разработать многокомпонентные рецептурные композиции новых видов
консервов функционального назначения;
- разработать технологические схемы
производства
новых
видов
консервов;
- разработать и утвердить технологические инструкции и технические
условия на новые виды консервов функционального назначения.
4
Основные положения, выносимые на защиту:
- оптимизированы технологические параметры переработки плодового сырья
с использованием биотехнологических процессов;
- технологически значимые сорта плодов семечковых, орехоплодных и
редких культур с высоким содержанием биологически активных веществ;
- новые виды функциональных продуктов питания целенаправленного
физиологического действия.
Научная новизна исследований. Раскрыты закономерности формирования
качества плодов различных сортов яблони разных сроков созревания, а также
кребов, айвы японской (хеномелиса), облепихи и ореха грецкого произрастающих
в условиях юга России, как источники сахаров, кислот, витаминов (С, Р, Е,
β-каротина), минеральных веществ, полифенолов, аминокислот, имеющие важное
значение в технологии производства функциональных продуктов питания;
оптимизированы технологические параметры переработки плодового сырья с
использованием ферментов нового поколения, позволяющие стабилизировать
структуру нектаров; установлены технологические закономерности влияния
степени измельчения айвы японской, обеспечивающие максимальную экстракцию
биологически активных веществ; разработана математическая модель расчёта
оптимального рецептурного состава консервов, учитывающая специфику
проектирования многокомпонентных сбалансированных продуктов питания;
научно обоснован рецептурный многокомпонентный состав новых видов
консервов функционального назначения.
Практическая значимость работы. Предложены производству перечень
технологичных сортов яблок, ореха грецкого, облепихи, айвы японской с высоким
содержанием сахаров, кислот, витаминов и минеральных веществ, позволяющих
снизить норму расхода сырья и вспомогательных материалов; разработана
технологическая схема и произведен подбор оборудования для производства
новых
видов
консервов.
Разработаны
рецептурные
композиции
многокомпонентных функциональных продуктов питания, апробированы и
внедрены на предприятия ООО «Кубснаб» и ЗАО фирма «Агрокомплекс».
Экономический эффект от внедрения функционального продукта составил от
8660 до 12560 рублей за тубу. Предложены производству технологические
инструкции и технические условия на новые виды консервной продукции
функционального назначения из плодового сырья: «Фитонектар «Здоровье»
(ТУ 9163-001-00668034-2012); «Плоды дроблёные «Кладовая витаминов»
5
(ТУ 9163-012-00668034-2013), «Нектар «Энергия» (ТУ 9163-014-00668034-2013).
Подана заявка на изобретение № 2013116406.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы
доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях: ученого совета
ГНУ СКЗНИИСиВ (2007 - 2013); Международной научно-практической
конференции «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки
плодов и ягод» (г. Краснодар, 2010); IV Всероссийской научно-практической
конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного
комплекса» (г. Краснодар, КГАУ, 2010); Международной научно-практической
конференции, посвящённой 80-летию со дня образования СКЗНИИСиВ
(г. Краснодар, 2011); Международной научной конференции «Роль отрасли
плодоводства в обеспечении продовольственной безопасности и устойчивого
экономического роста» (пос. Самохваловичи, 2011); I-ой Всероссийской научнопрактической конференции молодых ученых и аспирантов «Научное обеспечение
инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и
пищевой продукции» (ГНУ ВНИИТТИ, 2012); IV Международной дистанционной
научно-практической конференции молодых учёных «Параметры адаптивности
многолетних культур в современных условиях развития садоводства и
виноградарства» (г. Краснодар, 2012). Инновационный проект «Новые
многокомпонентные функциональные продукты на основе натурального
плодового сырья» отмечен золотой медалью лауреата ВВЦ и Почётной грамотой
(Москва, 2011). За участие в работе на I-ой Всероссийской научно-практической
конференции молодых ученых и аспирантов «Научное обеспечение
инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и
пищевой продукции» ГНУ ВНИИТТИ получена Почётная грамота (г. Краснодар,
2012). В 2012 г. научная работа «Разработка многокомпонентных
функциональных продуктов питания на основе натурального плодово-ягодного
сырья лечебно–профилактического назначения» профинансирована программой
У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11
научных работах общим объёмом 4.42 п.л., из них 3 - в изданиях, определенном
ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения,
литературного обзора, 3 глав исследований, выводов, рекомендаций
6
производству, списка используемой литературы, содержащего 127 отечественных
и 15 зарубежных авторов, приложения. Работа изложена на 132 страницах,
содержит 35 таблиц и 59 рисунков.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Введение. Обоснована актуальность научной работы на современном этапе,
определены цель и задачи исследований, обозначена научная новизна,
практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.
Условия, объекты и методы проведения исследований. Работа выполнена
в ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии в 2008 - 2013 гг. Варианты опытов,
исследуемые сорта и алгоритм исследований представлены на рисунке 1.
Рисунок
1
-
Алгоритм
исследований
функциональных продуктов питания
по
разработке
технологий
7
Объекты исследований, изучаемые в технологии производства
функциональных многокомпонентных продуктов питания на основе плодового
сырья представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Объекты исследования
№
п/п
Объекты
исследования
Проведение исследований
технологические
биохиприёмы
мич.
