Биохимическая характеристика орехов фундука и обоснование их применения при получении пищевых продуктов и биологически активных добавок
| Вид материала | Автореферат |
СодержаниеВыводы и рекомендации |
- Товароведные аспекты разработки биологически активных добавок и косметических кремов, 607.74kb.
- Научное обоснование и практическая реализация комплексного применения биологически, 740.94kb.
- Методология комплексной оценки качества пищевых добавок и обоснование их адекватного, 1400.06kb.
- Научное обоснование повышения обмена веществ, мясной продуктивности птицы при использовании, 531.52kb.
- А. Курдынко pr бадов (2009) часть 1 Анализ рынка и потребителей бад, 196.55kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «пищевые и биологически активные добавки», 184.18kb.
- Эффективность использования новых биологически активных добавок в яичном птицеводстве, 609.3kb.
- Клинический опыт лечения язвенной болезни желудка, 175.79kb.
- Корниенко О. В. Перспективы развития российского рынка пищевых добавок, 32.15kb.
- Применение биологически активных добавок линии Диэнай® в восстановительной медицине, 542.2kb.
3.5 Динамика гидролитических и окислительных процессов в ядрах фундука при их обжаривании и хранении. Температурное воздействие на ядра фундука с различной продолжительностью нагрева способствует изменению качественного состава липидов, о чем свидетельствуют данные таблицы 3.7.
Tаблица 3.7 - Изменение гидролитических и окислительных процессов в ядрах фундука при обжаривании*
| № опыта | Параметры | МВиЛВ, % | СЖК, % | ПЧ, ½ммольО/кг | НЖ, % суммы кислот | ||
| T, °C | t, мин | олеиновая | линолевая | ||||
| Контроль | 3,69 | 0,24 | 0,58 | 84,20 | 8,60 | ||
| 3 | 110 | 40 | 0,98 | 0,15 | 1,24 | 84,90 | 7,46 |
| 4 | 130 | 16 | 1,42 | 0,13 | 0,86 | 85,48 | 6,84 |
| 5 | 130 | 30 | 0,59 | 0,13 | 0,96 | 85,63 | 6,52 |
| 6 | 130 | 44 | 0,85 | 0,12 | 1,04 | 86,04 | 5,77 |
| 7 | 150 | 20 | 0,53 | 0,10 | 1,92 | 86,41 | 5,27 |
Обжаривание ядер при температуре 110°С и увеличение ее до 130°С приводит, в сравнении с контролем, к уменьшению СЖК в 2 раза и в 3-6 раз массовой доли влаги и летучих веществ (МВиЛВ), в 1,5-2 раза увеличивается перекисное число (ПЧ). Дальнейшее повышение температуры и продолжительности процесса усиливает гидролитические и окислительные процессы: происходит гидролиз ТАГ, быстрее окисляется линолевая кислота, массовая доля которой снижается в большей или меньшей мере (с 7,5% до 6,8; 5,8 и 5,3%) во всех образцах, но наиболее интенсивнее процессы гидролиза и окисления отмечены у образцов 5,6,7, подверженных продолжительному (30 и 44 мин) высокотемпературному (130 и 150°С) воздействию.
В результате окисления линолевой кислоты появляются низкомолекулярные (С1-С12)1 кислоты (НМК), невысокое их содержание (0,19%) отмечено при температуре 70°С и времени нагрева 30 мин, с увеличением теплового воздействия и его продолжительности (температура 130°С и время 16,30 и 44 мин), происходит возрастание количества НМК соответственно до 0,37, 0,46 и 0,70%. Дальнейшее повышение температуры (150°С, время 20 мин) способствует глубоким процессам гидролиза и окисления: массовая доля линолевой кислоты снижается с 8,6% до 5,3%, что свидетельствует об ее окислении, количество НМК возрастает с 0,19% до 0,83%, невысокое по знаку ПЧ масла возрастает в 1,6-3,7, а уровень СЖК снижается в 2-2,7 раз.
