WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ...»

-- [ Страница 1 ] --

1

На правах рукописи

КАПИТОНОВ ВАЛЕНТИН СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ БЫСТРОГО

ПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Специальности:

05.18.01-Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск 2014 2

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Пищевые концентраты как форма пищи с широким спектром 1. регулирования состава и свойств

Особенности растительного сырья как источника физиологически 1. функциональных пищевых ингредиентов

1.2.1 Характеристика действия физиологически функциональных ингредиентов пищи

1.2.2 Характеристика и особенности растительного и грибного сырья, содержащего физиологически функциональные пищевые ингредиенты....... Способы включения физиологически ценных ингредиентов в 1. пищевые продукты с целью обеспечения им функциональной направленности..

ГЛАВА 2 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Методологический подход к организации исследований............... 2. Объекты исследований

2. Методы исследований

2. Методика планирования многофакторного эксперимента.............. 2. ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ...... Обоснование выбора растительного и грибного сырья и 3. компонентов для получения белково-витаминного продукта

Исследование факторов и установления зависимостей, 3. характеризующих получение структурированных форм соевого белка в его дисперсной системе

Исследование факторов и зависимостей, характеризующих 3. получение композиций в виде сушёного гранулята на основе растительного и грибного сырья технологической модификации

ГЛАВА 4 ОБОСНОВАНИЕ РЕЦЕПТУР И ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ

КОНЦЕНТРАТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ




РАСТИТЕЛЬНОГО И ГРИБНОГО КОМПОНЕНТА ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ

И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что XX век принес человечеству не только блага цивилизации и выдающиеся достижения в области науки, новых высоких технологий, но еще и невиданное ранее загрязнение окружающей среды, огромную информационную и нервно-эмоциональную нагрузку, стремление человека активно вмешиваться в естественные процессы на Земле. Всё это привело к возникновению конфликта между социальной жизнью общества и естественными условиями существования человечества как вида. Отсюда высокий уровень так называемых болезней цивилизации (заболевания сердечно-сосудистой системы, онкологические болезни, сахарный диабет и т.д.). В то же время в своем подсознательном стремлении к индустриализации жизни человек энергично вмешался в свой естественный и постоянно действующий механизм защиты от стрессовых воздействий, образа жизни и, прежде всего, в систему своего питания [153-155].

Интенсивное внедрение промышленных технологий производства пищи, рационализации питания в условиях постоянного дефицита времени привело к тому, что из меню были исключены важные компоненты, к которым организм человека адаптировался в течение веков, и которые стали фактически естественной составляющей его организма. В нашей стране ситуация усугублялась проявляющимся в течение многих десятилетий дефицитом продуктов питания [151-152, 164].

Учитывая массовое проявление у населения страны витаминноминеральных полидефицитов, их устранение является первостепенным фактором поддержания здоровья и профилактики заболеваемости. Эти представления стали достоянием не только специалистов-диетологов, но и массового сознания [150].

Тем не менее, для нормального функционирования организма и всех его систем из микронутриентов необходимы не только витамины и минералы, точнее сбалансированные витаминно-минеральные комплексы, но более широкий набор натуральных компонентов пищи, к которым организм человека генетически адаптирован, и которые также являются факторами питания. Их значимость для поддержания нормального состояния здоровья недооценивается, а информацией об их природе и характере действия на организм не располагают даже специалисты по питанию [32, 58, 164].

Минеральные компоненты дают растения не только культурные, но и дикорастущие, которые могут в значительной степени компенсировать дефицит микронутриентов в питании населения [18, 164].

В этой связи разработка рецептур и технологий пищевых концентратов быстрого приготовления на основе растительного сырья, содержащего физиологически ценные ингредиенты пищи, является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка технологии пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием технологически модифицированного растительного сырья.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- изучить возможность и обосновать целесообразность создания комплексов в виде растительных композиций для пищевых концентратов быстрого приготовления;





- обосновать выбор структурообразователя соевой белковой дисперсной системы, а также технологических параметров получения белково-витаминного комплекса;

- разработать зависимости и модели, характеризующие процесс получения композиций на основе соевого компонента и другого сырья, содержащего физиологически ценные ингредиенты;

- методом математического моделирования обосновать рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием растительного компонента;

- разработать технологические схемы и рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления и установить на них регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолептические). Разработать техническую документацию на новые виды пищевых концентратов быстрого приготовления и провести апробацию разработанных технологических решений.

Научная новизна работы:

Научная новизна исследований заключается в том, что изучена возможность и обоснована целесообразность создания комплексов в виде растительных композиций для пищевых концентратов быстрого приготовления. Обоснован выбор структурообразователя в соевых белковых дисперсных системах в виде бинарной кислотной композиции и режимы получения белково-витаминных комплексов. Разработаны математические модели процесса приготовления биоактивных композиций на основе технологически модифицированного растительного сырья. Разработаны рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления. Определена совокупность новых данных, позволяющая проектировать пищевые концентраты быстрого приготовления. Предложены технологические схемы.

Практическая значимость работы. Результаты исследований реализованы в технологиях пищевых концентратов быстрого приготовления, подтвержденных технической документацией и внедрением на предприятиях питания и пищевой промышленности в г. Благовещенске (столовая Амурской государственной медицинской академии ООО «Магия» и Федеральное государственное учреждение «301 Окружной военный клинический госпиталь» Восточного военного округа).

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретение «Способ получения белково-витаминного продукта» и «Способ приготовления липидной биоактивной композиции».

Основные положения, вынесенные на защиту:

- научно обоснованные подходы к созданию компонентов на основе растительного сырья для пищевых концентратов быстрого приготовления;

- технология и параметры получения белково-витаминно-минерального компонента на основе растительного сырья;

- технология и рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены, доложены и одобрены на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: IV Международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (СГАУ, 2010); Международной научнопрактической конференции «Вавиловские чтения - 2010» (СГАУ, 2010); VII, VIII, IX Международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество» (ГНУ СибНИИП, 2010, 2011, 2012 гг.); Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания»

(ТГЭУ, 2010, 2011 гг.), при ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (2013 г.) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (2013 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в т.ч. 1 монография, 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и 2 патента Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), описания объектов и методов исследований (глава 2), результатов собственных исследований (главы 3 и 4), выводов, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 107 страницах, содержит 19 рисунков, 46 таблиц и 6 приложений. Список литературы включает 195 источников российских и зарубежных авторов.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Пищевые концентраты как форма пищи с широким спектром Современные представления о количественных и качественных потребностях человека в пищевых веществах, отраженные в концепциях сбалансированного и адекватного питания, показывают, что в процессе нормальной деятельности человек нуждается в определенных количествах энергии и комплексах пищевых веществ: белках, аминокислотах, углеводах, липидах, жирных кислотах, минеральных солях, микроэлементах, витаминах, причём многие из них являются незаменимыми, т.е. не вырабатываются в организме, но необходимы ему для биологического развития [41, 82, 137].

В этой связи в общем виде физиологические потребности человека в различных веществах, с учётом их энергетической ценности, определены медиками и представлены в виде формулы сбалансированного питания [57, 82].

Качество пищевых концентратов, так же как и других продуктов, характеризуется широкой совокупностью свойств, включающей пищевую и биологическую ценность, органолептические, структурно-механические, функциональнотехнологические, санитарно-гигиенические и другие признаки продукта, а также степень их выраженности [28, 40, 56].

Изменение этих показателей зависит в первую очередь от состава исходного сырья и компонентов, а также преобразований в них, происходящих в результате внутренних биохимических процессов и внешних воздействий.

Получение качественной готовой продукции определяется двумя основными факторами: пищевой ценностью и безопасностью. То же самое относится и к пищеконцентратной продукции [70].

Пищевая ценность таких продуктов питания является комплексным показателем. С физиологической точки зрения, пища – источник энергии и поставщик пластических материалов для продуцирования, восстановления и замены тканей тела человека. Потребность организма человека в источниках энергии покрывается углеводами, липидами и белками [135 – 137].

При определении пищевой ценности, прежде всего, учитывают питательную ценность и вкусовые (гастрономические) достоинства продукта, в том числе и пищеконцентратов [9, 56].

Пищевую ценность пищеконцентратов в первую очередь определяют питательные свойства его составных компонентов, их биологическая ценность, а также доступность к усвоению.

Применительно к белковым веществам любого из продуктов различают их биологическую доступность к усвоению организмом, доступность расщепляемых пищеварительными ферментами связей, действию ферментов и биоактивность [148, 149].

Органолептические показатели и структурно-механические свойства существенно влияют на пищевую ценность продуктов, так как, воздействуя на органы чувств человека, они возбуждают секреторно-моторную деятельность пищеварительного аппарата и аппетит. Реакция человека на продукт зависит от внешнего вида, цвета, вкуса, запаха, консистенции и сочности готового изделия, при этом результаты органолептической оценки зачастую бывают окончательными и решающими при определении качества продукции, особенно новых видов [118, 119].

Технологические свойства сырья, на основе которого изготовлены компоненты пищеконцентрата и которые учитываются при выборе способов его обработки, зависят от его биохимических особенностей, размерных и массовых характеристик [16, 156].

К основным показателям, используемым при оценке технологических свойств пищевого сырья, относят органолептические свойства получаемой из сырья продукции, выход основной продукции из единицы сырья, возможность применения высокопроизводительной техники при обработке данного вида сырья, пригодность сырья для производства различных ассортиментных групп продуктов и т.д. [14, 16, 17].

При устойчивости растительного и животного сырья к механическому воздействию при хранении, механической обработке имеет место неоднородность сырья по его размерным и массовым показателям, составу и свойствам [14].

Из биологических факторов на технологические свойства сырья наибольшее влияние оказывают сорт, вид культуры, а также условия их выращивания [2, 3].

Пищеконцентраты – это механические смеси таких компонентов, как крупы, мясо, жир, улучшающие добавки и т.п., подвергнутых предварительной обработке, а при необходимости и сушке до влажности не более 10%. Для повышения пищевой ценности в смеси иногда вводят белковые гидролизаты и другие биологически активные вещества [4, 28].

В зависимости от их основного назначения добавки подразделяют на повышающие пищевую и биологическую ценность, улучшающие внешний вид, вкус и запах, изменяющие консистенцию, удлиняющие сроки хранения, обогащающие пищевыми волокнами [28, 137].

Для повышения пищевой ценности концентратов используют белки, витамины, минеральные вещества [35].

В настоящее время большое внимание уделяется витаминизации пищевых продуктов, в том числе пищевых концентратов. Связано это с тем, что витамины – это низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, которые не синтезируются или же синтезируются, но в недостаточном количестве в организме человека [82, 136, 140].

