Развитие теоретических основ и разработка технологий мучных изделий повышенной биологической ценности с использованием дикорастущего сырья Красноярского края

Вид материала

Автореферат

Подобный материал:

• Теоретические и практические аспекты использования тритикале в производстве хлебобулочных, 709.51kb.
• Разработка рецептур и технологий мучных кондитерских изделий функционального назначения, 454.44kb.
• Методическое пособие гигиена детей и подростков. Детское питание. Формирование рационов, 1586.73kb.
• Развитие теоретических основ и разработка технологий низколактозных молочных продуктов, 589.07kb.
• Лысикова Тамара Владимировна Темы обучения: программа, 39.77kb.
• Учебно-методическое пособие для специалистов по приготовлению мучных кондитерских изделий, 1556.12kb.
• Краевой бюджет трехлетнее планирование 16 Доходы и расходы консолидированного бюджета, 168.54kb.
• Постановления Правительства Красноярского края от 29. 12. 2009 n 674-п Об утверждении, 205.07kb.
• О реализации закона красноярского края о награждении, 169.76kb.
• П. И. Пшендин "Рациональное питание спортсменов", 268.92kb.

На правах рукописи


Струпан Екатерина Анатольевна


Развитие теоретических основ и разработка технологий мучных изделий

повышенной биологической ценности с использованием

дикорастущего сырья Красноярского края


Специальность 05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов

и биологических активных веществ

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов

и функционального и специализированного назначения

и общественного питания


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук


Санкт-Петербург

2010


Работа выполнена в ГОУ ВПО «Красноярский государственный торгово-экономический институт» и ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий»


Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Колодязная Валентина Степановна


Официальные оппоненты: доктор технических наук

Меледина Татьяна Викторовна


доктор технических наук

Перкель Роман Львович


доктор технических наук

Литвинова Елена Викторовна


Ведущее предприятие: Институт профилактического и лечебного питания

Красноярского государственного медицинского

университета


Защита диссертации состоится « » 2010 г на заседании диссертационного совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9, тел / факс: (812) 315-30-15


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.


Автореферат разослан « » 2010 г


Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Колодязная В.С.


Актуальность темы. В реализации Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации особая роль отводится созданию качественно новых пищевых продуктов, обогащенных биологически активными веществами, способными корректировать процессы метаболизма в организме человека, повышать его защитные механизмы, снижать риск развития алиментарнозависимых заболеваний.

В настоящее время получены принципиально новые данные в отношении важной роли для человека так называемых минорных биологически активных веществ(БАВ), к которым относятся различные экзогенные пептиды, полисахариды, органические кислоты, фенольные соединения, микроэлементы, витамины и витаминоподобные вещества.

Накопленные в области нутрициологии данные свидетельствуют о том, что в современных условиях жизни человека невозможно адекватное обеспечение потребности организма всеми необходимыми для поддержания его жизнедеятельности пищевыми и минорными биологически активными компонентами за счет традиционного питания. Необходимы альтернативные источники, к которым относятся дикорастущие съедобные растения различных семейств, отличающиеся повышенным содержанием БАВ. Однако, в настоящее время они неоправданно мало используются в качестве источников природных биологически активных веществ при производстве функциональных пищевых продуктов.

Одним из путей решения проблемы создания пищевых продуктов заданного химического состава, является использование экологически безопасных нетрадиционных сырьевых ресурсов растительного происхождения, в частности дикорастущего сырья, широко распространенного во многих регионах нашей страны, в том числе в Восточной Сибири. В почвенно-климатических условиях Красноярского края на территории, занимающей около 150 тыс. га, произрастают многолетние травянистые растения различных семейств.

Особое место занимают многолетние растения семейства Asteraceaе (Compositae): Arstium lappa L-лопух большой, Taraxacum officinale Wigg- одуванчик лекарственный, Achillea milletolium L) - тысячелистник обыкновенный, а также семейства Rosaceaе-Sanguisorba officinalis L (Sanguisorba glanduloza Kom.)- кровохлебка лекарственная, которые являются ценными источниками БАВ и разрешены Министерством здравоохранения и социального развития РФ в качестве лекарственного и пищевого сырья. В связи с сезонностью значительная часть дикорастущего сырья ежегодно заготавливается в переработанном виде в среднем по 25 тонн каждого вида. Важнейшая роль в разработке и внедрении пищевых продуктов повышенной биологической ценности, расширении ассортимента отводится хлебопекарной и кондитерской промышленности, так как изделия этой отрасли ежедневно употребляются всеми группами населения РФ.