измельферменанализы
чение
тирование
Разработка новых видов консервов
«Плоды
«Фито«Нектар
дроблёные
нектар
«Энергия»
«Кладовая
«Здоровье»
витаминов»
Яблоня
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Вадимовка
Хуторянка
Алёнушкино
Слава
Победителям
Талисман
Зори Кубани
Уэлси
Голден БИ
Флорина
Айдаред
Самородок
Прикубанское
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Орех грецкий
13
14
15
16
Дачный
Надежда
Пелан
Заря Востока
+
+
+
+
17
18
19
Гибрид 2-12/18
Гибрид 2/8
Ранетка
кубанская
Ранетка крупная
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Кребы
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Дончанка
Морячка
Сюрприз
Балтики
Э.ф. желтоплод.
Яблочная
Признание
Крупноплодная
Урожайная
Овальная
Гибрид КК-10
Гибрид КК-11
+
+
+
+
+
Облепиха
+
+
+
+
Айва японская
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
8
Отбор проб плодов яблони, кребов производился в ЗАО ОПХ
«Центральное» (г. Краснодар); плоды айвы японской – в ОАО КСП
«Светлогорское» (г. Абинск); плоды облепихи - на ГНУ Крымской опытной
станции СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии.
Биохимические исследования плодового сырья проводились в
аккредитованной испытательной лаборатории хранения и переработки
плодов и ягод ГНУ СКЗНИИСиВ общепринятыми методами: растворимые
сухие вещества – рефрактометрически по ГОСТ 28562-90; общая
кислотность – титриметрически по ГОСТ 25999-83; сахар (общий,
инвертный) – колориметрически по ГОСТ 8756.13-87; Д-глюкоза,
Д-фруктоза – колориметрически по ГОСТР 51440-99; фракционный состав
органических кислот – на «Капель 103»; витамин С – йодометрически по
ГОСТ 24556-89; витамин Р – фотометрически (в модификации
Л.И. Вигорова); витамин Е – фотометрически по ГОСТ 30627.2-98; витамин
РР – колориметрически по ГОСТ Р 50479-93; β-каротин – фотометрически
по
ГОСТ
2756.22-80;
содержание
полифенолов,
антоцианов,
лейкоантоцианов – фотометрически (в модификации Л.И. Вигорова);
пектиновые вещества – карбазольным по методу В.В. Сапожниковой;
аминокислотный состав – на «Капель 105»; минеральные вещества –
пламенной фотометрии (ГОСТ Р 51429); ненасыщенные жирные кислоты –
хроматографически по ГОСТ Р 52677-2006; ароматические вещества – на
приборе «Кристалл 2000М»; йод – инверсионно-титриметрически по методу
Глущенко и Миненковой; определение природных антиоксидантов –
хроматографически по методу А.Я. Яшина; дегустационная оценка – по
ГОСТ 8756.1-79.
Математическая обработка результатов производилась при помощи
методики статистической обработки экспериментальных данных путем
парной и множественной корреляции (по Доспехову) с использованием
компьютерной программы МS Exсel и STATISTIKA 6.0. Моделирование
рецептурных композиций новых видов многокомпонентных консервов
функционального назначения осуществлялось на основе составления
балансовых уравнений и математических моделей позволяющих
регулировать изменения химического состава разрабатываемого продукта, в
зависимости от соотношения и массовой доли используемых сырьевых
компонентов.
9
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования
биохимические
показатели
качества
плодов
используемых в технологии производства функциональных продуктов
питания
Яблоня. Учитывая, что яблоки являются основным плодовым сырьем,
используемым в переработке, были изучены качественные показатели плодов с
учетом сортовых особенностей и сроков созревания. Сорта яблок летнего срока
созревания отличаются невысоким содержанием сухих веществ (10,6-12,5 %),
сахаров (7,6-9,0 %), высокой кислотностью (0,6-0,8 %) при сахаро-кислотном
индексе – 11,5-13,0. Высокое содержание аскорбиновой кислоты (до
8,1мг/100г) и Р-активных веществ (до 92,7 мг/100г) в плодах яблони летнего
срока созревания представляют интерес при использовании этих сортов в
переработке. Особенностью осенних сортов яблок является довольно высокое
содержанием сухих веществ (12,0-14,0 %) и сахаров (8,6-9,9 %), что на 20 %
выше в сравнении с летними и зимними сортами.
Яблоки зимнего срока наиболее чаще используются для переработки, так
как период созревания их более растянут, объемы производства значительно
больше, а технологические свойства - наиболее разнообразны. Из изученных
нами сортов позднего срока созревания необходимо выделить Прикубанское,
Самородок, Айдаред, Голден Би, Флорина, как сорта с высоким содержанием
сахаров, кислот, витаминов, пектина, разнообразным набором аминокислот и
ароматических веществ, формирующих пищевую ценность, вкусовые качества
и лечебные свойства функциональных продуктов питания (таблица 2).
Таблица 2 – Показатели качества плодов яблони зимнего срока созревания
(2008-2012 гг.)