В настоящее время в Российской Федерации проводятся работы по обогащению витаминами пищевых концентратов, предназначенных для использования в экстремальных условиях [165, 167].

Наряду с белками, жирами, углеводами и витаминами минеральные вещества являются важными компонентами пищи человека, необходимыми для построения химических структур живых тканей, биохимических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. В состав организма входит большое количество минеральных элементов: макроэлементы (кальций, фосфор, калий, натрий, железо, магний, хлор и сера) и микроэлементы (марганец, кобальт, молибден, йод, фтор, медь, цинк, никель и др.). Общее содержание минеральных веществ составляет 3-5% массы тела, содержание их в продуктах питания 0,03-1,9% [136, 164, 173].

При разработке рецептур пищевых концентратов учитывают минеральный состав отдельных рецептурных компонентов, а также предусматривают возможность обогащения концентратов необходимыми минеральными веществами.

Особенно важно обогащение минеральными веществами концентратов, предназначенных для использования в экстремальных условиях [121, 183].

Основным источником минеральных веществ являются овощи и картофель, в том числе и сушёные [136].

Кальций входит в состав основного минерального компонента костной ткани. Ионы кальция придают стабильность клеточным мембранам. Кальций необходим для поддержания нормальной нервно-мышечной деятельности, является активатором ряда ферментов и гормонов, важнейшим компонентом свертывающей системы крови.

Потребность в кальции у взрослого человека составляет 0,8-1,0 г в сутки [82]. Большое количество кальция содержится в молоке и молочных продуктах.

Существенный вклад в обеспечение организма кальцием вносят зернобобовые (фасоль, бобы, горох, соя) [62, 136].

Фосфор тесно связан с кальциевым обменом, вместе с кальцием он входит в состав основного минерального компонента костной ткани [164].

Важная роль принадлежит соединениям фосфорной кислоты в ферментативных процессах, в поддержании нормальной нервно-мышечной деятельности. Велика роль органических соединений фосфора в энергетическом обеспечении процессов жизнедеятельности. Неорганический фосфор играет существенную роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме. Потребность в фосфоре взрослого человека 1-1,5 г в сутки. Большое количество фосфора содержится в молочных продуктах, мясе, богаты фосфором зернобобовые [136, 176].

Основное количество магния в организме находится в соединении с кальцием и фосфором, образуя основу костной ткани [164].

Магний обладает антиспазматическими и сосудорасширяющими свойствами, снижает возбудимость нервной системы, стимулирует перистальтику кишечника и повышает желчеотделение [164, 168].

Потребность в магнии взрослого человека составляет 300-500 мг в сутки [82].

Большое количество магния находится в злаковых и бобовых культурах, крупах [136].

К добавкам, улучшающим внешний вид, относятся пищевые красители, отбеливающие и цветокорректирующие вещества [63].

Известно, что неудачно или неестественно окрашенные пищевые продукты могут снижать аппетит и процесс пищеварения, в то время, как приятно окрашенная пища, наоборот, увеличивает выделение желудочного сока [118]. Красители, используемые для окраски пищевых продуктов, подразделяются в зависимости от их происхождения на три группы: натуральные (растительного или животного происхождения); синтетические и минеральные неорганического происхождения.

В последние годы предпочтение отдается натуральным красителям.

Каротиноиды – широко распространённые в природе натуральные пигменты, являющиеся полиненасыщенными соединениями жёлтого, оранжевого и красного цвета. Они устойчивы к изменению pН среды и веществам, обладающим восстановительными свойствами, однако легко поддаются окислению[50].

Выделяют каротиноиды из моркови, шафрана, перца. В настоящее время каротин получают и микробиологическим путём [137].

К антоцианам принадлежит большинство естественных голубых, красных, красно-фиолетовых красителей, присутствующих во фруктах, овощах, в цветах. По химическим свойствам их относят к группе флавоновых соединений. Они чувствительны к изменениям pН среды, воздействию температуры и света, особенно в присутствии ионов металлов, поэтому применение их ограничено. В качестве источника антоцианов чаще всего используют соки из интенсивно окрашенных плодов (черники, ежевики, вишни и др.) [131, 177].

К флавоноидам относят флавоны, флавонолы и ксантоны, натуральные жёлтые или оранжево-жёлтые красители, находящиеся в виде гликозидов в клеточном соке различных цветов, листьев и некоторых фруктов. В отличие от каротиноидов они растворимы в воде, однако в качестве красящих веществ для пищевых продуктов их применение ограничено [164].

Сахарный колер (карамель) – это продукт тёмно-коричневого цвета, полученный термическим разложением сахара. Тёмно-коричневый стекловидный расплав имеет своеобразный вкус, растворяется в воде, образуя после фильтрации тёмно-коричневую сиропообразную жидкость с приятным запахом. За рубежом её широко применяют для окраски концентратов первых и вторых обеденных блюд[139].

Синтетические органические красители по сравнению с естественными имеют некоторые преимущества и в большинстве случаев значительно дешевле, чем натуральные красители [28].

В качестве добавок, улучшающих вкус и запах, в пищевых концентратах применяют ароматические вещества, а также усилители аромата и вкуса. Их вносят в пищевые продукты с целью придания им аромата добавки, либо дополнения аромата самого продукта, причём некоторые виды ароматизаторов используют совместно с усилителями аромата и вкуса.

Ароматические вещества стимулируют работу слюнных и выделяющих желудочный сок желез, усиливают деятельность органов пищеварения, оказывают положительное действие на центральную нервную систему.

В отличие от других пищевых добавок ароматизирующие вещества используются в очень малых количествах. Их добавляют с целью разнообразить пищу, а также для исключения систематического употребления одного и того же ароматизатора, что делает их более безопасными для здоровья потребителей[157].

Для придания пищевым концентратам специфического вкуса и аромата чаще всего применяют пряности, представляющие собой высушенные и измельчённые пряно-ароматические растения или их части (корни, стебли, кора, листья, плоды, почки, цветки)[60, 159].

Запах и вкус пряных растений обусловлены наличием смеси ароматических веществ, относящихся к разнообразным классам органических соединений (альдегидам, кетонам, спиртам, эфирам и др.) [111, 112].

В некоторых случаях используют ароматические вещества, извлечённые из растений, эфирные масла или экстракты [113].

В настоящее время большое внимание уделяют методу инкапсулирования – заключению микродоз ароматических веществ в оболочку (капсулу) из желатина, декстрина, модифицированного крахмала, гуммиарабика. Инкапсулирование обеспечивает значительное сокращение потерь аромата за счёт улетучивания, сохранение аромата при длительном хранении. Некоторые западные фирмы используют инкапсулированные пряности в концентратах супов [28, 81].

Искусственные ароматизаторы получают химическим или микробиологическим путём, некоторые из которых идентичны природным, а другие не имеют аналогов в природе[175].

При продолжительном хранении и производстве пищевых продуктов неизбежно снижается содержание ценных веществ, в том числе и глютаминовой кислоты. В результате этого вкус и аромат продуктов уменьшаются или полностью теряются. Для сохранения повышения вкусовых качеств к продуктам питания добавляют глютаминат натрия [28, 59].

Использование ароматизаторов и усилителей вкуса способствует повышению качества продукции. Особенно важны ароматизаторы для комбинированных продуктов (в частности с белковыми добавками), промышленное производство которых невозможно обеспечить без освоения производства ароматизаторов [28].

Для придания пищевым концентратам желательной консистенции или улучшения её используют загустители и желирующие вещества, поверхностноактивные вещества (ПАВ) и др. Большинство этих веществ натурального происхождения, так как они являются естественными компонентами обычных пищевых продуктов [147].

К добавкам, удлиняющим сроки хранения, относятся различные антиокислители [88].

Основной причиной порчи жиросодержащих концентратов является окислительное прогоркание жиров, которое протекает по типу неразветвлённых и разветвлённых цепных реакций. Поэтому предупреждение и ослабление этих процессов, и удлинение сроков хранения готовой продукции имеют большое практическое значение. Для этой цели используются специальные вещества - антиоксиданты или антиокислители.

Антиоксиданты включаются в процесс автоокисления с образованием стабильных промежуточных продуктов, т. е. веществ, блокирующих цепную реакцию.

В продуктах растительного и животного происхождения обычно содержатся свои природные антиоксиданты. Чем менее рафинирован продукт, тем их больше.

Однако они малоустойчивы и быстро разрушаются при термической обработке и хранении. Это приводит к резкому снижению устойчивости пищевых жиров к окислению и вызывает необходимость введения добавок антиокислителей [28, 109].

Другая функция антиоксидантов – модуляторная, т. е. способность изменять активность других регулирующих систем. Это обусловлено их прямым или косвенным влиянием на синтез и превращение многих биологически активных веществ (витаминов, гормонов и др.). Кроме того, необходимо отметить участие антиоксидантов в формировании ряда структурных элементов клетки, в частности, участие в построении биологических мембран [164].

Использование тех или иных антиоксидантов зависит от особенностей состава жира и жирсодержащих продуктов, наличия в них различных веществ, а также условий хранения продукта [142].

При практическом применении антиокислителей имеет значение момент введения их в жир [142].

Наиболее распространёнными натуральными антиоксидантами являются токоферолы. В растительных жирах токоферолы представлены смесью нескольких изомеров. При этом -токоферол проявляет большую витаминную и меньшую антиокислительную активность, а -изомер – наоборот. Эффективны они с синергистами, такими как аскорбиновая, лимонная кислоты и т. д. Масла из зародышей пшеницы и маиса, препараты из сои используются в качестве антиокислителей благодаря высокому содержанию в них токоферолов [28, 172].

Многочисленными исследованиями установлено, что многие натуральные пряности обладают антиокислительными свойствами и задерживают прогоркание жиров, более эффективны, чем синтетические [113].

Исследования, проведённые во ВНИИСП, показали, что многие пряности, пряные овощи и зелень, используемые в пищевой промышленности, содержат природные антиоксиданты. Высокой антиокислительной активностью обладают перец чёрный и красный, курага, лук, чеснок, морковь, кориандр, хрен. Высокое стабилизирующее действие этих добавок на жир обусловлено наличием в них целого комплекса антиоксидантов, обладающих различным механизмом ингибирования и поэтому усиливающих действие друг друга [88]. Некоторые из этих добавок используются в рецептурах пищевых концентратов[116, 170].