Гидролитические и окислительные процессы, начавшиеся при обжаривании, продолжаются при хранении и интенсивнее в тех ядрах (образцы 5,6,7), которые в большей степени травмированы высоки- ми температурами (130°С время 30 и 44 мин, 150°С время 20 мин) и
______________________________________________________
1С1:0 - С12:0 - низкомолекулярные кислоты: муравьиная С1:0, уксусная С2:0, масляная С4:0, капроновая С6:0, каприловая С8:0, лауриновая С12:0.
продолжительностью воздействия (табл. 3.8).
Таблица 3.8 - Изменение гидролитических и окислительных процессов в обжаренных ядрах фундука за период хранения в течение 6 месяцев при 20°C *
| № опыта | МВиЛВ, % | СЖК, % | ПЧ, ½ммольО/кг | НЖ, % суммы кислот | |
| олеиновая | линолевая | ||||
| К | 3,66 | 0,34 | 0,65 | 85,13 | 7,21 |
| 3 | 0,95 | 0,18 | 1,48 | 86,06 | 5,83 |
| 4 | 1,38 | 0,16 | 1,03 | 86,48 | 5,22 |
| 5 | 0,57 | 0,16 | 1,05 | 86,67 | 4,89 |
| 6 | 0,83 | 0,14 | 1,17 | 86,96 | 4,31 |
| 7 | 0,51 | 0,12 | 2,44 | 87,05 | 3,86 |
За период хранения в ТАГ содержание линолевой кислоты резко снижается с 7,2% до 4,9; 4,3 и 3,9%, что свидетельствует об интенсивном ее окислении с образованием НМК и увеличением их количества с 0,33% до 0,88 и 1,10%, невысокие по знаку (контроль - 0,65 ½ммольО/кг) перекисные числа возрастают в 1,6-3,7 раза.
Оптимальные режимы обжаривания (130°С - 16 и 30 мин) ядер фундука способствуют сохранению их качества и характеризуются низкими показателями ПЧ, кислотного числа и НМК, в сравнении с маслом подсолнечника высшего сорта, поэтому могут быть рекомендо-ваны для производства пищевых и функциональных продуктов.
В пищевых продуктах, создаваемых с использованием белка орехов фундука, важным показателем являются состав и содержание в нем аминокислот.
3.6 Аминокислотный состав белков фундука в процессе обжаривания. Изучали влияние продолжительности процесса обжаривания на содержание общего количества «типичных», «нетипичных», заменимых и незаменимых аминокислот (табл. 3.9).
Таблица 3.9 - Аминокислотный состав белка ядер фундука при разной продолжительности обжаривания и температуре 130°C*
| Наименование показателя | Контроль | Время обжаривания, мин | ||
| 16 | 30 | 44 | ||
| Содержание белка, % на сухое вещество | 15,22 | 14,18 | 13,94 | 14,29 |
| Сумма аминокислот, г/100г белка: | | | | |
| заменимых незаменимых «типичных» «нетипичных» | 75,78 41,06 49,45 10,51 | 87,15 50,09 57,87 12,51 | 83,36 45,17 54,4 11,67 | 63,65 36,54 40,51 8,72 |
*Уровень значимости 0,05
Установили, что в ядрах фундука в процессе обжаривания снижается содержание запасного белка и суммарное содержание аминокислот заменимых, незаменимых, «типичных» и «нетипичных», а также количественное соотношение отдельных незаменимых и заменимых аминокислот.
К примеру, при температуре нагрева 130°C и продолжительности процесса 16, 30 и 44 мин содержание лизина уменьшалось и составляло соответственно 3,28; 3,07 и 2,30 г/100 г белка. При нагреве в течение 30 и 44 мин происходит усиление окраски ядер фундука (покоричневение), что указывает на неферментативное окисление веществ с участием фенольных соединений, проявляющих при определенных условиях антиоксидантные свойства.