Сорта
Сухие
Сахара, Кислотность,
С/к
вещества, %
%
%
индекс
Айдаред
12,5
8,9
0,62
14,6
Голден Би
15,2
10,6
0,54
20,7
Флорина
14,5
10,1
0,53
19,5
Прикубанское
15,6
10,9
0,57
19,1
Самородок
14,3
10,0
1,48
7,0
Витамины, мг/100г
С
Р
6,5
94,2
9,2
94,6
8,6
89,0
12,6
118,0
15,8
261,0
По комплексу витаминов С и Р выделяется сорт Самородок (15,8 и
261,0 мг/100г соответственно).
10
Кребы (ранетки). Учитывая широкое распространение односортных
садов, в которых опылителями культурной яблони выступают кребы,
целесообразно изучение пищевой и лечебной ценности ранеток. Плоды кребы
являются высокими источниками сухих веществ (до 24,5 %), сахаров (13,017,2 %), что в 2 раза больше, чем в плодах культурных сортов яблони
(Айдаред).
Другой особенностью кребов является высокое содержание органических
кислот (до 1,0 %), Р-активных веществ (408,0 мг/100г), полифенольных веществ
(860 мг/100г), что и обуславливает интерес по испытанию плодов в технологии
производств функциональных продуктов питания (рисунок 2).
мг/100г
860
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
408
304
катехины
лейкоантоцианы
общие
полифенолы
Рисунок 2 - Полифенольный состав плодов кребов (сорт Ранетка кубанская)
Айва японская (хеномелис). Изучение качественных показателей айвы
японской, которая практически несъедобна в свежем виде, показало, что плоды
обладают большим набором функционально значимых ингредиентов. Айве
японской характерно максимальное из плодов исследуемых культур
содержание органических кислот, которое достигает 6,8 %, представленных
яблочной, лимонной и янтарной кислотами. Большим потенциалом повышения
физиологической значимости плодов для использования в технологии
производства функциональных продуктов питания является высокое
содержание полифенольных веществ, в том числе до 400,0 мг/100г
лейкоантоцианов и свыше 40,0 мг/100г флавонолов. Плоды айвы японской
являются также высоким источником витамина С - до 150,0 мг/100г, что в 8-10
раз больше, чем в яблоках. Содержание витамина Р в плодах обусловлено
сортовыми особенностями и варьирует от 200,0 до 450,0 мг/100г (рисунок 3).
витамин Р, мг/100г
11
Рисунок 3 - Содержание витамина Р в плодах айвы японской (2009-2012гг)
Из 8 обнаруженных аминокислот в плодах айвы содержатся 4 незаменимых
аминокислоты: метионин, треонин, валин, триптофан (рисунок 4).
Рисунок 4 – Содержание аминокислот в плодах айвы японской (сорт Признание)
Облепиха. Исследование химического состава плодов облепихи показало,
что накопление растворимых сухих веществ варьирует в зависимости от
сортовых особенностей от 8,2 % (Дончанка) до 9,4 % (Сюрприз Балтики).
Фракционный состав сахаров представлен в основном глюкозой и фруктозой
при явном преобладании фруктозы, количество которой варьирует от 3,1 %
(Морячка, Дончанка) до 4,0 % (Сюрприз Балтики) (рисунок 5).
12
Сахароза
16,2%
Глюкоза
35,0%
Фруктоза
48,8%
Рисунок 5 – Процентное соотношение сахаров в плодах облепихи (сорт Морячка)
Кислотность облепихи формируется в основном яблочной кислотой (до
80,0 % от общего содержания), а также лимонной (до 15,0 %), янтарной (до 3,5 %)
и молочной кислотами (до 1,5 %). Установлено, что витаминный комплекс плодов
облепихи, представлен как водорастворимыми витаминами, так и
жирорастворимыми - Е и провитамин А (β – каротин), что подчеркивает большое
преимущество плодов облепихи перед плодами других культур, причем
содержание витаминов находится на достаточном высоком уровне (рисунок 6).
7,8
мг/100г
8
6,8
7
7
6
2,9
4
2
2,5
1,9
2
0
Е
β – каротин
Дончанка
Морячка
Сюрприз Балтики
Элитная форма желтоплодной
Рисунок 6 – Содержание витамина Е и β-каротина в плодах облепихи, 2012
В плодах облепихи в зависимости от сортовых особенностей обнаружено
47,5-186,6 мг/100г аскорбиновой кислоты; 6,8-7,8 мг/100г общих токоферолов;
13
0,3-0,6 мг/100г никотиновой кислоты; 1,9 мг/100 г β – каротина. Установлено, что
витамин Е представлен α – токоферолами (до 76,0 % от общего содержания, сорт
Дончанка) и β – токоферолами (до 24,0 %), общим свойством которых является не
только витаминная (α–токоферолы), но и антиоксидантная активность
(β-токоферолы). Усиливают антиоксидантную активность плодов облепихи также
обнаруженные оксикоричные и фенилкарбоновые кислоты, среди них – оротовая
(0,8 мг/100 г), кофейная (0,4 мг/100 г), галловая (0,12 мг/100 г). Установлено, что в
плодах облепихи содержится 13 аминокислот (99,9 мг/100г), в т.ч. 6 незаменимых
(лейцин, треонин, валин, лизин, фенилаланин, триптофан), что составляет более
70 % от их общего количества. Плоды облепихи являются важным источником
ненасыщенных жирных кислот - пальмитиновой (30,4 %), олеиновой (35,4 %),
пальмитолеиновой (17,1 %), содержание которых выше, чем в сое (11-13%),
подсолнечнике (4-6 %), рапсе (2-4 %).