Известные в настоящее время способы стабилизации жирсодержащих продуктов антиоксидантами не позволяют задавать процентное содержание антиоксидантов в продукте исходя из требований к сроку хранения, а только ограничивают это содержание по максимуму. Увеличение концентрации антиоксидантов влечёт за собой неоправданные затраты по стоимости, которые не покрываются заметным увеличением срока хранения, и может даже ухудшать качество продуктов [28].

В последние годы специалистами по питанию большое внимание уделяется пищевым волокнам, как одному из важных компонентов пищи. Пищевые волокна содержатся во всех растительных продуктах, являясь клеточными стенками растений, которые состоят из высокомолекулярных углеводов: целлюлоз, гелицеллюлоз, пектиновых веществ. Пищевые волокна организмом человека не усваиваются, поэтому долгое время их считали балластом. В связи с этим в промышленно развитых странах применялись рафинированные продукты, а грубая пища исключалась из рациона. В последнее время выяснилось, что пищевые волокна в организме человека выполняют жизненно важные функции: механически стимулируют работу кишечника, адсорбируют ядовитые химические соединения и тяжёлые металлы и выводят их из организма [88, 141].

Оптимальное количество пищевых волокон в суточном рационе питания – 25 г [82].

Источником пищевых волокон являются овощи и фрукты, отруби злаковых растений. Однако потребление пищи компенсирует потребность в пищевых волокнах не полностью, поэтому важным является использование пищевых волокон в производстве пищевых концентратов.

Результаты сравнительной оценки углеводного состава пищевых волокон овощей, трав, древесины, зерна, стеблей разнообразных злаков, водорослей свидетельствуют об их идентичности и взаимозаменяемости. Поэтому в качестве источника пищевых волокон используют не только побочные продукты переработки сельскохозяйственного сырья, но и травы, водоросли, древесину, что значительно расширяет возможность производства пищевых волокон и их применение в лечебных и профилактических целях [5, 28].

Таким образом, проведённый анализ по составу и свойствам пищевых концентратов показал, что они являются типичными представителями поликомпонентных продуктов питания. При этом их качественные характеристики (состав, структура, сенсорные показатели) в значительной степени определяются рациональностью выбора составных ингредиентов, пищевых добавок, а также правильным подбором антиоксидантов с целью сохранения сформированных потребительских свойств продукта.

1.2 Особенности растительного сырья как источника физиологически 1.2.1 Характеристика действия физиологически функциональных Перспективным направлением в создании пищевой продукции является введение в рецептуры ингредиентов, особенно полезных для здоровья человека. В соответствии с теорией здорового питания, принципы которой в настоящее время широко внедряются в практику во всём мире, пищевые продукты, потребляемые человеком, должны содержать функциональные ингредиенты, помогающие организму человека противостоять болезням современной цивилизации или облегчить их течение, замедлять процессы старения, снижать влияние неблагоприятной экологической обстановки.

Некоторые из этих ингредиентов входят в рецептуры пищевой продукции, другие изучаются. В настоящее время эффективно используются следующие виды функциональных ингредиентов: витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, пищевые волокна, минеральные вещества и т. д [42].

На сегодняшний день многочисленными исследованиями установлен и доказан тот факт, что в основе патогенеза практически всех заболеваний лежат процессы свободно-радикального и перекисного окисления.

Система антирадикальной и антиперекисной защиты представлена разнообразными низкомолекулярными антиоксидантами, которые, с точки зрения растворимости в системе масло/вода, делят на водорастворимые и липидорастворимые, что предопределяет их локализацию в тканях, биодоступность, динамику и скорость элиминирования [130, 164].

К водорастворимым антиоксидантам относят водорастворимые витамины (аскорбиновая кислота и родственные вещества, витамины В1, В2, В6 и их комплексы с белками, липоевая кислота, никотиновая кислота (витамин РР), пантотеновая кислота), растительные фенолы (феноловые кислоты, флавоноиды, антоцианидины, катехины), серосодержащие соединения (глутатион, цистеин, эрготионеин, ди- и полисульфиды чеснока), аминокислоты и пептиды (цистеин, метионин, глутаминовая кислота, карнозин, ансерин), минералы (цинк, медь, марганец, селен, германий) [184].

К липидорастворимым антиоксидантам относят токоферолы - -, -, -, токоферолы (витамины Е), токотриенолы, каротиноиды (-, -, -каротины, ксантофилы и др. - всего ~ 200 соединений), ретинол (витамин А), убихинон (убихинол) - КоQ, витамин К и др. хиноны (в восстановленной форме), лигнаны, фосфолипиды.

Сочетание витамина Е и аскорбиновой кислоты позволяет осуществить защиту клетки как по аддитивному механизму (аскорбиновая кислота в водной среде, примыкающей к биомембране, витамин Е – в липидном биослое самой мембраны), так и по сопряжённому механизму, который может рассматриваться как синергизм двух антиоксидантов, т. е. проявление более значительного антиоксидантного эффекта, чем при простом суммировании антиоксидантных эффектов каждого компонента (аддитивное действие).

Важный компонент мембранной антиоксидантной системы – фосфолипиды, которые существенно усиливают антиоксидантный эффект токоферолов, убихинона, -каротина, витамина А, проявляя эффекты синергизма. Важнейшие составляющие липидов биомембран образуют единую систему взаимосвязанных соединений, способных эффективно осуществлять неферментативную защиту липидов от окисления [164, 186].

Синергизм антиоксидантов в биологических системах – явление, повидимому, универсальное. Синергистами являются убихинон (КоQ) и токоферолы (витамин Е), поскольку последний контролирует биосинтез убихинона (метаболический синергизм), витамин А и цинк, токоферол - Se, токоферол - -каротин).

Синергизм имеет место в тройных и более сложных системах: витамин Е витамин С - Se, КоQ - витамин Е - витамин А - биофлавоноиды. Действие природных комплексов витамина С – это цепь синергических процессов разных форм аскорбиновой кислоты. Особенно эффективны эти системы в комбинации с биофлавоноидами, которые сами по себе тоже функционируют как системы. В этих комбинациях различные формы аскорбиновой кислоты и флавоноиды различной структуры не только функционируют как кинергистические циклы, но флавоноиды, связывая ионы железа в биологических системах в неактивные комплексы, предотвращают прооксидантный эффект, который характерен для аскорбиновой кислоты в присутствии трёхвалентного железа.

В многокомпонентных природных антиоксидантных системах скорость расходования различных компонентов различна и зависит от условий. Так, в системе токоферол - хинон (убихинон) в реакциях окисления ненасыщенных жирных кислот при достаточном содержании кислорода наиболее активен токоферол, в условиях гипоксии - хинон. Поскольку в разных условиях эффективны разные группы антиоксидантов, природные антиоксидантные системы способны регулировать процессы свободно-радикального окисления.

Эти данные свидетельствуют о том, что природные антиоксиданты представляют собой многокомпонентные системы со сложным и разноплановым характером взаимодействия между компонентами, которые встраиваются в физиологическую антиоксидантную систему клетки, интегрируясь с нею и формируя новые соотношения и взаимодействия между всеми компонентами системы.

Эффективность действия таких антиоксидантов определяется корректностью подбора компонентов и соотношения между ними с учётом эффектов аддитивности, синергизма и антагонизма взаимодействия [164].

Витамины и антиоксиданты, к которым относят витамины А, С, Е, витамины группы В и провитамин А – -каротин, являясь функциональными ингредиентами, играют важную роль в позитивном питании. Участвуя в метаболизме, они укрепляют иммунную систему организма [78, 110].

Ненасыщенные жирные кислоты – наиболее эффективными функциональными ингредиентами этой группы являются: линоленовая (LA), эйкозапентаноеновая (ЕРА) и докозагексаноеновая (DHA) кислоты.

Пищевые волокна играют важную роль в питании и диете. Они представляют собой смесь большого числа органических соединений и имеют уникальную химическую структуру и физические свойства. Традиционно принято определять пищевые волокна как растительные полисахариды и лигнин, которые не могут быть метаболизированы пищеварительной системой человека.

Минеральные вещества, как пищевые ингредиенты, обладают важнейшими функциональными свойствами. Натрий стабилизирует осмотическое давление межклеточной жидкости, улучшает работу мышц. Калий играет важную роль в метаболизме клетки, способствует нервно-мышечной деятельности, регулирует внутриклеточное осмотическое давление, улучшает работу мышц. Магний активизирует деятельность ферментов и нервно-мышечную деятельность, снижает риск атеросклероза. Кальций способствует работе клеточных мембран, ферментативной активности, участвует в строении костной ткани [122]. Фосфор участвует в строении костных тканей, способствует функционированию нервных клеток, работе ферментов и метаболизму клетки. Цинк способствует росту организма, участвует в работе металлоферментов. Селен активизирует иммунную систему, является детоксикантом, участвует в контроле свободных радикалов. Йод регулирует количество гормонов щитовидной железы (противозобное средство) [43, 143, 188 - 195].

В среднем потребление йода в России составляет 40-80 мкг в день, при рекомендуемой норме 150 мкг в день, то есть в 2-3 раза ниже физиологических потребностей. Для сравнения, житель Японии получает 150 мкг йода в сутки [85, 114, 123].

В организме человека практически нет ни одной жизненно важной функции, которая не зависела бы от гормонов щитовидной железы, осуществляющих свое универсальное действие с помощью йода [76, 80].

1.2.2 Характеристика и особенности растительного и грибного сырья, содержащего физиологически функциональные пищевые ингредиенты Одним из рациональных путей решения проблемы йододефицита является создание продуктов, обогащённых йодом посредством растительного сырья, содержащего этот элемент. В качестве данного сырья существенный научный и практический интерес представляют ламинария, хрен, а также пряности семейства имбирных (куркума и имбирь).

Наибольшим содержанием йода отличаются бурые водоросли – ламинария, макроцисцис, нереоцисцис, алария, ундария, эклония, фукусы. Среди вышеперечисленных наибольшее промысловое значение имеет ламинария (Laminaria japonica Areasch) или морская капуста [30].

Хрен (Armoracia rusticana) – многолетнее двусемядольное растение из семейства Капустные. Происходит из юго-восточной области европейской части России.

Съедобная часть хрена содержит (%): воды - 77,0, белков - 2,5, углеводов - 16,3, пищевых волокон - 2,8. Минеральные вещества (мг/100 г) представлены: калием натрием - 140, кальцием - 119, магнием - 36, фосфором - 130, железом В хрене содержатся витамины (мг/100 г): В1 - 0,08, В2 - 0,12, РР - 0,4, С - [136].

Острый запах и вкус хрена обусловлен большим количеством эфирного аллилового, или горчичного масла и особенно гликозида – синигрина. В корне растения содержатся аспаргин, аргинин, глютамин, также влияющие на остроту запаха и вкуса. Свежий сок корней хрена содержит лизоцим – сильное противомикробное вещество [67].