С учетом данных о биохимических показателях и органолептических свойствах выявлена зависимость изменения содержания аминокислот от продолжительности температурного воздействия на ядра, в результате определен и рекомендован оптимальный режим обжаривания - температура 130°С и продолжительность нагрева не более 30 мин.
В результате всестороннего изучения биохимического состава плодов фундука и выявления возможности регулирования соотношения химических веществ в ядрах для оптимизации содержания целевых нутриентов, определены несколько переспективных направлений производства продуктов: растительного молока, липидсодержащих БАД и высококалорийного продукта - обжаренных ядер фундука.
3.7 Разработка технологии и рецептур нового эмульсионного продукта из ядер фундука. Разработана математическая модель отражающая взаимосвязь основных характеристик эмульсионного продукта от параметров технологического процесса. Рецептурную композицию создавали с учетом основных химических характеристик продукта: массовой доли жира, белка и сухих веществ.
В предварительных экспериментах варьировали соотношение измельченное ядро : вода (гидромодуль) в пределах от 1:4 до 1:8, выбрав в качестве оптимального 1:5,7. Количественно оценили взаимосвязь основных характеристик продукта и параметров процесса и получили два уравнения регрессии.
Первое - адекватно описывает зависимость массовой доли липидов (жира) (Y1) от температуры - Х1 и Х2 - размера частиц измельченных ядер:
Y1=-169,5944 + 4,7633·Х1 + 0,4133·Х2 - 0,0373·Х1·Х1 + 0,002·Х1·Х2 - 0,0033·Х2·Х2 (1)
Второе уравнение адекватно описывает зависимость стойкости эмульсии (Y2) от частоты вращения ножевого измельчителя - Х3 и Х4 -времени обработки:
Y2 = 41, 9296 + 0,015·Х3 + 2,7704·Х4 -1,5333·Е-6·Х3·Х3 - 0,0005·Х3·Х4 - 0,1037·Х4·Х4 (2)
Установлены оптимальные режимы производства растительного молока: размер частиц - 82 мкм, температура процесса - 66°C, частота вращения ножевого измельчителя - 4500 об/мин и время обработки - 2,5мин.
Органолептические и физико-химические показатели полученного растительного молока сравнивали с заменителем молока «Соевое молоко» по ТУ 9146-025-10126558-02 (табл. 3.10).
Таблица 3.10 - Сравнительная характеристика растительного молока «Ореховая бурёнка» с заменителем молока «Соевое молоко»
| Наименование показателя | Характеристика и значение показателя | |
| «Ореховая бурёнка» | «Соевое молоко» | |
| | Органолептические показатели | |
| Внешний вид и консистенция | Однородная жидкость | |
| Вкус и запах | Свойственный орехам | С соевым привкусом |
| Цвет | Светло-желтый | Бело-кремовый |
| | Физико-химические показатели | |
| Массовая доля, %: | | |
| жира | 4,5-4,62 | не менее 1,4 |
| белка | 0,74-1,26 | не менее 2,7 |
| сухих веществ | 7,5-7,66 | не менее 8,5 |
| Кислотность, °Т | 11,0-14,0 | не более 20,0 |
Сравнительный анализ показывает, что растительное молоко «Ореховая бурёнка» превосходит соевое молоко не только по органолептическим показателям, но и по массовой доле жира и его качеству: высокому содержанию в нем (80%) мононенасыщенной олеино-вой кислоты и уровню антиоксидантных форм β-, γ- и δ-токоферолов, что способствует устойчивой оксистабильности продукта.
3.8 Обоснование компонентного состава БАД серии «Витакор». Создавая продукты физиологической направленности учитывали биохимические показатели: суммарное содержание липидов, количество ненасыщенных и насыщенных жирных кислот, массовую долю β -, γ - и δ - токоферолов, содержание углекислотных экстрактов шиповника, облепихи, тысячелистника.
Исходя из высокого содержания олеиновой кислоты (82-84%) в липидах фундука, а у грецкого ореха линолевой (66,2%) в рецептурах стремились к сбалансированности ингредиентов, оптимальному соотношению масел фундука и грецкого ореха и количества СО2-экстрактов с учетом органолептических свойств готового продукта. Для достижения функциональной направленности вносили СО2-экстракты шиповника, облепихи и тысячелистника (табл.3.11).