Грецкий орех. Установлено, что сроки созревания ореха грецкого
обусловлены погодными условиями вегетационного периода. Так в 2009 - 2011г
уборку ореха для переработки в молочной зрелости проводили 10-15 июня.
Погодные условия весны 2012г способствовали более быстрому созреванию
ореха, для переработки сбор был проведен 23 мая. Сравнивая уровни
содержания аскорбиновой кислоты в разные годы, необходимо отметить, что
жаркая весна 2012г способствовала значительному снижению в содержания
витамина С (до 1000 мг/100г), что на 300 мг/100г ниже в сравнении с 2011г.
Выявлено, что плоды ореха грецкого в молочной зрелости имеют самые
высокие показатели по содержанию витамина С, что обусловлено сортовыми
особенностями и достигает 1330,1 мг/100г (Заря Востока) и обеспечивает им
высокую антиоксидантную активность – 1707,0 мг/100г (таблица 3).
Таблица 3 – Качественные показатели ореха грецкого в молочной зрелости
Биохимические показатели
качества
Сухие вещества, %
Кислотность, %
Витамин С, мг/100г
Витамин Р, мг/100г
Лейкоантоцианы, мг/100г
Общие полифенолы, мг/100г
Антиоксидантная активность,
мг/100г
Дачный
37,7
0,9
1059,9
127,4
163,8
316,6
1289,5
Сорта ореха грецкого
Пелан
Надежда Заря Востока
34,5
35,4
35,9
1,1
1,0
0,9
1181,1
1248,0
1330,1
134,3
163,1
174,7
141,1
149,1
171,3
331,8
227,8
348,2
1475,7
1668,3
1707,0
14
В качестве источника биологически активных веществ представляет
интерес околоплодник вызревшего ореха, в котором содержание витамина С
достигает 800мг/100г, йода (3,8 мгк/100г), калия - 268,4 мг/кг, натрия - 47,0
мг/кг, кальция - 15,4 мг/кг, магния - 21,0 мг/кг). Из исследованных сортов
большое содержание биологически активных веществ отмечено у сортов Заря
Востока и Надежда. Околоплодник ореха грецкого является также высоким
источником минеральных веществ - калия, кальция и особенно йода.
Таким образом, проведенные исследования качественных показателей
плодов различных культур позволили выделить сорта с высокими показателями
качества по содержанию сахаров, кислот, витаминов, минеральных веществ,
полифенолов, которые рекомендованы в качестве сырья для консервной
промышленности и использованы при разработке рецептурных композиций
функциональных продуктов питания с лечебно-профилактическим назначением.
Оптимизация технологических параметров переработки плодового
сырья. При оптимизации параметров переработки яблок учитывались
технологические свойства сырья. Не каждый сорт яблок, имеющий хорошие
вкусовые качества, может быть рекомендован для производства сока, что
связано с сочностью плодов, нормой расхода сырья на тонну готовой
продукции, а, соответственно, и себестоимостью готового продукта (таблица 4).
Таблица 4 - Влияние сортовых особенностей яблок на норму расхода
сырья при получении сока, 2011
Сорт яблок
Аленушкино
Вадимовка
Хуторянка
Зори Кубани
Талисман
Айдаред
Флорина
Самородок
Прикубанское
Содержание
Отходы и
Рецептура,
сухих веществ,
потери, %
кг/т
%
Сорта летнего срока созревания
12,6
42,0
877
13,5
38,0
759
12,0
40,0
885
Сорта осеннего срока созревания
14,0
40,0
822
13,0
42,0
847
Сорта позднего сорта созревания
13,5
40,0
815
15,0
39,0
813
15,5
40,0
957
13,5
50,0
787
Норма расхода
сырья,
кг/т сока
1429
1223
1497
1344
1460
1358
1332
1261
1574
15
Степень извлечения сока при прессовании обусловлена не только физикохимическими показателями, но особенностями строения ткани различных
сортов яблок. Поэтому некоторые сорта яблок, несмотря на высокое
содержание сухих веществ, имеют низкий выход сока, в связи с чем не могут
быть рекомендованы для производства соков. Минимальная норма расхода
сырья при переработке яблок летнего срока созревания – Вадимовка (1223 кг/т)
и зимнего – Самородок (1261 кг/т) позволяет рекомендовать эти сорта для
производства сока. Для получения пюре, используемого в технологии
производства функциональных продуктов питания, экономически выгодно
использовать яблоки сортов Прикубанское и Флорина, обеспечивающие
получение пюре с высоким содержанием пектина, сахаров, витаминов,
минеральных веществ.