Хрен издавна находит разнообразное применение в народной и научной медицине разных стран. Корни хрена и полученный из них сироп применяют как противоцинговое и мочегонное средство. Установлено, что настой хрена и свежий сок дают хороший эффект при острых гепатитах с пониженной кислотностью желудочного сока. Используются и противомикробные свойства хрена. Установлено, что эфирное масло, содержащееся в хрене, исключительно богато фитонцидами [79].

В пищу употребляют главным образом корни в сыром, варённом и консервированном виде, в меньшей степени - листья. Молодые листья применяют только в свежем виде в салаты, супы, на бутерброды и при засолке огурцов и помидоров аналогично укропу. Из корней готовят очень распространённую приправу, известную в кулинарии под названием «столовый хрен», который подают к холодным блюдам и закускам [67].

Куркума домашняя (Curcuma damastica Vab.) – многолетнее травянистое растение семейства Имбирные.

Куркума придаёт пищевым продуктам свежесть, делает их более стойкими при хранении [113]. Корневища куркумы содержат 3-5% эфирного масла, в состав которого входят цингиберен, сабинен, цинеол, борнеол, турмерон, метилацетилгексен и ещё ряд экзотических соединений (ими и обусловлен слабо жгучий, слегка горьковатый вкус, приятный, тонкий, своеобразный аромат). В состав пряности входят: белки, крахмал, смола, гуммиарабик и липиды. Из минеральных веществ в нём содержатся кальций, железо, фосфор и йод. В куркуме содержатся витамины группы В1, В2, В3, а также аскорбиновая кислота. Яркий жёлтооранжевый цвет пряности обусловлен хорошо растворяющимся в жире оранжевым красителем куркумином – полифенолом С12Н20О6, который содержится в пряности в виде альфа-йод-куркумина [113].

Имбирь (Zingiber L.) – многолетнее травянистое растение семейства Имбирные. Корневища имбиря содержат в своём составе до 4% эфирного масла, главной составной частью которого является цингеберен (до 70%), придающий продукту характерный аромат. Кроме того, в масле содержится цингиберол, камфен, цинеол, цитрал и ряд других соединений. Клубни и продукция из них имеют резкий, острый вкус, который обусловлен наличием фенолоподобного вещества гингерола. В имбире много белка, углеводов, представленных в основном крахмалом, клетчатки. Минеральный состав представлен солями магния, фосфора, кальция, железом, натрием, калием и цинком. Богат витаминами С, В1, В2 и А [113].

Диспропорция в аминокислотном составе пищи приводит к сложным нарушениям белкового обмена у человека, поэтому особенно важное значение имеет содержание в продуктах питания трёх наиболее важных аминокислот – триптофана, лизина и изолейцина.

Рассмотрение проблемы биологической ценности, как критерия качества белка, связано, прежде всего, с определением соотношения между биологической ценностью животных и растительных белков, а также учётом особенностей аминокислотного состава растительных белков, как потенциально наиболее крупного источника пищевого белка, разработкой приёмов повышения биологической ценности, а также изучением её изменений в процессах выделения и переработки белка, а также с определением роли производства новых форм пищи, в связи с повышением биологической ценности белка.

Различия аминокислотного состава растительных белков обеспечивают возможность повышения их биологической ценности в результате смешения и совместного потребления белков, дополняющих друг друга по аминокислотному составу. Это обусловлено тем, что основным биохимическим процессом, протекающим в желудочно-кишечном тракте, является гидролиз белков и других нутриентов. Он обеспечивает потерю белком и другими нутриентами видовой и прочей специфичности, а также всасывание и утилизацию пищевых веществ организмом. Как указывает Толстогузов В.Б. [148], в конечном счете, белок необходим организму не как таковой, а в качестве источника необходимых количеств сбалансированной смеси незаменимых аминокислот и азота, поставляемых в форме, адекватной эволюционно развитым процессам пищеварения. В связи с этим биологическая ценность смесей белков растёт по мере приближения их аминокислотного состава к идеальным, адекватным потребностям организма. В таких смесях реализуются эффекты взаимного обогащения различных белков, комплементарных друг другу по содержанию лимитирующих аминокислот [148].

Взаимное обогащение, а также повышение биологической ценности характерно как для смесей белков, так и для комбинаций пищевых продуктов, содержащих эти белки. Из особенностей аминокислотного состава белков зерновых культур следует их важная роль как источника серосодержащих аминокислот, которые дефицитны для большинства других белков, как растительных, так и животных. В связи с тем, что для аминокислотного состава белков семян масличных и бобовых культур в общем характерен избыток лизина и триптофана наряду с дефицитом серосодержащих аминокислот, эти белки комплементарны по аминокислотному составу белкам зерновых.

Сбалансированность аминокислотного состава пищевых продуктов имеет актуальное значение.

Из всего многообразия дикорастущих существенный интерес для пищевой промышленности, как источники пищевых волокон, а также других незаменимых нутриентов, представляют папоротники и грибы. В молодых побегах папоротника орляка обнаружено большое количество белка - до 30% (на сухой вес), содержащего незаменимые аминокислоты, около 50% углеводов, в состав которых входят клетчатка 20%, сахар - 23%, крахмала - 3% и жиры. Орляк содержит до 34 мг % витамина С, минеральные вещества: на 100 г орляка фосфора 75 мг, кальция 110 мг, магния 14 мг, меди 6,8 мг, никеля 2,4 мг, серы 100 мг, марганца 0,6 мг, натрия мг, калия 310 мг и другие. По минеральному составу и содержанию витаминов орляк близок к капусте, а по содержанию белка – к бобовым [160].

Фракционный состав белков папоротника орляка на 37% представлен альбуминами и глобулинами, 16% приходится на долю проламинов и 47% - на глютелины. При гидролизе белков определено 17 аминокислот (Цапалова, Плотникова, 1982), из которых незаменимые составляют 38,6%. Преобладающими аминокислотами белка являются глутаминовая (15,5%) и аспарагиновая (11%), среди незаменимых - лейцин (9,3%) и лизин (7,2%). Последние две аминокислоты особенно важны для организма. Недостаток лизина приводит к нарушению кровообращения, снижает содержание эритроцитов в крови, приводит к истощению мышц. Лейцин важен для роста молодого организма. В то же время в белках мало метионина, в следовых количествах обнаружен цистин. Это определённым образом сказывается на сбалансированности белка по аминокислотному составу [107, 120].

Содержание аминокислот в белках папоротника орляка довольно велико и по большинству незаменимых превышает содержание их в белке – эталоне. В этом плане белки папоротника близки к белкам грибов.

В белках осмунды азиатской, по сравнению с орляком, больше содержится пролина, аланина, гистидина, аргинина, а из незаменимых аминокислот – валина, изолейцина, фенилаланина, триптофана. Доля незаменимых аминокислот в белках осмунды составляет 41% против 38% в белках орляка. Из-за отсутствия цистина скор метионина + цистина составляет всего 49% требуемого по эталону, в то же время белки осмунды считают поставщиками таких особо дефицитных аминокислот, как триптофан, лизин, фенилаланин [83].

Триптофан необходим (1 г в сутки) для роста организма и поддержания азотистого равновесия. Он играет важную роль в образовании гемоглобина, никотиновой кислоты (витамина РР). В 100 г сушёной осмунды содержится столько же триптофана (0,23 г на воздушно-сухую массу), сколько в его общепризнанных поставщиках – мясе, рыбе, твороге, яйцах (0,2 г). Для удовлетворения суточной потребности в фенилаланине, ответственном за функции щитовидной железы и надподчечников, достаточно 200-250 г сушёного папоротника, а суточная норма лизина содержится в 450-500 г папоротника.

На сегодняшний день все белковые продукты из сои завоевывают признание как полезные и рентабельные ингредиенты в производстве традиционных продуктов питания, а также в создании новых видов и форм пищи. Ожидается, что эта тенденция будет продолжаться с разработкой, созданием и развитием новых пищевых продуктов, а также улучшением климата в сфере государственного регламентирования, отражающим вопросы питания и экономических потребностей рынка [105, 108, 126].

Как показывает анализ литературных источников, семена сои по содержанию белка, жира, фосфатидов и некоторых других питательных веществ превосходят многие масличные злаковые культуры. Другого такого сочетания белка, жира, углеводов, минеральных веществ и витаминов ни в растительном, ни в животном мире нет [2, 3, 12, 49, 65, 77, 100, 115, 133, 138].

Анализ литературных данных показывает, что семена сои по общему содержанию белка в 4,0-6,0 раз превосходят крупы из злаковых культур. Общее содержание липидов в семенах сои в 20 раз выше, чем в крупе. Только лишь по содержанию углеводов семена сои уступают крупам в 2,5-3 раза. Минеральных веществ в семенах сои в 2-6 раз больше, чем в крупе [38, 106].

Медицинской наукой установлено, что продукты из семян сои повышают работоспособность организма. Соя – единственное растение, полноценно заменяющее мясные продукты и яйца. Переваримость и усвояемость сои, по данным ряда исследований, высоки, как в целом, так и по отдельным её компонентам, а именно: переваримость жира - от 94 до 100%, белков - от 77 до 92%, углеводов от 79 до 100%, общая усвояемость - 83,9-89,6% [12, 29, 47, 54, 77, 103].

Усвояемость продуктов из семян сои возрастает при более частом их употреблении в результате привычки организма и развития в желудке бактерий, способствующих перевариванию соевой пищи [61, 171].

Основной недостаток соевого белка – относительно низкое содержание в нём серосодержащих аминокислот – метионина и цистина. При добавлении метионина его биологическая ценность повышается до уровня белков животного происхождения [148, 169].

По данным исследований [115], соевые белковые продукты могут быть успешно использованы в рационе питания человека для увеличения общего объема усваиваемых белков и, следовательно, для увеличения питательности смешанных пищевых изделий, содержащих комбинации белков растительного, а также животного и растительного происхождения. Оценка питательности соевых белков, входящих в состав соево-мясных пищевых смесей, показала, что при смешивании 30% соевых белков и 70% мяса питательность их превосходит питательность казеина [187].

Семена сои, водорастворимая фракция которых составляет 80-90% от общего содержания протеинов, являются источником большого разнообразия ферментов. В семенах сои присутствуют уреаза, липаза, липоксигеназа, каталаза, глюкозидаза и др. Все сорта сои обладают уреазной активностью [6, 46, 163, 180].