К недостаткам мучных изделий, имеющих определяющее значение в структуре питания населения, относится низкая биологическая ценность и высокая калорийность, что указывает на необходимость коррекции химического состава этих продуктов.

Теоретико-методологические аспекты и основы практической реализации производства функциональных пищевых продуктов изложены в работах Р.Д. Поландовой, А.П. Нечаева, Р.И. Шаззо, Г.И. Касьянова, Л.И. Пучковой, Т.Б. Цыгановой, Ю.Ю. Гичева, В.В. Андреева, А.Р. Ветчинкина, М.Н. Запрометова, А.И. Жаринова, Л.А.Устиновой, О.А. Сухомлиновой, Ф.Майера, G. Britton, A. Stoll, E. Wiedemann и других отечественных и зарубежных авторов.

Однако ограниченность и противоречивость научной информации о химическом составе и функционально-технологических свойствах дикорастущего сырья в зависимости от условий произрастания и других факторов предопределяет необходимость исследования их применительно к почвенно-климатическим условиям Красноярского края. Отсутствует теоретическое обоснование и практическая реализация технологических решений по применению продуктов переработки дикорастущего сырья при производстве мучных изделий, как функциональных пищевых продуктов профилактического назначения.

В связи с изложенным, исследования, направленные на решение важной народно-хозяйственной проблемы, связанной с созданием качественно новых функциональных пищевых продуктов профилактического назначения, обогащенных биологически активными компонентами, выделенными из экологически безопасных дикорастущих многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе u Rosaceaе (Compositае), являются актуальными и имеют важное социально – экономическое значение.

Цель и задачи исследования. Цель работы – теоретически обосновать применение продуктов переработки многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе (Compositае) u Rosaceaе (Compositае) в пищевых отраслях и разработать технологии мучных изделий, обогащенных биологически активными веществами, выделенными из дикорастущего сырья.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

- обосновать выбор дикорастущих многолетних травянистых растений, оценить сырьевые ресурсы нетрадиционного пищевого сырья Красноярского края с целью расширения ассортимента и сырьевой базы пищевой промышленности и возможности применения его в технологии функциональных продуктов профилактического назначения;

- исследовать и разработать технологии продуктов переработки дикорастущего сырья, обеспечивающих минимальные потери биологически активных веществ;

- изучить показатели безопасности дикорастущего сырья и продуктов его переработки;

-исследовать биологически активные вещества в сырье и продуктах его переработки в процессе хранения;

- исследовать антиоксидантные и антимикробные свойства продуктов переработки дикорастущего сырья;

- изучить влияние продуктов переработки сырья на структурно-механические и физико-химические показатели качества различных видов теста и отделочных полуфабрикатов для кондитерских изделий;

- разработать рецептуры и технологии мучных изделий из дрожжевого, бисквитного и песочного теста и отделочных полуфабрикатов с добавлением продуктов переработки дикорастущего сырья;

- исследовать изменения органолептических, физико-химических, микробиологических показателей качества и безопасности мучных изделий от продолжительности хранения в охлажденном состоянии;

- определить пищевую и биологическую ценность разработанных мучных изделий с добавлением продуктов переработки дикорастущего сырья; обосновать сроки годности их при холодильном хранении;

- провести медико-биологическую оценку разработанных мучных изделий;

- разработать техническую документацию на новые виды мучных изделий и отделочных полуфабрикатов для кондитерских изделий, провести опытно-промышленную апробацию предложенных технологий.

- провести маркетинговые исследования и дать социально-экономическое обоснование целесообразности производства разработанных мучных изделий, как функциональных пищевых продуктов профилактического назначения.

Научная новизна. На основании анализа химического состава, функционально- технологических и медико-биологических свойств многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе и Rosaceaе обоснована целесообразность и эффективность использования безопасных для здоровья человека продуктов переработки дикорастущего сырья Красноярского края в пищевых технологиях.