Влияние технологических параметров переработки сырья на
содержание биологически активных веществ в консервной продукции. Как
вспомогательное сырьё в технологии производства функциональных продуктов
питания использовалось мало технологичное (плотная кожица, твёрдая мякоть)
с точки зрения переработки сырьё - плоды айвы японской. Исследовались
разные способы измельчения плодов айвы японской (сорт Признание) –
крупное (2,0 – 3,0 мм) на дробилке ВДР-5 и мелкое (0,5 – 1,0 мм) - на
кавитаторе-дезинтеграторе. Установлено, что более интенсивное измельчение
сырья позволило увеличить экстракцию биологически активных веществ
(витамин С 58,0 - 63,0 мг/100г, витамин Р 397,0 – 405,0 мг/100г) в готовом
продукте и сократить его отходы.
Выявлено, что для более быстрого разрушения твердой структуры плодов
айвы японской и соответственно, увеличения выхода питательных веществ,
применение ферментативной обработки дробленой массы ферментным препаратом
Фруктоцим П6-Л эффективно. Ферментный препарат способствует нарушению
структуры полисахаридов айвы японской, что обеспечивает увеличение в готовом
продукте содержания сахаров, в частности глюкозы, сахарозы.
Наблюдалось также увеличение выхода сока, которое варьировало в
зависимости от сортовых особенностей
используемой концентрации ферментного
айвы, времени действия и
препарата. Установлено, что
проведение ферментации измельченной массы айвы японской в течение 4 часов
при 10% концентрации фермента Фруктоцим П6-Л способствовало увеличению
выхода сока на 28 % (рисунок 7).
16
вы х од с ока , мл
66
65
64
63
62
61
60
59
3
58
тр
к он
2
ь
ол
1,5
1
2
1
3
0,5
4
время ферментации, ч
6
кол-во
внесённого
препарата,
мл
Рисунок 7 - Влияние концентрации препарата Фруктоцим П 6-Л и времени
ферментации на выход сока из плодов айвы японской
Выявлено, что для изготовления консервов функционального назначения с
использованием плодов облепихи эффективен ферментный препарат Тренолин
Маш ДФ,
являющийся высокоактивным, пектиназным комплексом,
способствует снижению вязкости коллоидов, ускоряет самоосветление и
улучшает свойства готового продукта. Наименьшая вязкость коллоидов
наблюдалась после обработки измельченного сырья из плодов облепихи 15 %
раствором ферментного препарата Тренолин Маш ДФ в течение 6 часов.
Установлено, что ферментный препарат Тренолин Маш ДФ способствует также
увеличения выхода витаминов (витамин С 114,4 – 145,6 мг/100г, витамин Р
405,0 – 420,2 мг/100г), экстракции ароматических веществ (до 179,4 мг/100г),
представленных различным составом и количеством спиртов, ароматических
альдегидов и эфиров. Оба ферментных препарата позволили повысить
функциональную значимость консервов из плодового сырья.
Разработка
и
моделирование
рецептурных
композиций
многокомпонентных функциональных продуктов питания. Моделирование
новых видов многокомпонентных функциональных консервов с лечебнопрофилактическим назначением проводили путем обогащения яблочного сока
(основного ингредиента рецептурной композиции) биологически активными
17
веществами из выделенного сырья с высокими биохимическими показателями
по содержанию углеводов, белков, повышающих пищевую ценность;
витаминов С, Р, РР, β-каротина, полифенольных веществ (антоцианов,
флавонолов, катехинов, дубильных веществ), придающих лечебнопрофилактические свойства готовой продукции.
При моделировании рецептурной композиции нового вида консервов
«Фитонектар «Здоровье» основной ингредиент - сок яблочный с мякотью (сорт
Вадимовка) был обогащен гомогенизированной массой пюре из плодов ореха
грецкого в молочной зрелости и плодов айвы японской, что в комплексе
позволило придать функциональную значимость продукту, улучшить вкусовые
качества, усилить комплекс минеральных, ароматических веществ, а также
придать готовому продукту целенаправленную физиологическую значимость
для организма человека, увеличив содержание природных антиоксидантов до
209,9 мг/100г. Установлено, что многокомпонентный функциональный напиток
«Фитонектар «Здоровье» (ТУ 9163-001-00668034-2012) обеспечивает
потребность организма на 50% от суточной нормы витаминами С и Р, на 60 %
полифенолами и йодом (таблица 6).
Таблица 6 – Химические показатели качества компонентов, входящих в
рецептурную композицию консервов «Фитонектар «Здоровье»
Химические
показатели консервов
Витамин С, мг/100г
Витамин Р, мг/100г
Полифенолы, мг/100г
Пектин, %
Калий, мг/100г
Натрий, мг/100г
Кальций, мг/100г
Магний, мг/100г
Йод, мкг/100г
Регулярное
Яблоки
(80%)
4,4
20,2
70,0
0,8
71,5
8,3
8,2
3,2
-
употребление
100г
Орех грецкий
(2%)
684,0
50,2
357,0
2,8
34,5
23,6
8,6
24,8
6,2
консервов
Айва
(18%)
8,2
29,8
112,0
0,5
107,0
6,7
15,4
7,4
-
«Фитонектар
«Здоровье»
оказывает целенаправленное физиологическое действие на организм, а также
позволяет восполнить суточную потребность в минеральных веществах:
кальция - на 16 %, калия - на 26 %, магния - на 17 % и натрия - на 8 %.