Семена сои содержат вещества с высокой биологической активностью, вызывающие торможение и угнетение переваримости сои и обмена веществ в организме, а иногда обладающие токсическим действием. Такими веществами являются ингибитор трипсина, гемагглютинин и сапонин [145, 163].

Ингибитор трипсина – белок типа глобулина с молекулярной массой Д. При тепловой обработке происходит его денатурация, сопровождающаяся потерей ингибирующих свойств [148].

Гемагглютинин (соин) является веществом белкового типа. Характерным его свойством является агглютинирующее действие на красные кровяные тельца.

При нагревании в присутствии пара соин разрушается. Сапонин содержится в семенах сои в незначительном количестве [101].

Многочисленными исследованиями установлено, что высокая степень усвояемости соевого белка зависит от правильной термообработки семян сои. Необходимость их термообработки обусловлена ещё и тем, что дезактивируя большую часть ингибитора трипсина, желудочный сок в организме человека не разрушает ингибитор Боумана-Бирка. Он наиболее стоек к действию как тепловых процессов, так и к воздействию желудочного сока. Однако данные, полученные в результате исследований, показывают, что в случае правильной обработки семян сои содержание некоторого остаточного количества антипитательных веществ не оказывает существенного влияния на качество пищи. Исследованиями также установлено, что максимальный коэффициент эффективности белка может быть получен в случае, когда 79% антипитательных веществ разрушено. Так, например, при разрушении 50 - 60% ингибитора трипсина у подопытных крыс не отмечалось больше гипертрофии поджелудочной железы [6 - 8, 11, 45, 54, 72].

Таким образом, для повышения питательной ценности соевых белков необходимо проводить специальную влаготепловую обработку с целью разрушения ингибитора трипсина и других антипитательных термолабильных белковых веществ [44, 102, 163].

Липиды, содержащиеся в семенах сои, на 85% состоят из ненасыщенных жирных кислот, необходимых для здорового функционирования организма.

Ценность соевых липидов обусловлена высоким содержанием глицеридов высоконепредельных жирных кислот, в первую очередь линолевой кислоты. Эта кислота относится к физиологически активным, но она характеризуется слабой биопотенцией и, кроме того, легко окисляется [185].

Установлено, что между содержанием белка и липидов в семенах сои существует обратная зависимость.

Семена сои – богатый источник фосфатидов, которые на 35% представлены лецитином. Он играет важную роль в процессах пищеварения жиров и углеводов в организме человека, способствует образованию белков и предохраняет от их распада, повышает усвояемость жиров и белков [179, 181].

Сравнительный анализ химического состава различных культур показывает, что по содержанию белка и незаменимых аминокислот соя имеет большие преимущества не только перед зерновыми и масличными культурами, но и среди бобовых ей нет равных [148].

Невысокое содержание крахмала в семенах сои и одновременно достаточно большое количество гемицеллюлозы, клетчатки, пектина делают сою незаменимой в рациональном и диетическом питании [36].

Наличие физиологически и биологически активных веществ позволяет считать её необходимой в лечебно-профилактических целях [13, 132, 134].

Отличительная особенность семян сои – повышенное содержание белка (40и лучшая, по сравнению с зерновыми и масличными культурами, сбалансированность его по аминокислотному составу [69, 148].

Для большинства зерновых культур лимитирующая аминокислота – лизин и в дефиците метионин. В соевом белке избыток лизина, поэтому сою рекомендуют смешивать с зерновыми или масличными культурами для того, чтобы повысить их биологическую ценность. Наиболее эффективной является смесь сои и кукурузы, так как небольшой дефицит метионина в соевом белке при этом компенсируется некоторым избытком этой аминокислоты в белке кукурузы, а лимит лизина в кукурузном белке будет ликвидирован за счёт его избытка в соевом [117, 148].

Кроме того, что соя характеризуется достаточно хорошим качеством белка, она является единственной культурой, использование которой в небольших количествах (150-260 г) может удовлетворить суточную потребность организма взрослого человека во всех аминокислотах при отсутствии других источников белка в рационе [29, 33, 174].

Семена сои являются богатым источником не только белка, но и масла, содержание которого в них колеблется в основном от 18 до 27%. В состав сырого масла входят триглицериды и липоидные вещества. Их роль не ограничивается только энергетической ценностью, так как они выполняют различные физиологические и биохимические функции [39, 53].

Триглицериды, состоящие из глицерина и жирных кислот, составляют основную часть липидов. Качество масла определяется содержанием и соотношением жирных кислот. Известно, что насыщенные жирные кислоты используются организмом в основном как энергетический материал. Их избыток нежелателен, так как обусловливает повышение уровня холестерина в крови, увеличивает риск развития атеросклероза, ожирения, желчно-каменной болезни. В соевом масле их содержание составляет 13-14%. Это значительно ниже, чем в животных жирах (41В нём преобладают ненасыщенные жирные кислоты (86-87% общего количества). Мононенасыщенная олеиновая жирная кислота не оказывает воздействия на уровень сывороточного холестерина.

Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) соевого масла характеризуются наибольшей биологической активностью благодаря наличию линолевой кислоты, которая не синтезируется организмом человека и должна поступать только с пищей. Биологическая роль ПНЖК велика, так как они предшественники в биосинтезе гормоноподобных веществ – простагландинов, которые препятствуют отложению холестерина в стенках кровеносных сосудов, предотвращая, тем самым, образование атеросклеротических бляшек. Недостаточное содержание ПНЖК приводит к прекращению роста, поражению кожи, изменению проницаемости капилляров [182].

В последнее время появились работы, в которых подчёркивается не только важность содержания ПНЖК, но и соотношения между линолевой и линоленовой кислотами. Объединённый комитет ФАО/ВОЗ рекомендует это соотношение от 5:1 до 10:1. Соевое масло вполне удовлетворяет этим требованиям, так как в его составе достаточно большое количество линолевой кислоты (48-57%), а соотношение линолевая : линоленовая кислота составляет у изученных сортов от 4,7:1 до 8,3:1 [101].

Данные свидетельствуют о том, что оптимальная суточная потребность в линолевой кислоте 10 г будет удовлетворена при употреблении 100-110 г семян сои или 20 г соевого масла при отсутствии других источников жиров.

При этом установлено, что другие растительные масла хуже сбалансированы по жирно-кислотному составу. В оливковом масле отсутствует линоленовая кислота, в подсолнечном, в результате целенаправленной селекции, её содержание в современных сортах масла снижено до следовых количеств. По данным ВНИИМК, у рапса и горчицы соотношение между линолевой и линоленовой кислотами составляет 1,5-2,6:1, у льна - 0,2:1. Таким образом, соевое масло наиболее ценно для удовлетворения физиологических потребностей человека [1].

Масличность соевых семян зависит как от биологических особенностей сорта, так и от условий выращивания [2].

Токоферолы (,,, ) – биологически активные вещества соевого масла. Содержание и функции отдельных фракций их различны: - токоферолы характеризуются наибольшей Е-витаминной активностью. Их содержание в масле составляет мг/кг,,, -токоферолы обладают антиокислительными свойствами, которые особенно сильно выражены во фракциях и -токоферолов. Наименьшее содержащие приходится на долю -токоферолов (25 мг/кг), наибольшее - -токоферолов ( мг/кг), -токоферолы содержатся в масле в количестве 300 мг/кг.

Наличие самого большого количества токоферолов в соевом масле (830 - мг/кг), по сравнению с другими видами масел (кукурузным - 910 мг/кг, подсолнечным - 490-680 мг/кг, оливковым - 172 мг/кг), обусловливает его способность в наибольшей степени повышать защитные свойства организма, замедлять старение, и т. д.

Кроме того, соевое масло содержит фосфолипиды, которые способствуют регенерации мембран, увеличивают детоксикационную способность печени, обладают антиоксидантной активностью, снижают у диабетиков потребность в инсулине, предотвращают дегенеративные изменения в нервных клетках, мышцах, укрепляют капилляры [7].

Отличительной особенностью сои является самое высокое содержание фосфолипидов по сравнению с другими культурами. В семенах сои их содержание колеблется в пределах 1,6-2,2%; хлопчатника – 1,7-1,8; гороха – 1,0-1,1; подсолнечника – 0,7-0,8; льна – 0,5-0,7; пшеницы – 0,4-0,5; кукурузы – 0,2-0,3% [11].

Характерной особенностью сои является невысокое содержание углеводов.

Благодаря этому её рекомендуют больным сахарным диабетом. По заключению Института питания РАМН продукты из сои обеспечивают выраженный гипогликемический эффект у больных на фоне отмены или снижения дозы привычных противодиабетических препаратов, включая инсулин.

Углеводы в сое представлены растворимыми сахарами – глюкозой, фруктозой (моно-), сахарозой (ди-), раффинозой (три-), стахиозой (тетра-), а также гидролизуемым полисахаридами (крахмалом и др.) и нерастворимыми структурными полисахаридами (гемицеллюлозой, пектиновыми веществами, слизями и другими соединениями, образующими клеточные стенки).

Количество углеводов в семенах сои колеблется от 17,0 до 24,8%, в зависимости от биологических особенностей сорта [74].

Во фракции растворимых углеводов моносахариды составляют лишь 1%, а 99% представлены сахарозой, раффинозой, стахиозой.

В расчёте на сухое вещество семени в сое содержится 1-1,6% трисахарида раффинозы, которая состоит из молекул глюкозы, фруктозы и галактозы, а также 3-6% тетрасахарида стахиозы, образованной молекулами глюкозы, фруктозы и двумя молекулами галактозы.

Эти олигосахара, как известно, вызывают метеоризм, так как из-за отсутствия в тонком кишечнике фермента галактозидазы они не перевариваются, а, попадая в толстый кишечник, сбраживаются микроорганизмами до углекислого газа и водорода.

Для соевых белковых продуктов диетического и детского питания введено ограничение на содержание олигосахаров (не более 2%) – СанПиН 2.3.2.560-96.

Содержание олигосахаров в сое снижают термообработкой, а в белковых концентратах и изолятах – промывкой этанолом или водными растворами кислот.

При этом олигосахара расщепляются на составляющие их мономеры [148].

Учитывая то, что в семенах сои содержится 6,-7,6% нативных олигосахаридов, достаточно потреблять 40-75 г сои в день для того, чтобы оздоровить и поддержать в нормальном состоянии полезную микрофлору кишечника [178].

Пектин выводит из организма шлаки и токсины, снижает холестерин. Оптимальное содержание клетчатки и пектина в суточном рационе должно быть 25 г [48, 82].