Установлено, что дикорастущие многолетние травянистые растения семейств Asteraceaе (Compositае) и Rosaceaе(Compositае), произрастающие в почвенно-климатических условиях Красноярского края, отличаются высоким содержанием биологически активных веществ: фенольных соединений, моно- и полисахаридов, макро- и микроэлементов, водорастворимых витаминов и пищевых волокон.

Выявлены особенности химического состава продуктов переработки различных видов дикорастущего сырья. В корнях лопуха большого и одуванчика лекарственного из полисахаридов преобладает инулин, количество которого составляет от 36,5 до 42 % ; в корнях с корневищами кровохлебки лекарственной – крахмал (12.4%). Димерные фенольные соединения – флавоноиды (флавоны, флавононы, флавонолы, лейкоантоцианы, катехины, ксантоны) содержаться во всех исследуемых растениях. Суммарное содержание флавоноидов изменяется в пределах от 2,8 до 6,9 % в зависимости от вида сырья и анатомических частей растений. В корнях с корневищами кровохлебки лекарственной содержаться полимерные фенольные соединения – танины.

В надземной части тысячелистника обыкновенного преобладают фенолкарбоновые кислоты С₆ –С₁ ряда (п- оксибензойная, галловая, эллаговая), а также халконы, флавононы. Корни и корневища исследуемого сырья отличаются высоким содержанием флавонолов (рутина, кверцетина, мирицитина, кемпферол- 7-гликозида).

Показано, что максимальное количество эфирного масла содержится в надземной части тысячелистника обыкновенного; изучен фракционный состав и определено 15 соединений, принадлежащих к углеводородам, карбонильным соединениям, терпеноидам и изотерпеноидам; значительную часть составляет низкокипящая фракция терпеновых углеводородов, состоящая из α – и β – пиненов; основными компонентами являются: кариофиллен, линалилацетат, туйон, бизаболол и азулен.

В исследуемых анатомических частях дикорастущего сырья определено 23 минеральных элемента, из которых преобладают фосфор, магний, кремний, кальций, железо, селен.

В надземных частях, корнях и корневищах исследуемых растений определены водорастворимые витамины, из которых преобладают L – аскорбиновая кислота и витамин РР.

Установлено, что продукты переработки корней лопуха большого и одуванчика лекарственного обладают антиоксидантными свойствами, а корней с корневищами кровохлебки лекарственной и надземной части тысячелистника обыкновенного мико-и бактериостатическими.

Выявлены закономерности изменения структурно-механических свойств различных видов теста в зависимости от массовой доли добавок; показано, что добавление порошков в количестве 5-10 % увеличивает влагоудерживающую способность дрожжевого теста, укрепляет клейковину, снижает разжижение теста.

Получены математические модели, характеризующие зависимость изменения структурно-механических, микробиологических и физико-химических показателей качества мучных изделий, выпеченных из различных видов теста, от продолжительности хранения в охлажденном состоянии.

Практическая значимость работы. Разработаны технологии продуктов переработки дикорастущего сырья. Обоснованы параметры ИК-сушки, обеспечивающие интенсификацию этого процесса и максимальное сохранение БАВ, а также получение порошков из корней, корневищ и надземной части растений высокого качества.

Оптимизированы технологические режимы экстрагирования биофлавоноидов и эфирных масел из различных анатомических частей свежего и высушенного сырья.

Определены показатели безопасности исследуемого дикорастущего сырья и продуктов его переработки.

Разработана нормативно-техническая документация на продукты переработки дикорастущего сырья.

Разработаны рецептуры и технологии мучных изделий с добавлением порошков, экстрактов, инулина и эфирного масла, полученных из дикорастущего сырья и предназначенных для профилактического питания.

Определены технологические параметры холодильного хранения и сроки годности мучных изделий, изготовленных с добавлением продуктов переработки исследуемого сырья.

Разработаны и утверждены технико-технологические карты на отделочные полуфабрикаты: сливочный крем «Шарлотт», крем белковый заварной, суфле «Нежность», с добавлением инулина, экстрактов и эфирного масла, выделенного из надземной части ТО.