Результаты дегустационной оценки консервов «Фитонектар «Здоровье»
показали более высокие баллы в сравнении с контролем при оценке вкуса,
18
аромата, консистенции продукта, внешнего вида, что позволило получить
новому виду консервов общую дегустационную оценку 4,9 балла (рисунок 9).
вкус
4,8
4,6
4,4
4,2
4
3,8
общая оценка
внешний вид
консистенция
аромат
Фитонектар
контроль (сок яблочный)
Рисунок 9 - Дегустационная оценка консервов «Фитонектар «Здоровье»
Функциональная направленность консервов «Плоды дробленые «Кладовая
витаминов» (ТУ 9163-012-00668034-2013)
получена за счет оптимального
сочетания ингредиентов в рецептуре (таблица 5).
Таблица 5 - Химический состав консервов «Плоды дробленые «Кладовая витаминов»
Наименование
ингредиента
Рецептура
%
Содержание
йод,
витамины,
полипектин,
%
мкг/100г
мг/100 г
фенолы
мг/100г
С
Р
Яблоки (Прикубанское), Х1
45
12
100,0
200,0
0,8
Айва японская, Х2
5
80,0 200,0
400,0
1,5
Земляника, Х3
30
66,8
92,2
110,0
0,9
Орех грецкий Х4
5
100,0 80,0
115,0
0,4
1,5
Унаби, Х5
5
50,0
25,0
150,0
2,6
Сахар, Х6
10
витамин С Υ= 0,12Х1+ 0,8Х2+ 0,66Х3 + 1,0Х4 + 0,5Х5 = 36,9мг/100г
витамин Р
Υ= 1,0 Х1+ 2,0Х2+ 0,92Х3 + 0,8Х4 + 0,25Х5 = 87,8 мг/100г
полифенолы Υ= 2,0Х1+ 4,0Х2+ 1,1Х3 + 1,15Х4 + 1,5Х5 = 156,3 мг/100г
пектин
Υ= 0,08Х1+0,15Х2+0,09Х3+0,04Х4 +0,26Х5 = 1,4 мг/100г
При разработке нового вида консервов в качестве дополнительных
ингредиентов к основному сырью, добавлены дробленые плоды айвы японской,
пюре из ягод земляники, экстракт из вызревшего околоплодника ореха грецкого,
порошок из плодов унаби. Обогащающие компоненты позволили увеличить
содержание витаминов, пектина, полифенолов, йода и придать функциональную
значимость
готовому
продукту.
Суммарное
содержание
природных
19
антиоксидантов в 100 г готового продукта составляет 282,4 мг/100г. Прием
продукта в количестве 100 г полностью удовлетворяет суточную потребность в
витамине Р, полифенолах и пектине, 60 % - в витамине С и 35 % - потребность
йода, что положительно отражается на иммунитете человека и повышает
биологическую ценность функциональным многокомпонентным консервам.
Техническим результатом при разработке нового вида функциональных
многокомпонентных консервов «Нектар «Энергия» является: повышение
пищевой
ценности
готового
продукта
за
счет
использования
только
натурального, с учетом сортовых особенностей сырья, позволяющим повысить
работоспособность человека. Основными обогащающими компонентами в
рецептуре
консервов
«Нектар
«Энергия»
(ТУ
9163-014-00668034-2013)
являлось пюре из плодов облепихи, кребов и айвы японской, введённые в
яблочный сок (сорт Самородок). Лечебные свойства консервам придают
полифенолы, витамины, где суммарное содержание природных антиоксидантов
в 100г готового продукта составляет
252,9 мг/100г, что на 100 % восполняет
суточную потребность организма в витамине Р, полифенольных соединениях и
пектине, а так же на 50% в витаминах Е, РР. Установлено, что пищевая
ценность консервов «Нектар «Энергия» - обусловлена содержанием белков,
углеводов и жиров (70,4 ккал) (таблица 7).
Таблица 7 – Калорийность консервов «Нектар «Энергия»
Наименование
ингредиентов
Массовая доля
АминоОбщий
Жиры
ингредиента в кислоты, % сахар, %
(растительного
рецептуре, %
происхождения), %
Яблоки, Х1
60
0,005
10,0
Айвы японская, Х2
5
0,03
3,1
Облепиха, Х3
5
0,08
8,2
9,9
Кребы, Х4
10
0,009
14,7
Сироп, Х5
20
40,0
Расчёт: по белку: Y =0,005X1 +0,03Х2 +0,08Х3+ 0,009Х4 = 0,094
по углеводам: Y = 10,0Х1+ 3,1Х2+ 8,2Х3+ 14,7Х4+ 40,0Х5 = 16,0
по жиру: Y = 9,9Х3 = 0,49
Y, ккал = 65,9+4,5 = 70,4
Изготовление консервов «Нектар «Энергия» производили по технологической
схеме, предусматривающую инспекцию плодов, мойку, дробление и смешивание с
другими компонентами (рисунок 10).