При этом известно, что семена сои – одни из редких продуктов, содержащих изофлавоны. Они сконцентрированы в гипокотиле сои и отсутствуют в масле. По химической структуре изофлавоны подобны главному женскому гормону, поэтому соевые изофлавоны обладают многими свойствами эндогенных эстрогенов человека. Кроме того, они имеют и другие важные негормональные свойства, которые привлекли внимание многих исследователей. Считается, что эстрогены нужны не только для женской детородной системы, но также важны для костной системы, нормальной работы сердца и, возможно, мозга, они излечивают больных от носового кровотечения. После того, как в 1992 г. в Вашингтоне провели научный симпозиум, посвящённый вопросам предотвращения рака, стали известны и другие аспекты воздействия генистина на организм человека и животных. Оказалось, что он хороший антиокислитель, мощный ингибитор тирозиновых белковых киназ.

Генистин не просто подавляет рост раковых клеток, он заставляет их дифференцироваться, то есть из раковых превращаться в нормальные. Результаты исследований, проведенных Национальным институтом рака США и другими исследовательскими учреждениями, показали, что изофлавоны блокируют развитие кровеносных сосудов, питающих злокачественные опухоли [161, 164].

Учитывая разные аспекты влияния изофлавона генистина на организм человека и тот факт, что соя – редкое растение, содержащее этот компонент, медики считают целесообразным получение лекарственного препарата из сои [166].

Семена сои содержат сапонины, которые также являются гликозидами. В соевой муке они составляют от 0,5 до 2,2 %. Сапонины придают зерну горьковатый вкус и оказывают гемолитическое воздействие на красные кровяные тельца.

Однако некоторые исследователи полагают, что их роль как антипитательного фактора сои невелика, так как при тепловой обработке семян сапонин гидролизуется в нетоксичный сапогенин [34, 37].

Ученые установили, что, как и пектины, сапонины снижают уровень холестерина в крови, тем самым уменьшают риск склеротических поражений сосудов, отмечают антираковые свойства этих веществ [6].

В состав золы соевых семян входят макроэлементы (в мг на 100 г семян):

калий - 1607, фосфор - 603, кальций – 348, магний - 226, сера - 214, кремний - 177, хлор - 64, натрий - 44, а также микроэлементы (в мкг на 100 г): железо - 9670, марганец - 2800, бор - 750, алюминий - 700, медь - 500, никель - 304, молибден кобальт - 31,2, йод - 8,2.

Содержание зольных элементов в семенах сои, в зависимости от биологических особенностей сорта, колеблется от 4,9 до 6%; поэтому 160-170 г семян сои могут удовлетворить суточную потребность организма в калии, фосфоре, магнии и железе [99].

Согласно заключению специалистов Института питания РАМН, низкое содержание натрия, при достаточно высоком обеспечении калием, позволяет при использовании в диете продуктов переработки сои добиться диуретического эффекта без применения мочегонных фармакологических средств.

Известно, что фосфор в семенах сои входит в состав фитиновой кислоты.

Она способна образовывать соли (фитаты) с некоторыми минеральными элементами, содержащимися в пище (кальцием, магнием, железом, цинком, молибденом, марганцем, медью). Эти соли характеризуются низкой растворимостью и поэтому плохо всасываются и усваиваются организмом. В связи с этим некоторые исследователи вели поиск способов избавления от фитатов. Было обнаружено, что промывка подкисленной водой с pН=5,0 способствует удалению почти 75% фитатов.

Однако в работах американских учёных иной взгляд на роль фитатов. Они считают, что, кроме избавления от свободных радикалов, фитаты предотвращают рак, укрепляя иммунную систему путём увеличения активности клеток, способных атаковать и уничтожить раковые. Фитаты могут контролировать рост клетки, увеличивая тем самым её устойчивость ко многим видам рака. Исследования в этой области продолжаются [75].

Высокой биологической активностью обладают витамины, которые требуются организму в малых количествах, но играют большую роль в регуляции многих биохимических и физиологических процессов [90].

В семенах сои содержится (в мг на 100 г семян):

-каротина - 0,15-0,20, витамина Е-17,3, пиридоксина (В6) 0,7-1,3, ниацина (РР) - 2,1-2,5, пантотеновой кислоты (В3) - 1,3-2,25, рибофлавина (В2) - 0,22-0,38, тиамина (В1) - 0,94-1,8, холина а также (в мкг на 100 г семян): биотина - 6,0-9,0, фолиевой кислоты - 180-200.

Таким образом, анализ литературных источников, а также практика показывают, что в настоящее время вопрос получения комбинированных соеворастительных изделий повышенной пищевой и биологической ценности не изучался ни в теоретическом, ни в практическом плане. При этом отсутствие научных данных по приготовлению таких изделий сдерживает возможность разработки технологий и рецептур пищеконцентратов и, в частности, вторых блюд быстрого приготовления.

1.3 Способы включения физиологически ценных ингредиентов в пищевые продукты с целью обеспечения им функциональной направленности Биологически активные добавки – это полусинтетические препараты, полученные с помощью современных технологий из натурального сырья. Они наиболее близки к природным соединениям и потому лучше усваиваются организмом.

Среди них много как отечественных, так и зарубежных: «Маринид», «Витальгинйод», «Пивные дрожжи с йодом», «Цыгапан», «Йотрин», «Йодказеин», «Йодактив» [15, 21, 31, 43, 84, 104, 129, 146, 162].

На мой взгляд, наиболее эффективным способом доставки незаменимых нутриентов пищи в организм является создание таких продуктов, которые бы содержали их в своём составе в такой форме, как создала их природа. В этой связи возможно и целесообразно на основе изучения составов и свойств природного сырья создавать взаимообогащающие композиции и комбинации, а уже на их основе – пищевые продукты заданного состава и свойств.

Известен способ производства соевого белкового продукта, преимущественно соевого сыра, согласно которому проводят створаживание соевого молока коагулянтом в присутствии нейтральных солей сильных кислот, замедляющих процесс коагуляции белков-глобулинов, взятых в количестве 0,04-2,5% от массы соевого молока. Для отделения сыворотки прессованию подвергают створоженную массу с температурой не менее 68С. Из нейтральных солей сильных кислот можно использовать кристаллическую поваренную пищевую соль либо её водный раствор, которые можно вводить в соевое молоко перед створаживанием. Перед створаживанием соевое молоко можно нагреть до 75-110С. Для створаживания можно использовать комплексные коагулянты, имеющие в своём составе молочную кислоту. Коагулянт вводят в горячее соевое молоко в соотношении 1-2% от массы соевого молока постепенно при медленном осторожном помешивании. Перед прессованием в предварительно измельчённую после отцеживания сыворотки створоженную массу можно ввести пищевые добавки, например морскую капусту, тмин, чеснок, зелень и т. п. в соответствии с заданной рецептурой. По окончании прессования полученный соевый сыр охлаждают до температуры 18-20С и подвергают вакуумной упаковке. Изобретение позволяет улучшить структуру соевого сыра типа тофу [89].

В Дальрыбвтузе также разработан способ производства консервов из морской капусты, согласно которому измельчённую морскую капусту смешивают с соей и заливкой, фасуют, закатывают и стерилизуют. Сою предварительно замачивают в воде и вводят в количестве 10-30%. Для увеличения биологической и пищевой ценности и расширения ассортимента в смесь дополнительно вводят или овощи, или мясо, или рыбу, или морские беспозвоночные. В результате сочетания морской капусты с соей получают питательные продукты с высокими органолептическими свойствами, пищевой и биологической ценностью. Кроме того, наличие сои обеспечивает профилактические свойства консервов, т. к. соя не содержит холестерина и снижает уровень липидов в плазме крови, тем самым снижается риск заболевания некоторыми видами рака, а также стабилизируется липидный, углеводный, минеральный обмен и стимулируется иммунитет.

Таким образом, проведенный анализ литературных и патентных источников по разрабатываемому направлению показал, что пищевые концентраты пользуются определённым спросом у потребителя. Более того, без них невозможно обойтись в определённых условиях работы и обитания в процессе жизнедеятельности человека. При этом пищеконцентраты являются такой формой пищи, которая на стадии их создания и проектирования позволяет регулировать состав и свойства, получая их заданные уровни, соответствующие принципам адекватного и сбалансированного питания.

ГЛАВА 2 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методологический подход к организации исследований Методология подхода к проведению исследований по данной теме в виде общей схемы представлена на рисунке 2.1.

Научно-исследовательские работы проводились в лабораториях ГНУ СибНИИПСХП РАСХН, ГНУ ВНИИ сои РАСХН, ФГУП «Амурский ЦСМ», а также производственной лаборатории ООО «Соевые технологии», с. Тамбовка Амурской области.

Производство опытной партии гранулята осуществляли в экспериментальном цехе ВНИИ сои (приложение 6).

Объектами проводимых исследований являлись семена сои перспективного сорта «Нега», соответствующие ГОСТ 17109-88 [23].

Требования при заготовках и поставках: соевая белковая основа; соевый белково-витаминный продукт; соево-растительные композиции: соеволаминариевая; соево-хреновая; соево-папоротниковая; соево-грибная и гранулят сушёный на их основе; пищевые концентраты с использованием гранулята.

Для технологических целей при приготовлении использовано следующее сырьё и продукты: вода питьевая по ГОСТ Р 51232-98 и СанПиН 2.1.4.559; соль поваренная пищевая по ГОСТ Р 51574-2000; перец чёрный молотый по ГОСТ 29050-91; лук репчатый сушеный по ГОСТ 28502-90; морковь по ГОСТ 28275-94;

хлопья гречневые; хлопья рисовые; хлопья овсяные; хлопья пшённые; грибы белые сушеные; папоротник сушеный; ламинария сушеная; хрен сушеный; куркума молотая ТУ 9169-002-23613946-99; имбирь молотый по ГОСТ 29046-91; масло соевое по ГОСТ Р 53510-2009; пищевые концентраты вторых обеденных блюд быстрого приготовления, соответствующие ГОСТ и ТУ (контрольные образцы), с соответствующим составом и свойствами.

Анализ исследований по созда- Анализ особенностей растительно- Анализ способов трансформации Исследование факторов, Выбор коагулянта, соевой белковой основы экспериментальное белковой основы Разработка технологии соевого витаминного продукта Исследования химического состава и биологической ценности соевого белково-витаминного продукта Рисунок 2.1 - Общая схема исследования Методы исследований по группам показателей приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Методы исследований по группам показателей качества продукции Физико-химические Определение витамина С по ГОСТ 24556-89;

Определение массовой доли йода титриметрическим методом согласно МУК 4.1.1106-02;

Для каждого вида объекта использовали методы определения по соответствующему ГОСТ:

Биохимические Определение состава аминокислот на инфракрасном анализаторе НИР - Реологические и струк- Методами для измерения структурно-механических характурно-механические теристик [21] Органолептические Методом сенсорного анализа по 5 балльной шкале для каждого показателя [119], установление профилей продуктов питания дескрипторами, характерными для данной Микробиологические Определение уровня санитарно-показательных микроорганизмов:

Продолжение таблицы 2. Показатели Подготовка проб по ГОСТ 26929-94;

безопасности 7 Статистический анализ Компьютерные программы «MicrosoftExcel», и графическое оформ- «STATISTIKA 6,0», статистическая обработка всего масление сива цифровых данных по Урбах (1962) и Кенуи (1979) Примечание - группы показателей для каждого вида продуктов определяли по СанПиН 2.3.2.1078- Энергетическую ценность сырья и готовой продукции рассчитывали с помощью коэффициентов Рубнера (при окислении 1 г белка в организме человека выделяется 4,1 ккал тепла, при окислении 1 г липидов - 9,3 ккал, 1 углеводов - 4,0) [136].

2.4 Методика планирования многофакторного эксперимента Факторы выделялись методом априорного ранжирования, а затем устанавливались уровни и интервалы их варьирования, а также центр эксперимента.

Центр эксперимента (основной уровень) выбирали в середине варьирования фактора [27, 71].

Выявленные существенные факторы использовались в основном эксперименте с применением плана второго порядка.

Для определения оптимальных условий протекания изучаемых процессов, определялись значения факторов, соответствующих экстремуму функций откликов (критерии оптимизации, которыми оценивается объект исследования) Уi = (Х1;Х2;Х3) [128, 158].

Экспериментальные исследования проводились на основании стандартных методик, а также предложенных рядом авторов [9, 10, 19, 20, 22-26, 56, 66, 73, 86, 87].

Для проведения эксперимента использовался ортогональный план полного трёхфакторного эксперимента, позволяющий сократить число опытов, получить многофакторные математические модели, которым присущи простота вычисления коэффициентов уравнений, описывающих изучаемые процессы, а также независимость коэффициентов математической модели. План представляет матрицу (таблица 2.2) и записывается как 23, где 3 – число факторов, которые одновременно варьируются при проведении эксперимента, 2 - число уровней.

Таблица 2.2 - Матрица эксперимента Реализация плана проводится на двух уровнях – верхнем и нижнем.

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Обоснование выбора растительного и грибного сырья и компонентов Согласно формуле сбалансированного питания (ФСП) [82] суточное потребление белков человеком должно составлять 80-100 г, в том числе полноценных растительных, т.е. сбалансированных по незаменимым аминокислотам - 45-50%.

Из белков растительного происхождения требованиям сбалансированности аминокислотного состава отвечает в полной мере белок семян сои [144].

Более того, семена сои содержат целый ряд других незаменимых нутриентов, адекватных физиологическим потребностям организма человека и, прежде всего, витамин Е.

В то же время в семенах сои отсутствует витамин С, роль и значение которого в питании человека является весьма важным. Согласно ФСП, суточная норма потребления витамина С (аскорбиновой кислоты) составляет 50-70 г.

При этом организму человека необходимы органические кислоты в суточной норме до 2 г. В этой связи, для получения компонента, содержащего белок, витамины и органические кислоты, с целью последующего его использования в различной физической форме в поликомпонентных пищевых системах предполагается использовать соевую белковую основу, а также аскорбиновую и янтарную кислоты.

Биохимический состав соевой белковой основы представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Биохимический состав и энергетическая ценность соевой белковой основы, полученной из семян сои сорта «Нега», % Продукт Вода Белки Липиды Углеводы Минераль- Витамин Энергетическая Соевая белковая 86-90 3,2-4,1 2,1-3,8 2,3-3,3 2,4-2,8 1,7-1,9 30,9-63, основа Выбор янтарной кислоты для получения биоактивной бинарной кислотной композиции – аскорбиновая кислота + янтарная кислота = 1:1 обусловлен следующим. Янтарная кислота – это одно из тех веществ, без которых организм не может существовать. Она участвует в энергетическом обмене на клеточном уровне, обеспечивая процесс клеточного дыхания на уровне митохондрий посредством цикла Кребса. Каждое звено в цикле Кребса представляет собой химическую реакцию, которая обеспечивает превращение веществ, образовавшихся на предыдущем этапе, в «сырье» для последующей переработки. Для осуществления этого процесса необходима янтарная кислота.

Можно выделить следующие свойства янтарной кислоты:

- антиацидотическое действие, связанное с тем, что янтарная кислота эффективно снижает тканевый метаболический ацидоз, а это позволяет рекомендовать её как не имеющее аналогов средство для предотвращения поражения тканей при накоплении молочной кислоты и снижения внутриклеточного pН (нагрузки, ишемии миокарда и т. д.);

- антигипоксическое действие, базирующееся на низкой чувствительности системы окисления янтарной кислоты к недостатку кислорода;

- антистрессорное, адаптогенное действие, в основе которого лежит мощная энергетическая поддержка активности систем обеспечения адаптации;

- детоксикационное действие, связанное с энергетической поддержкой системы окисления янтарной кислоты процессов дезинтоксикации и выведения чужеродных веществ, вследствие купирования токсического действия анестетиков, противосудорожных, туберкулостатиков, гормонов, сердечных гликозидов, алкоголя, снижения кетоза и уровня сахара при диабете, стабилизирует работу сердца;

- мочегонное действие и противовирусное действие;

- актопротектное действие, способствующее поддержанию продолжительного времени высокой физической активности;

- радиопротектное действие, предотвращающее преждевременное старение организма, основанное на уникальной нормализации внутриклеточного соотношения АТФ/АДФ.

Защита организма при гипервитаминозе Д2. Предотвращает внутриклеточное отложение кальция. В этой связи янтарную кислоту используют при производстве продуктов в пищевой промышленности. При приготовлении крепких алкогольных напитков (водки) янтарная кислота используется для нейтрализации действия вредного ацетоальдегида; морсов и других алкогольных напитков – для сохранения витаминов.

Таким образом, продукты питания, содержащие янтарную кислоту, можно рекомендовать спецконтингентам, работающим в экстремальных условиях.

3.2 Исследование факторов и установления зависимостей, характеризующих получение структурированных форм соевого белка в На данном этапе исследований предусматривалось изучить процесс термокислотной коагуляции соевого белка в его дисперсной системе с помощью бинарной кислотной композиции – аскорбиновая кислота + янтарная кислота в соотношении 50%:50%. Для этих целей предусматривалось использовать их 5% водный раствор.

В результате проведённых исследований вначале была получена соевая белковая основа из семян сорта «Нега» с различным содержанием сухих веществ (таблица 3.1). При этом установлено, что концентрация сухих веществ – Gс.в., при получении соевой белковой основы зависит от массового соотношения семена сои : вода, а также от времени замачивания семян, т. е. продолжительности их нахождения в воде перед измельчением и экстракцией.

Необходимость исследования данного вопроса вызвана тем, что существующая данная связь обусловливает функциональную зависимость между содержанием сухих веществ в соевой белковой основе – Gс.в. и количеством коагулянта – К, необходимого для образования белкового сгустка при термокислотной коагуляции белка в дисперсной системе. Следовательно, необходимо установить зависимость К = (Gс.в.)min.

В самом общем виде эта зависимость является однофакторной, однако, как показали предварительно проведённые исследования, процесс образования сгустка зависит также от продолжительности – и температуры – t структурообразования в дисперсной системе белок – вода.

Таким образом, процесс формирования белкового сгустка является многофакторным, а потому для его изучения необходимо использовать метод многофакторного эксперимента [68, 86], как позволяющий учесть и выявить взаимодействия факторов и их влияние на изучаемый процесс при наименьших затратах труда и средств. В результате анализа факторов на основе предварительно поставленных опытов было установлено, что на данный процесс будут оказывать существенное влияние следующие факторы:

- содержание сухих веществ в соевой белковой основе – Gс.в., % (Х1);

- продолжительность структурообразования –, мин. (Х2);

- температура структурообразования – t,С (Х3).

При этом в качестве критерия оптимизации был принят такой показатель, как массовая доля коагулянта – К, %, (Y1), характеризующий расход бинарной кислотной композиции (АК + ЯК).

Таким образом, необходимо было установить зависимость в её общем виде – Факторы и уровни их варьирования по изучению данной зависимости представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Факторы и уровни их варьирования по изучению процесса структурирования соевого белка Показатели Содержание сухих Продолжительность Температура В таблице 3.3 представлена матрица планирования 3-факторного эксперимента по пятнадцати опытам, а также результаты этих опытов.

Таблица - 3.3 Матрица планирования и результаты эксперимента по установлению зависимости К = (Х1; Х2; Х3) min По результатам многофакторного эксперимента проведён регрессионный анализ зависимости Y1 = (Х1; Х2; Х3) min, и определены области экстремальных значений факторов Х1; Х2 и Х3, исследованных на экстремум min (таблицы 3.4 и 3.5). При этом получены следующие значения факторов Х1 = - 0,16; Х2 = 0,16 и Х3 = 0,0.

При данных значениях критерий оптимизации составил Y1 = 9,965%.

Таблица 3.4 - Регрессионный анализ зависимости Y1 = (Х1; Х2; Х3) min Коэффициенты Стандартное отклонение Таблица 3.5 - Области экстремальных значений По результатам регрессионного анализа (таблица 3.6 и приложение 2) построены математические модели процесса получения белково-витаминного сгустка.

Таблица 3.6 - Результаты регрессионного анализа зависимости Y1 = (Х1; Х2; Х3) терий Данная модель имеет следующий вид:

- в кодированной форме:

- в раскодированной форме:

FRFT = 16,0823,79 (таблица 3.6) при коэффициенте корреляции R1 = 0,9564.

Для определения оптимальных значений параметров и режимов процесса получения качественного белково-витаминного сгустка проведён графический анализ поверхностей отклика Y1 методом секущей плоскости.

Поверхность отклика Y1 и её сечения представлены на рисунках 3.2 - 3.4.

В результате решения поставленной задачи определены оптимальные значения параметров процесса получения белково-витаминного сгустка, которые равны: содержание сухих веществ в соевой белковой основе – Gс.в. = 11,68%; продолжительность структурообразования в дисперсной системе – = 4,16 мин.; температура структурообразования – t = 65С.

При данных значениях параметров массовая доля вносимого коагулянта в виде бинарной кислотной композиции не превышает 10%.

На основе научно обоснованных данных разработана технологическая схема получения белково-витаминного продукта с использованием перспективного сорта сои «Нега» (рисунок 3.1).

Бинарная кислотная композиция:

Рисунок 3.1 - Технологическая схема получения белково-витаминного продукта Рисунок 3.2 - Поверхность отклика Y1 = f(Х1 = - 0,16, Х2, Х3) и её сечения Рисунок 3.3 - Поверхность отклика Y1 = f(X1, X2 = 0,16,X3) и её сечения Рисунок 3.4 - Поверхность отклика Y1 = f(X1, X2, X3 = 0) и её сечения 3.3 Исследование факторов и зависимостей, характеризующих получение композиций в виде сушёного гранулята на основе растительного и грибного сырья технологической модификации На данном этапе исследований, в соответствии с поставленными целью и задачами исследований, изучался процесс получения бинарных растительных и растительно-грибных композиций на основе белково-витаминного сгустка (БВС) и ламинарии, БВС и хрена, БВС и папоротника, а также БВС и грибов, а также комбинация БВС + папоротник + грибы.

Биохимический состав данных компонентов представлен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Биохимический состав растительных и растительно-грибных продуктов, % (Х = ±m; m 0,05) кововитаминный На основе выбранных компонентов, посредством их смешивания в соотношении 1:1, готовились растительно-грибные композиции: соево-ламинариевая;

соево-хреновая; соево-папоротниковая; соево-грибная.

При этом принятое соотношение компонентов в композициях позволило иметь их влажность в пределах 32-35%.

Биохимический состав полученных композиций приведён в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Биохимический состав растительных и растительно-грибных композиций, % (Х = ±m; m 0,05) также витаминов С, Е и йода.

Технологическая схема получения высокобелковых биоактивных растительных и растительно-грибных композиций представлена на рисунке 3. Белково-витаминный Смешивание = 10 мин.; влажность композиции W = 32-35% Рисунок 3.5 - Технологическая схема получения композиций В процессе дальнейших исследований необходимо было установить зависимости, характеризующие процесс получения сухих гранул на основе биоактивных растительных и растительно-грибных композиций.

С этой целью, на основании анализа факторов, влияющих на данный процесс, выделены наиболее значимые, в совокупность которых вошли следующие:

- массовая доля белково-витаминного компонента - Х1, (МСБ,%);

- продолжительность сушки - Х2, (с, мин.);

- температура сушки - Х3, (tс,С).

За критерий оптимизации получения сухих гранул, по четырём вариантам, принят органолептический показатель качества гранул - Y2-5 (N2-5, балл).

Таким образом, необходимо установить функциональную зависимость:

Y2-5 = (Х1; Х2; Х3) max.

В основе метода композиционирования при получении и создании концентратов смешанного сырьевого состава должен лежать принцип сочетания и комплементарности по следующим признакам:

- по органолептическим – внешний вид (цвет, форма), запах, вкус, консистенция;

- по химическому составу (общее содержание белка, его аминокислотный состав, содержание липидов, углеводов, витаминов и минеральных веществ), базирующемуся на принципе взаимообогащения составов компонентов;

- по размерным и теплофизическим характеристикам (размер частиц, удельная теплоёмкость соевого и другого растительного сырья);

- по структуре готового продукта (набухаемость, развариваемость, консистенция).

Пищевая ценность концентратов, как и других продуктов питания, определяется способностью удовлетворять потребности организма человека в питательных веществах, необходимых для его роста и жизнедеятельности.

Она определяется тремя факторами: энергетической и биологической ценностью: содержанием белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ; внешним видом, вкусом и запахом приготавливаемого пищевого продукта.

В соответствии с действующей нормативной документацией требования к органолептическим показателям готовых продуктов являются доминирующими. В этой связи, задачей настоящих исследований являлась сравнительная органолептическая оценка качества изделий и выявление возможных различий конкретных показателей качества.

Для обнаружения различий в образцах использовали метод парных сравнений с указанием величины наблюдаемой разницы [118, 119].

С этой целью разрабатывались специальные анкеты, которые были представлены членам дегустационной комиссии. Заполненные индивидуальные анкеты статистически обработаны, и зафиксировано общее мнение дегустаторов по отдельным образцам.

При сенсорном анализе качества гранулята методом парных сравнений достоверность результатов дегустаторов устанавливали с помощью теории вероятности. Достоверность при определении получали путём умножения общего числа парных сравнений на разность процента совпадающих оценок при вероятности угадывания (50%), деленное на вероятность угадывания (50%).

В анкеты были внесены следующие показатели: внешний вид, цвет, степень свойственности запаха, степень свойственности вкуса, плотность и т.д.

Система предпочтительной оценки построена полностью на логическом заключении в зависимости от впечатления, произведенного продуктом на дегустатора, и не предусматривает количественного выражения качества продукта через единицу, т.е. балл. Балльная система точна и более однозначна, так как позволяет заменить многообразие в описании ощущений цифровым индексом. Для каждого вида продукции разрабатывают шкалы балльных оценок [118].

Для определения качества изделий использовали пятибалльную шкалу оценки. При разработке шкалы использованы основные положения органолептической оценки. Соблюдалась следующая очерёдность основных операций:

- установлена номенклатура комплексных и единичных показателей качества и их расположения в соответствии с последовательностью осмотра продукции;

- установлена градация качества и присвоение им баллов;

- установлены коэффициенты значимости (весомости) отдельных органолептических признаков.

К баллам составлено словесное описание каждой градации. Степень совершенства отдельных элементов выражена в баллах (таблица 3.7).

Таблица 3.7 - Вариант пятибалльной шкалы и общая характеристика уровней качества продукта 5 (отличное) По соответствующему признаку продукт характеризуется положительно; заметных недостатков и дефектов не обнаружено 2 (удовлетворительное) 20- Количество баллов, установленное каждому показателю, зависит от качественного состояния объекта, которое определяли, умножая баллы на коэффициент весомости (значимости) и суммируя полученные результаты (таблица 3.8).

Таблица 3.8 - Порядок оценки качества изделий по балльной шкале макси- весомости пока- симум (рас- минимум (установ- оценка показателя, Данная шкала пригодна как для комплексной оценки качества композиций, так и для дифференцированной оценки отдельных показателей качества.

Органолептическая оценка включала: проведение дегустации, обработку результатов дегустационных листов, вынесение заключения о качестве.

Образцы кодировались с использованием произвольных трёхзначных чисел.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«СИДЯКИН МАКСИМ ЭДУАРДОВИЧ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭТАНОЛА ИЗ ВОЗВРАТНЫХ ОТХОДОВ ХЛЕБОПЕКАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА 05.18.07. - Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель : д.т.н., проф. Л.Н. Крикунова Москва –...»

«Шабанова Ольга Владимировна ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СЫРА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛЕСНЕВЫХ ГРИБОВ PENICILLIUM CASEICOLUM Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств ДИССЕРТАЦИЯ на...»

«ЕВСЕЛЬЕВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛЮД ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПИТАНИЯ Специальность: 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания...»

«ШЕЛЕПИНА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ФОРМ ГОРОХА Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени...»

«Гринюк Анна Валентиновна ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ КРОВИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОГО АЗОТА В КАЧЕСТВЕ АГЕНТА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и...»

«БАЖЕНОВА БАЯНА АНАТОЛЬЕВНА НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОДУКТОВ ИЗ МЯСА ЯКОВ И ЛОШАДЕЙ БУРЯТСКОГО ЭКОТИПА Специальность: 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук...»

«ИВАНОВ ИВАН ВАСИЛЬЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЧИПСОВ ИЗ МЯСА ПТИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВАКУУМНОЙ ИНФРАКРАСНОЙ СУШКИ Специальность: 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель : доктор технических наук, проф. Г.В....»

«ГОНОЦКИЙ Василий Александрович НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ИЗ МЯСА ПТИЦЫ Специальность - 05.18.04 - технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора...»

«КОШЕЛЕВА ЕЛЕНА АЛЕКСЕЕВНА ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИРОВОЙ ФАЗЫ МОЛОКА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СЛИВОЧНО-БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств ДИССЕРТАЦИЯ на соискание степени кандидата технических наук Научный руководитель : доктор технических...»

«ЛОГИНОВ ВИТАЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ пропионовокислыми бактериПОЛУТВЁРДОГО СЫРА С ями. Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств ДИССЕРТАЦИЯ на соискание степени кандидата технических наук Научный руководитель :доктор технических...»

«ЗАВОРОХИНА НАТАЛИЯ ВАЛЕРЬЕВНА РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКОВ С УЧЕТОМ СЕНСОРНЫХ ПРЕДПОЧТЕНИЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 05.18.15 –...»

«ПАХОМОВА ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПИЩЕВОГО ОБОГАТИТЕЛЯ ИЗ ЖМЫХА РАПСОВОГО Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук...»

«БОНДАКОВА МАРИНА ВАЛЕРЬЕВНА РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОСМЕТИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКСТРАКТА ВИНОГРАДА Специальность 05.18.06 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов (технические наук и) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук...»

«КИРСАНОВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОТОЧНОЙ ВАКУУМКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛАКТОЗЫ В СГУЩЕННЫХ ЛАКТОЗОСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТАХ Специальность 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств Диссертация на...»

«КАПИТОНОВ ВАЛЕНТИН СЕРГЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Специальности: 05.18.01-Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Красноярск 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Пищевые концентраты как форма пищи с широким спектром 1....»

«ИГОЛИНСКАЯ ОЛЬГА АНДРЕЕВНА УСТАНОВЛЕНИЕ ПОДЛИННОСТИ СТОЛОВЫХ ВИН ПОСРЕДСТВОМ ОБНАРУЖЕНИЯ В НИХ СОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания...»

«Шарипова Татьяна Викторовна ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МЯСОРАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ДЛЯ ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ Специальность 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель : доктор...»

«ГРАЩЕНКОВ ДМИТРИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА БЛЮД И РАЦИОНОВ ДЛЯ ДОШКОЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ НА ОСНОВЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТОВ 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания Диссертация на соискание ученой степени кандидата...»

«ДЬЯКОНЕНКО Анна Николаевна ФОРМИРОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЯЙЦЕПРОДУКТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ПУТЕМ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРБОТКИ КУРИНОГО ЯЙЦА Специальность: 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания...»

«Борисова Анна Викторовна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЛОДООВОЩНЫХ ПЮРЕ С ПОВЫШЕННЫМИ АНТИОКСИДАНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Диссертация на...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.