Разработаны технические условия и технологические инструкции на хлебобулочные и кондитерские изделия (ТУ-913483-166-02061262-2008; ТУ-911302-165-02061262) с использованием продуктов переработки сырья для профилактического питания. Разработанные технологии мучных изделий прошли производственную апробацию с внедрением на предприятиях общественного питания г. Красноярска.

Получены санитарно-эпидемиологические заключения центра гигиены и эпидемиологии Красноярского края на производство, использование и реализацию новых видов продуктов питания.

Разработанные автором научные положения и практические решения нашли применение в учебном процессе: при организации учебно-исследовательской и практической работы студентов, курсах лекций для студентов специальности 260501 «Технология продуктов общественного питания» ГОУ ВПО КГТЭИ г. Красноярска. Результаты исследований включены в авторскую монографию, методические указания. Новизна технологических решений защищена 7-ю патентами РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- обоснование целенаправленного использования продуктов переработки многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе и Rosaceaе в технологии пищевых продуктов, основанных на знании химического состава дикорастущего сырья, функционально-технологических и медико-биологических свойств;

- технологии переработки экологически безопасного дикорастущего сырья, произрастающего в почвенно-климатических условиях Красноярского края, результаты исследования их компонентного состава и биологически активных веществ;

- функционально-технологические, мико- и бактериостатические и антиоксидантные свойства продуктов переработки дикорастущего сырья;

- рецептуры и технологии мучных изделий и отделочных полуфабрикатов с добавлением порошков, экстрактов, инулина и эфирных масел, полученных из дикорастущего сырья;

- результаты исследований влияния продуктов переработки дикорастущего сырья на показатели качества и безопасности, а также сроки годности мучных изделий при хранении в охлажденном состоянии.

Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы, доложены и обсуждены на республиканских и международных конференциях: научно-практической конференции (Красноярск, 1999 г); на научной конференции КГТЭИ (Красноярск, 2000 г); на научно-практической конференции с международным участием (Красноярск, 2000 г); на второй Всероссийской научно-практической конференции с международным участием и выставка (Красноярск, 2000 г); на 4-ом Международном симпозиуме (Москва-Пущино , 2001 г); на 2-ой Межрегиональной научно-практической конференции (Красноярск, 2001 г; на межрегиональном семинаре (Красноярск, 2001 г); на 5-ом Международном симпозиуме (Красноярск, 2001 г); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 25-летию НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН (Красноярск, 2001 г); на международных и научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и сотрудников СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург, 2005-2009гг.); Russian Federation Ministry of Economic Development and Trade State Educational lnstitution of Higher Professional Education Krasnoyarsk State lnstitute of Economic and Trade Sclentlflc notes Volume 1 (Boston, 2005г.); на региональных научно-практических конференциях (Красноярск, 2005- 2006г.); КрасГАУ (Красноярского государственного аграрного университета (Красноярск, 2006-2008 гг.). 3-ем Всероссийском форуме «Здоровое питание с рождения: медицина, образование, пищевые технологии. Санкт-Петербург, 2008».

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 66 работах, в том числе 7 патентах,10 статьях, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ и монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованных источников, приложений, Работа изложена на 278 страницах основного текста, содержит 64 таблицы, 57 рисунков, 25 приложений, 307 наименований использованных источников, в том числе 47 зарубежных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В аналитическом обзоре научной и научно-технической отечественной и зарубежной информации изложены теоретические предпосылки и практические аспекты создания новых видов функциональных пищевых продуктов массового и целевого назначения с использованием различного традиционного и дикорастущего растительного пищевого сырья. Рассмотрен химический состав многолетних травянистых растений, произрастающих в почвенно-климатических условиях Красноярского края, и широко применяемых в фитотерапии.

Приведен анализ состояния рынка функциональных хлебобулочных и кондитерских изделий с различными пищевыми и биологически активными добавками. Показана необходимость теоретического и экспериментального обоснования применения экологически безопасного и дешевого пищевого дикорастущего сырья, широко распространенного в различных регионах РФ, в том числе в Красноярском крае, в технологии функциональных пищевых продуктов на примере мучных изделий – как основных продуктов питания населения РФ.

Проведенный системный анализ имеющейся информации позволил обосновать цель и задачи исследований, а также разработать научную концепцию применения продуктов переработки дикорастущего сырья для повышения биологической ценности пищевых продуктов, в частности, мучных изделий.

Научная концепция включает теоретические и экспериментальные исследования, основанных на принципах конструирования пищевых продуктов заданного химического состава, обогащения их эссенциальными нутриентами, на анализе особенностей питания и характерных алиментарно-зависимых заболеваний населения Восточной Сибири (на примере Красноярского края).

Маркетинговые исследования показали высокий уровень потребления населением этого региона выпеченных изделий из пшеничной муки первого и высшего сортов. Известно, что при технологической переработке зерновых культур, в том числе пшеницы на сортовую муку значительная часть микронутриентов удаляется вместе с оболочкой зерна и теряется в процессе производства мучных изделий. Кроме того, большинство мучных изделий, выпеченных из различных видов теста, отличаются высокой калорийностью, так как содержат значительное количество моно- дисахаридов и триацилглицеринов. Систематическое употребление таких продуктов приводит к ожирению и развитию диабета – широко распространенного заболевания не только в нашей стране, в том числе в Красноярском крае, но и во многих странах мира.

Одним из эффективных путей повышения, прежде всего, биологической ценности пищевых продуктов, в том числе мучных изделий, целесообразных с физиологических, экономических и технологических позиций, может быть использование дикорастущих многолетних травянистых растений и продуктов их переработки, как источников минорных биологически активных веществ: биофлавоноидов, инулина, витаминов, минеральных элементов и других соединений. Применение дикорастущего сырья позволит не только повысить биологическую ценность пищевых продуктов, в частности мучных изделий, интенсифицировать технологические процессы производства, снизить микрообсемененность, но и значительно расширить сырьевую базу для пищевых отраслей, в том числе для хлебопекарной, кондитерской промышленности и общественного питания.

Объекты исследования. На основании теоретического анализа научной информации по химическому составу, биологической ценности и медико-биологическим свойствам дикорастущих растений, распространенных в Красноярском крае, а также учитывая перспективы применения их в пищевых технологиях, выбраны следующие объекты исследования:

- дикорастущие многолетние растения семейства Asteraceaе (Compositae): Arstium lappa L-лопух большой (ЛБ) (Р. 97.167.12.), Taraxacum officinale Wigg одуванчик лекарственный (ОЛ) (Р.70.730.46.), Achillea milletolium L.- Asteraceae l (Compositae) тысячелистник обыкновенный (ТО) (Р.74.684.13.); семейства Rosaceae(Compositae)- Sanguisorba officinalis L(Sanguisorba glanduloza Kom.) кровохлебка лекарственная (КЛ) (Р.76.760.23.),

- корни ЛБ, ОЛ, шишки, стебли, листья ЛБ, корни с корневищами КЛ, надземная часть ТО в свежем и высушенном состоянии;

- порошки, полученные из высушенных корней ЛБ, ОЛ, корней с корневищами КЛ, надземной части ТО;

- экстракты, полученные из свежих и высушенных корней ЛБ, ОЛ, корней с корневищами КЛ, надземной части ТО и ЛБ ;

- тесто дрожжевое, бисквитное, песочное, кремы, мучные изделия с добавлением различных продуктов переработки дикорастущего сырья (порошков, экстрактов, инулина, эфирных масел) в зависимости от целевого назначения.

Кроме того, при разработке рецептур отделочных полуфабрикатов и мучных изделий были использованы продукты и вспомогательное сырье, соответствующие по показателям качества и безопасности требованиям нормативных документов и СанПиН 2.3.2 1078-01.

Сбор исследуемых растений проводили в Мотыгинском, Новоселовском, Кежемском, Боградском и Усть-Абаканском районах Красноярского края. Ежегодно с 1998 по 2008 гг. корни ЛБ, ОЛ, корни с корневищами КЛ собирали в сентябре- октябре, а листья и соцветия ТО и ЛБ - в июле – августе в стадии, характеризующейся максимальным накоплением БАВ. Заготавливали сырье на базе предприятия ОАО «Красфарма», г. Красноярск.

Методы исследования. В свежем, высушенном сырье, продуктах его переработки и в готовых мучных изделиях определяли показатели безопасности в соответствии с нормативными документами общепринятыми физико-химическими и микробиологическими методами анализа.

В свежем сырье и продуктах его переработки определяли содержание:

- углеводов: моно- и дисахаридов цианидным методом, полисахаридов: крахмала и клетчатки, методом Кольтгофа, инулина - методом Ермакова в модификации автора диссертации;

- моно-, ди- и полимерные фенольные соединения – методами спектрофотометрии, тонкослойной и высокоэффективной газожидкостной хроматографии, ИК- иУФ – спектроскопии;

- эфирные масла выделяли отгонкой водяным паром и идентифицировали методоми хроматомасс -, ИК- и УФ-спектроскопии.

В порошках определяли макро – и микроэлементы атомно – абсорционным методом; восстановленную форму аскорбиновой кислоты – методом Тильманса, витамина РР – флюорометрическим методом.

Антиоксидантную активность продуктов переработки дикорастущего сырья определяли кулонометрическим методом окислительного галогенирования электрогенерированным бромом с использованием серийного кулонометра «Эксперт-006» по сертифицированной методике (МВИ 01-44538054-07). В процессе хранения жиросодержащих продуктов общепринятыми методами определяли продукты гидролиза и окисления триацилглицеринов

Мико- и бактериостатические свойства продуктов переработки определяли общепринятыми микробиологическими методами в соответствии с СаНПиН 2.3.2.1078-01.

Структурно – механические свойства различных видов теста (плотность, эффективную вязкость), отделочных полуфабрикатов (пенообразующая способность кремов, стабильность пены), тестовых полуфабрикатов и готовых мучных изделий (сжимаемость, пористость, хрупкость, крошковатость, удельный объем) определяли общепринятыми физико – химическими методами.

Кроме того, в полуфабрикатах из теста, кремах и мучных изделиях стандартными методами определяли массовую долю сухих веществ, жира, сахара, титруемую и активную кислотность.

В процессе хранения мучных изделий в охлажденном состоянии (t=3±1)^оС определяли органолептические, физико-химические показатели качества, показатели безопасности и устанавливали сроки годности с учетом коэффициента резерва 1,5 (МУК 4.2.1847-04).

Медико-биологические методы исследования. Для изучения токсичного, аллергенного, гиполипидемического и гипохолестеринемического действий мучных изделий, обогащенных продуктами переработки сырья, использованы общепринятые медико-биологические методы исследования биохимических показателей крови, экспериментальных животных (крысы - самцы в возрасте 19 мес., массой 180-200 г). Кормление животных проводилось в течение 30 сут.

В работе приведены средние арифметические значения изучаемых показателей по химическому составу с учётом многолетних данных по районам произрастания. Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики с нахождением доверительного интервала при вероятности 0,95. Проведен корреляционный и регрессионный анализ полученных результатов исследований с использованием прикладных программ Office Pro (Word Excel), программы Statistica 5,0 фирмы Microsoft.

Схема проведения исследований представлена на рис.1.

Технология продуктов переработки дикорастущего сырья

В качестве продуктов переработки сырья выбраны порошки и экстракты, как наиболее удобные формы для использования в технологии пищевых продуктов, в частности, при производстве мучных изделий из различных видов теста и отделочных полуфабрикатов для кондитерских изделий.

Технология порошков. Порошки получали из высушенных корней ЛБ, ОЛ, корней и корневищ КЛ, надземной части ТО и ЛБ. Свежесобранное сырье предварительно инспектировали, мыли в холодной проточной воде при температуре 12÷15^о С, механически чистили корни и корневища, нарезали их и надземную часть ТО, сушили на ИК-установке «Феруза-2».

С целью максимального сохранения биологически активных веществ, содержавшихся в исходном сырье, и интенсификации процесса сушки подбирали размер частиц, обеспечивающий проникновение лучей на возможно большую глубину, что зависит как от пропускающей способности высушиваемого сырья, так и от длины волны λ ИК-лучей. При выборе размера частиц и толщины слоя учитывали также, что с понижением влажности высушиваемых образцов и уменьшением толщины слоя проницаемость сырья увеличивается. Обоснованы технологические параметры сушки сырья: мощность теплового потока N=700-900 Вт, коротковолновое излучение (λ = 1,8 ÷ 2,0 мкм), размер частиц корней и корневищ в виде кружков и пластин толщиной 2 ÷ 3 мм; листьев, соцветий в форме пластин размером 3 ÷ 5 мм. Корни и корневища сушили при температуре 50 ÷ 55 ^оС, надземную часть – при 35 ÷ 40^оС до конечной влажности не более 14%. Получены и проанализированы кинетические кривые, характеризующие изменение влагосодержания сырья в процессе сушки. По кривым сушки определены скорость и продолжительность этого процесса τ_s, мин; для корней ЛБ τ_s – 210; и ОЛ -240; корней и корневищ КЛ – 220; для надземной части ТО и ЛБ – 150. Различие в продолжительности сушки исследуемого сырья обусловлена химическим составом и соотношением низко – и высокомолекулярных соединений.

Затем высушенные корни и корневища измельчали на вальцовой мельнице. Порошки представляют собой однородную сыпучую массу, отличающуюся по вкусу, запаху и цвету и незначительно по плотности, изменяющейся в пределах от 0,568 (ОЛ) до 0,500 г/см³ (ТО). Порошки из надземной части ТО имели светло-зеленый цвет, а из корней и корневищ ЛБ, ОЛ, КЛ - серый цвет с запахом, свойственным данным растениям. По результатам определения гранулометрического состава порошков установлено, что основная фракция (96 %) состояла из частиц размером от 60 до 180 мкм. Эта фракция вторично измельчалась для получения размера частиц менее 60 мкм и в дальнейшем использовалась в виде тонкоизмельченного порошка (муки) в технологии мучных изделий (патент № 2355171).




Рисунок 1- Структурная схема проведения исследования

В порошках, полученных из корней ЛБ и ОЛ, содержится до 42,5 % инулина (табл. 1), который, как известно, рекомендуется для больных сахарным диабетом и может использоваться как заменитель сахара при производстве мучных изделий, заменителя жира при изготовлении отделочных полуфабрикатов, а также в качестве пищевых волокон и пребиотик. В связи с этим из корней этих растений выделяли чистый инулин по модифицированному нами методу. Инулин экстрагировали водой при температуре 70 ÷ 80 ^оС до полного извлечения. В полученном экстракте инулин осаждали 96% - ным этиловым спиртом при температуре минус 14 ^оС, затем его подвергали повторной перекристаллизации, сушили, получали порошок, который использовали в технологии отделочных полуфабрикатов и мучных изделий в качестве заменителя сахара (патенты № 2351166 и № 2360927).

Опытную партию мелкоизмельченных порошков из исследуемого сырья получали на предприятии ОАО «Красфарма», г. Красноярска.

Порошки хранили в герметичных полимерных упаковках по 3-5 кг при температуре ( 20± 5)°С и относительной влажности воздуха (70±5) %.

По результатам органолептических, физико-химических и микробиологических показателей срок годности порошков при данных условиях составляет 18 мес.

Определены показатели безопасности сырья и порошков. Показано, что содержание токсичных элементов (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк) и пестицидов (ГХЦГ, ДДТ и его метаболиты) не превышает допустимых уровней, приведенных в соответствующих нормативных документах.

Технология экстрактов. Для получения экстрактов использовали свежее и высушенное на ИК-установке сырье. В качестве растворителей выбраны: вода, водно-этанольная смесь, позволяющие экстрагировать моно-ди-и полимерные фенольные соединения, углеводы, органические кислоты, их соли и витамины.

Для повышения эффективности экстрагирования ФС и увеличения движущей силы этого процесса проводилась предварительная подготовка сырья, включающая измельчение корней в форме стружки толщиной 2-3 мм, длиной 40-60 мм, соцветий и листьев – до размера частиц 3-5 мм и тепловую обработку. Бланшировали измельченные корни при температуре 60-65°С в течение 3 мин. При этом происходит инактивация ферментов, денатурация белков протоплазмы, вследствие чего уменьшается диффузионное сопротивление моно- и полимолекулярных мембран и цитоплазмы и, как следствие, увеличивается извлечение фенольных соединений из растительной ткани.

Технологические параметры экстрагирования фенольных соединений из подготовленного таким образом сырья оптимизировали симплексным методом. В качестве функции отклика выбран выход фенольных соединений; варьировали следующие факторы: концентрацию этилового спирта, температуру, продолжительность экстрагирования и гидромодуль. Сырье экстрагировали на лабораторном экстракторе непрерывного действия в противотоке.

Установлено, что максимальное количество фенольных соединений (70±2)% экстрагируется при концентрации этилового спирта в экстрагенте 70% об, гидромодуле 1:3, измельчении корней до размера стружки толщиной 2-3 мм, соцветий и листьев – до размера частиц 3-5 мм при температуре 50-55°С в течение 2,0-4,0 ч в зависимости от вида сырья.

На основании полученных данных разработана технологическая схема производства экстрактов из дикорастущего сырья, включающая инспекцию, мойку, измельчение, бланширование, приготовление экстракта, экстрагирование и фильтрование.

Экстракты из исследуемого сырья содержат не только фенольные соединения (флавоноиды, фенолкарбоновые кислоты, танины) но моно- и дисахариды, органические кислоты, витамины С , РР и минеральные элементы. Они представляют собой прозрачную жидкость вишневого (КЛ), светло-коричневого (ЛБ,ОЛ), светло-зеленого (ТО) цвета с запахом, характерным для данных растений. По результатам органолептической оценки и изменению суммы фенольных соединений установлено, что экстракты сохраняют присущие им вкусо-ароматические свойства в процессе хранения в герметичной светонепроницаемой упаковке при температуре 20±5°С в течение 6 мес.

Исследование биологически активных веществ в дикорастущем сырье и продуктах его переработки при хранении

В свежем, высушенном сырье и продуктах его переработки определено содержание биологически активных веществ, включающих пищевые волокна, олигосахариды, макро-и микроэлементы, водорастворимые витамины, моно- ди –и полимерные фенольные соединения и эфирные масла. Исследовано изменение содержания их в процессе хранения.

Углеводная фракция в дикорастущем сырье и порошках представлена моно- и дисахаридами, инулином, фруктозидами, фркутозанами, крахмалом и клетчаткой (табл. 1).

Как следует из табл.1 массовая доля полисахаридов существенно зависит от вида сырья. Так, максимальным содержанием инулина (42,5÷39,8 %), фруктозидов и фруктозанов (29,5÷21,2) отличаются корни ЛБ и ОЛ, а в корнях с корневищами КЛ и надземной части ТО обнаружены только следы (сл) этих соединений. В то же время массовая доля моно- и дисахаридов незначительно зависит от вида сырья и изменяется в пределах от 9,2 до 10,4 %.

Следует отметить, что сушка сырья в ИК-установке при рекомендуемых режимах обеспечивает минимальные изменения углеводов (табл. 1). Так, количество инулина, крахмала, фруктозидов и фруктозанов в процессе сушки незначительно уменьшается, что обусловлено их ферментативным гидролизом с образованием как промежуточных продуктов, так и конечных – фруктозы и глюкозы, в результате чего сумма моно- и дисахаридов увеличивается

(табл. 1). Установлено, что в процессе хранения порошков в течение 18 мес количество моно-, ди- и полисахаридов не изменяются.

Минеральные элементы и витамины определены в корнях исследуемых растений за исключением тысячелистника обыкновенного, в котором использовалась только надземная часть.


Таблица 1 – Углеводный состав дикорастущего сырья и продуктов его переработки

Наименование продукта	Содержание углеводов,%
	Моно- и ди сахариды	Крахмал	Инулин	Фруктозиды и фруктозаны	Клетчатка
Корни ЛБ: - свежие - порошок	9,2±0,7 11,3±0,5	1,7±0,4 1,2±0,2	42,5±2,8 38,4±2,1	22,5±1,7 19,3±1,6	7,2±0,6 6,9±0,7
Корни ОЛ: - свежие - порошок	9,8±1,0 11,7±0,7	2,9±0,2 -	39,8±2,6 37,2±1,7	20,7±1,5 18,4±1,3	6,3±0,5 5,9±0,4
Корни и корневища КЛ: - свежие - порошок	10,1±1,0 11,9±1,3	12,4±0,9 9,0±0,7	сл сл	сл сл	7,0±0,7 6,4±0,7
Надземная часть ТО: - свежая - порошок	10,4±0,7 11,6±1,1	1,4±0,3 0,9±0,1	сл сл	сл сл	5,9±0,6 5,4±0,5