20
1 - роликовый транспортер; 2 - вентиляторная моечная машина; 3 - элеватор “Гусиная
шея”; 4 – дисковая дробилка; 5 – шнековый пресс; 6 – насос; 7 - сепаратор; 8 – сборник; 9 –
ленточный транспортер; 10 – наполнитель; 11 – закаточная машина; 12 - автоклавная
корзина; 13 – автоклав; 14 – монорельс; 15 – гидроподъёмник; 16 - подлакировочная
машина; 17 - этикетировочная машина; 18 - емкость для ферментации; 19 – протирочная
машина; 20 – вакуумаппарат; 21 – подготовка айвового сиропа; 22 – подготовка тары.
Рисунок 10 - Аппаратурно-технологическая
многокомпонентных консервов «Нектар «Энергия»
схема
производства
Экономическое обоснование использования плодового сырья для
производства функциональных продуктов питания. Экономический эффект
при производстве функциональных продуктов питания обеспечивается за счет
оптимизации технологических процессов с применением
нового
технологического оборудования (кавитатора-дезинтегратора) при измельчении
сырья,
новых
ферментных
препаратов,
позволяющих
ускорить
технологический процесс, увеличить эффективность экстракции биологически
активных веществ, а также сократить энергозатраты. Высокоэффективным
решением является также применение плодов семечковых, редких культур с
высоким содержанием сахаров, что позволяет снизить норму расхода сырья и
материалов при производстве 1 тубы консервов. Коммерциализация
разработанных функциональных продуктов будет высокой, т.к. это
принципиально новые многокомпонентные консервы из натурального сырья,
обеспечивающие прибыль от 8660 до 12560 рублей на 1 тубе.
21
ВЫВОДЫ
1. Экспериментально и теоретически обосновано влияние в технологии
производства многокомпонентных продуктов питания качества используемого
сырья семечковых, редких и орехоплодных культур, что позволяет придать
готовому продукту функциональную значимость за счет высокого содержания
витаминов, аминокислот, пектина, моносахаров (глюкозы, фруктозы),
минеральных веществ.
2. Установлено, что яблоки сортов Прикубанское, Самородок являются
высокотехнологичным сырьем для производства функциональных продуктов
питания и высоким источником сахаров (13,5-14,5 %), кислот (1,0-1,2 %),
витамина С (до 15,8 мг/100г) и Р-активных веществ (до 261,0 мг/100г).
3. Обосновано, что плоды кребов представляют интерес в переработке как
высокий источник сухих веществ (до 24,5 %), сахаров (13-17,2 %), что в 1,5 – 2
раза больше, чем в плодах культурных сортов яблони, а также кислот (до 1,0 %),
Р-активных веществ (до 408,0 мг/100г), полифенольных веществ (до 860 мг/100г).
4. Впервые изучены с учётом сортовых особенностей и зоны произрастания
плоды айвы японской, обладающие высокой функциональной значимостью
ингредиентов: органических кислот (6,8 %) (представленных яблочной, лимонной
и янтарной кислотами); витаминов (С до 150,0 мг/100г, Р-активных до
300,0 мг/100г), что в 10 - 15 раз больше, чем в яблоках; полифенолов (до
400,0 мг/100 г – лейкоантоцианов, свыше 40,0 мг/100г флавонолов); аминокислот
35,4 мг/100г.
5. Доказано, что сорта облепихи, произрастающие в условиях Юга России,
отличаются большим набором функционально значимых ингредиентов:
моносахаров, представленных на 35,0% глюкозой и на 48,8 % фруктозой; витамина
С - от 60 до 180 мг/100г; Р-активных веществ – от 80,7 до 218 мг/100г; бетакаротина – от 2,0 до 3,0 мг/100г, витамина Е – до 0,64 мг/100г, ненасыщенных
жирных кислот - до 100 мг/кг, введение которых в рецептурную композицию
консервов позволяет придать им лечебно-профилактические свойства.
6. Обосновано, что плоды грецкого ореха в молочной зрелости являются
максимальным источником витамина С, содержание которого обусловлено степенью
зрелости плодов и варьирует в зависимости от сортовых особенностей и погодных
условий вегетационного периода от 1059,0 до 1330,1 мг/100г. Ценным источником
йода (4 - 7 мкг/100г), а также калия, кальция, железа является околоплодник грецкого
ореха, используемый для экстракции биологически активных веществ.
22
7. Доказана целесообразность применения нового оборудования для более
тонкого измельчения хеномелиса (0,5 - 1,0 мм) в технологическом процессе,
позволяющего лучше извлечь биологически активные вещества из сырья,
улучшить качество готового продукта.
8. Установлены оптимальные технологические параметры проведения
ферментативной обработки айвы японской препаратом Фруктоцим П 6-Л при
10% концентрации (2 мл на 1 кг сырья), что позволяет сократить
технологический процесс на 1 час, увеличить выход сока на 28 % и улучшить
качество готового продукта при большем содержании глюкозы и фруктозы.
9. Доказана целесообразность применения в технологическом процессе при
переработке облепихи ферментного препарата Тренолин Маш ДФ при 15 %
концентрации (вносимый в количестве 2 мл на 1 кг сырья) для уменьшения вязкости
коллоидов, увеличения содержания витаминов (Р-активных веществ – 405420 мг/100г, ароматических веществ до 179,4 мг/100г) в консервах «Нектар
«Энергия».