Таблица 3.11 - Рецептуры БАД серии «Витакор», %
| Компоненты | Рецептуры | |||||
| «липобаланс» | «форте» | «гепащит» | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Масло фундука | | | | | | |
| сорта Рояль | 52,0 | 50,44 | - | - | 37,24 | 36,86 |
| сорта Бюттнер | - | - | 97,0 | 95,0 | - | - |
| Масло грецкого ореха | 48,0 | 46,56 | - | - | 60,76 | 60,14 |
| СО2 - экстракт: | | | | | | |
| шиповника | - | 3,0 | - | - | - | - |
| облепихи | - | - | 3,0 | 5,0 | - | - |
| тысячелистника | - | - | - | - | 2,0 | 3,0 |
Медико-биологическая оценка свойств показала, что БАД «Витакор-липобаланс» приводит к достоверному, в сравнении с контролем (86,6мг/см3), снижению содержания холестерина в сыворотке крови (83,6 и 72,0 мг/см3) и выраженной в сравнении с контролем (0,36%) тенденции к снижению его содержания (0,36% и 0,30%) в печени крыс, проявляя липикоррегирующее воздействие.
БАД «Витакор-форте», снижая напряженность реакции ПОЛ (перекисного окисления липидов) в печени животных, интенсифицирован-ную токсином Т-2, оказывает защитное цитопротективное влияние.
БАД «Витакор-гепащит» проявляет защитный эффект от токсического воздействия на печень Т-2 токсина.
Установлено, что БАД серии «Витакор» могут быть рекомендованы для функционального питания, так как обладают липидкоррегирующими, цитопротективными и антитоксическими свойствами.
Новые пищевые продукты и БАД по медико-биологическим, санитарно-гигиеническим, микробиологическим, токсикологическим показателям соответствуют требованиям безопасности, установленным СанПиН 2.3.2.1078-01, что свидетельствует о их безопасности и пищевой ценности.
^ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Впервые изучены физико-химические свойства плодов сортов фундука, показано различие сортов по содержанию (62,0-72,5%) запасных липидов, ненасыщенных олеиновой (81,2-84,0%) и линолевой (8,6-11,7%) жирных кислот, массовой доле (37,0-39,0 мг%) антиоксидантных форм β-, γ-, δ-токоферолов; выявлена высокая устойчивость масел к окислению, обусловленная, главным образом, преобладанием олеиновой кислоты и усиливаемая присутствием антиоксидантных форм токоферолов.
2. Запасные белки (15,8-17,1%) сортов фундука биологически полноценны по составу и содержанию аминокислот, а по некоторым незаменимым аминокислотам (изолейцину, лейцину, треонину, валину) в 1,5 - 2,5 раза превосходят эталон ФАО/ВОЗ. Уровень содержания незаменимых и заменимых аминокислот в белках различных сортов можно регулировать тепловым воздействием на ядра в интервале температур 70 - 130°C и продолжительности 16 и 30 мин, сохраняя качество высококалорийного продукта - ядер оптимально обжаренных и слабо обжаренных.
3. Впервые в белках сортов фундука изучена активность протеиназ белка, показано различие сортов в уровне активности щелочных, кислых, химотрипсиноподобных протеиназ, ингибиторов трипсина и химотрипси-на. Установлено, что тепловым воздействием на ядра фундука (в интервале температур, ºС: 70, 110, 130, 150) и разной продолжительностью процесса (16, 30, 44 мин) можно регулировать или полностью инактивировать активность ингибиторов трипсина и химотрипсина.
4. Установлено, что тепловое воздействие на ядра фундука при обжаривании в интервале температур, °С: 70, 110, 130 способствует интенсификации процессов гидролиза и окисления, и чем продолжитель-нее и выше температура тем они интенсивнее. Происходит гидролиз ТАГ, окисление линолевой кислоты, образование СЖК, низкомолекулярных кислот С1-С12, увеличивается ПЧ и количество летучих веществ. В обжаренных ядрах очень низкие ПЧ, СЖК и НМК, и не оказывают влияния на пищевую ценность и органолептические показатели, а по величине значительно ниже нормируемых в подсолнечном масле высшего сорта.
5. Разработана математическая модель, отражающая влияние технологических параметров на качество эмульсионного продукта: массовую долю масла и стойкость эмульсии в зависимости от параметров технологического процесса, что позволило получить высококачественный устойчивый эмульсионный продукт с высокой пищевой ценностью - растительное молоко «Ореховая буренка», сбалансированный по содержа-нию масла фундука, белка и сухих веществ, высокая концентрация олеиновой кислоты придает продукту повышенную оксистабильность.
6. Разработаны рецептурные композиции новых функциональных продуктов лечебно-профилактической направленности, которые сбалансированы с учетом исходных характеристик: ингредиентов масел фундука, грецкого ореха и СО2-экстрактов шиповника, облепихи и тысячелистника при оптимальном соотношении количества олеиновой, линолевой и линоленовой кислот в присутствии антиоксидантных форм β-, γ- и δ-токоферолов.
7. Совместно с Институтом аллергии и астмы КубГМУ (г.Краснодар) установлено, что новые БАД серии «Витакор» обладают выраженными медико-биологическими свойствами, отличающимися спецификой функциональной направленности: «Витакор-липобаланс» обладает липид-коррегирующими свойствами, «Витакор-форте» и «Витакор-гепащит», проявляют соответственно цитопротективные и антитоксические свойства.
8. Установлено, что с соблюдением оптимального режима обжаривания (130°С, 30 мин) неприятный вкус, свойственный недозрев-шим плодам, можно устранить, контролируя процесс обжаривания по показателю Δ - отношению суммарного количества аминокислот «типичных» (гистидин, фенилаланин, аспарагиновая, глутаминовая) к массовой доле аминокислот «нетипичных» (лизин, треонин, тирозин).
9. Комплексная оценка новых продуктов по физико-химическим, микробиологическим, токсикологическим и органолептическим показате-лям выполнялась в лабораториях КубГТУ, КубГУ и ООО «Испытательный центр масложировой продукции «Аналитик» (г. Краснодар), установлено соответствие БАД и растительного молока показателям безопасности.
10. Проведена опытно-промышленная апробация БАД серии «Витакор» в ООО «Учебно-научно-производственная фирма «Супер-Тонус» КубГТУ и растительного молока «Ореховая бурёнка» в частном предприятии «Барышева» (г.Краснодар), что подтверждено актами о промышленных испытаниях.
11. Разработана и утверждена техническая документация на новые виды продукции: «Витакор-липобаланс» ТУ 9146 - 001- 49478173 - 06; «Витакор-форте» ТУ 9146-002-49478173 - 07; «Витакор-гепащит» ТУ 9146 - 003 - 49478173-07; растительное молоко «Ореховая бурёнка» ТУ9146-004-49478173-07, обжаренные ядра фундука ТИ 005 - 49478173 - 07.
12. Ожидаемый экономический эффект при производстве БАД составит 1,5 млн. р. (при объеме 5т в год по каждому наименованию) и «Ореховой буренки» - 0,5 млн. р. при выпуске 20т в год.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
- Муратов В.А. Биохимические характеристики орехоплодных культур современных селекционных сортов [Текст]/ О.В. Анточий, В.А. Муратов, А.В. Стриженко, Н.Ф. Гринь, Т.И. Тимофеенко, Е.В. Скакалин, А.П. Косуля //Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции «Коршуновские чтения», г. Тольятти, 2005г., С. 167-168.
- Муратов В.А. Ореховые масла - источник эссенциальных жирных кислот [Текст] /С.Н. Никонович, И.В. Спильник, А.В. Стриженко, В.А. Муратов, Е.А. Карачевцева //Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции «Коршуновские чтения», г. Тольятти, 2005г., С. 181-182.
- Муратов В.А. Функционально-технологические свойства орехоплодных культур [Текст]/ В.А. Муратов, О.В. Анточий, А.В. Стриженко, Е.В. Скакалин, Н.Ф. Гринь, Т.И. Тимофеенко // Материалы международной научной конференции, посвященной 75-летию основания КГТУ и 750-летию Кенигсберга-Калининграда «Инновации в науке и образовании 2005», г. Калининград, 19-21 октября 2005 г., С. 229.
- Муратов В.А. Орехи - высококачественное сырье для производства пищевых продуктов [Текст]/ В.А. Муратов, Т.И. Тимофеенко, Н.Ф. Гринь // Ред. журн. «Известия вузов. Пищевая технология» - Краснодар, 2005. Библиогр. 73 назв. - Рус. Деп. В ВИНИТИ, 02.11.2005г., №1414 - В2005 - 47с.
- Муратов В.А. Характеристики перспективных селекционных и районированных сортов фундука [Текст]/ В.А. Муратов, Т.И. Тимофеенко, Е.А. Карачевцева //Известия вузов. Пищевая технология, №6, 2006 г.- С.25-26.
- Муратов В.А. Протеолитическая активность белков фундука отечественных и зарубежных сортов [Текст]/ В.А. Муратов, И.А. Москвич, Н.Ф. Гринь //Всероссиская конференция молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии», г. Казань, 9-10 апреля 2007г., С. 274
- Муратов В.А. Биологически активные добавки на основе растительного сырья [Текст]/ В.А. Муратов, Т.А. Шахрай, Г.А. Ширяев, Е.А. Карачевцева// Всероссийская конференция молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» г. Казань, 9-10 апреля 2007 г., С. 273
- Муратов В.А. Технологические приемы подготовки фундука к переработке [Текст]/ В.А. Муратов, Е.А. Карачевцева, Н.Ф. Гринь // IX Bсероссийская научно-практическая конференция «Аргопромышленный комплекс и актуаль-ные проблемы экономики регионов», г. Майкоп, апрель 2007г., С. 108-109.
- Муратов В.А. Особенности химического состава современных сортов фундука [Текст]/В.А. Муратов, Т.И. Тимофеенко, C.Н. Никонович, А.В. Стриженко, И.А. Москвич, А.В. Гринь, Г.А. Ширяев//Известия вузов. Пищевая технология, №2, 2007г.- С.17-19
- Муратов В.А. Липиды современных сортов фундука [Текст]/ В.А. Муратов, Т.И. Тимофеенко, С.Н. Никонович, Н.Ф. Гринь, Е.А. Карачевцева //Известия вузов. Пищевая технология, №4, 2007г.-С.50-52.
- Биологически активная добавка к пище с липидкоррегирующими свойствами. Патент РФ № 2270582 /А.В. Стриженко, Т.А. Шахрай, Т.И. Тимофеенко, С.Н. Никонович, М.С. Головань, В.А. Муратов и др. Б.И. №6, опубл.27.02.2006. - 10с.
- Биологически активная добавка к пище, имеющая цитопротективные свойства. Патент РФ № 2282999 / С.Н. Никонович, Т.И. Тимофеенко, Т.А. Шахрай, Н.Ф. Гринь, В.А. Муратов и др. Б.И. № 25, опубл. 10.09.2006. - 11с.
- Биологически активная добавка к пище, имеющая антитоксические свойства. Патент РФ № 2287301/ С.Н. Никонович, Т.И. Тимофеенко, Т.А. Шахрай, Н.Ф. Гринь, В.А. Муратов и др. Б.И. №32, опубл. 20.11.2006 - 8с.
- Муратов В.А. Способ получения пищевого продукта на основе растительного сырья /Решение о выдаче патента РФ по заявке №2007100814 //Муратов В.А., Тимофеенко Т.И., Карачевцева Е.А. и др.