10. Разработаны технологические схемы, проведен подбор технологического
оборудования и утверждена нормативная документация на производство новых
видов консервов функционального назначения: «Фитонектар «Здоровье»
(ТУ 9163-001-00668034-2012), «Нектар «Энергия» (ТУ 9163-014-00668034-2013),
«Плоды дроблёные «Кладовая витаминов» (ТУ 9163-012-00668034-2013).
Осуществлена
промышленная
апробация
технологии
производства
функциональных продуктов питания на предприятиях ООО «Кубснаб» и
ЗАО фирма «Агрокомплекс» в Краснодарский край.
11. Экономический эффект от внедрения разработанных технологических
решений и реализации новых видов функциональных продуктов питания
составляет от 8660 до 12560 рублей на 1 тубу консервов.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Причко, Т.Г. Новые виды консервной продукции функционального
назначения
М.В.
из
плодово-ягодного
Карпушина,
М.Г.
сырья
Германова,
Т.Л.
/
Т.Г.
Причко,
Смелик,
Н.В.
Л.Д.
Чалая,
Дрофичева
//
Высокоточные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод:
материалы междунар. науч.-практ. конф. / ГНУ СКЗНИИСиВ. - Краснодар, 2010. С. 273-279.
23
2. Причко, Т.Г. Подбор сырья для производства многокомпонентных
функциональных
продуктов
питания
Т.Г.
/
Причко,
Н.В.
Дрофичева,
Н.Н. Коваленко // Научное обеспечение агропромышленного комплекса:
материалы IV всерос. науч.-практ. конф. молодых учёных - Краснодар, 2010. С. 254-255.
3. Причко, Т.Г. Формирование качества плодов ореха грецкого в процессе
выращивания и его использование в рецептурных композициях функциональных
продуктов питания / Т.Г. Причко, Н.В. Дрофичева // Плодоводство и
виноградарство Юга России [электронный ресурс]. - Краснодар, 2011. - № 7. –
Шифр
информрегистра:
0421100126/00014.
Режим
доступа:
http://www.journal.kubansad.ru/pdf/11/01/14.pdf
4. Дрофичева, Н.В. Орех грецкий – источник биологически активных
веществ
для
производства
функциональных
продуктов
питания
/
Н.В. Дрофичева, Т. Г. Причко // Роль отрасли плодоводства в обеспечении
продовольственной
безопасности
материалы междунар. науч.
и
устойчивого
экономического
роста:
конф. (пос. Самохваловичи, 23-25 августа
2011 года). – Самохваловичи: Национальная академия наук Беларуси,
РУП "Институт плодоводства", 2011. - С. 268-273.
5. Причко, Т.Г. Использование плодов облепихи для разработки консервов
функционального назначения / Т.Г. Причко, Л.Д. Чалая, Н.В. Дрофичева //
Хранение и переработка сельхозсырья. - Москва, 2012. - №7. - С. 53-55.
6. Дрофичева, Н.В. Особенности биохимического состава плодов яблонь,
произрастающих в Краснодарском крае // Известия вузов. Пищевая технология. Краснодар, 2012. - №4. - С. 39-41.
7. Дрофичева, Н.В. Биохимический потенциал ранеток в условиях
Краснодарского края / Т.Г. Причко, Н.В. Дрофичева // Параметры адаптивности
многолетних культур в современных условиях развития садоводства и
виноградарства: IV междунар. дистанц. науч.-практ. конф. молодых учёных
[электронный
ресурс].
–
Краснодар:
СКЗНИИСиВ,
2012.
http://www.kubansad.ru/content/sekciya-3-ispolzovanie-rezultatov-fundamentalnyhissledovaniy-dlya-optimizacii/
8. Дрофичева, Н.В. Обоснование использование плодов ореха грецкого в
разработке
инновационных
продуктов
питания.
Научное
обеспечение
24
инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и
пищевой продукции: I-ая всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых и
аспирантов [электронный ресурс]. – Краснодар: ГНУ ВНИИТТИ, 2012.
http://www.vniitti.ru/conf/conf2012/proizv-hran.php.
9. Мачнева, И.А. Оценка сортов плодово-ягодных культур для создания
рецептурных композиций продуктов питания с радиопротекторными свойствами
/ И.А. Мачнева, Н.В. Дрофичева // Плодоводство и виноградарство Юга России
[электронный ресурс]. - Краснодар, 2012. - №.18. - Шифр Информрегистра:
0421200126/0086. Режим доступа: http://journal.kubansad.ru/archive/18/
10. Причко, Т.Г. Облепиха – ценный источник биологически активных
веществ / Т.Г. Причко, Л.Д. Чалая, В.Н. Подорожный // Вестник Российской
академии сельскохозяйственных наук. – Москва, 2012. - №4. - С. 50-52.
11. Причко, Т.Г. Общие сведенья о редких и дикорастущих ягодах на Юге
России / Т.Г. Причко, Н.В. Дрофичева // Бъдещите изследование: материалы
VIII междунар. науч.-практич. конф. / София, 2012. – Т.28. - С. 54-57.
25
26
27
28
______________________________________________________________
Подписано в печать 31.05.2013. Формат 60х84 1/16
Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 880
Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг»
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120,
тел. 8-918-41-50-571, e-mail: olfomenko@yandex.ru
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа