Инновационные технологии переработки ягодного сырья: научные и прикладные аспекты
На правах рукописи
АЛЕКСЕЕНКО ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ЯГОДНОГО СЫРЬЯ:
НАУЧНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва – 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств».
Научный консультант: Траубенберг Светлана Евгеньевна доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Дубцова Галина Николаевна, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», профессор кафедры «Органическая, пищевая и биохимия» Савенкова Татьяна Валентиновна, доктор технических наук, профессор, ГНУ научно-исследовательский институт кондитерской промышленности Россельхозакадемии, заместитель директора по научной работе Римарева Любовь Вячеславовна, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАСХН, заслуженный деятель науки РФ, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии РАСХН, заместитель директора по научной работе
Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности РАСХН
Защита состоится: « » 2013 г в часов на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, А-80, Волоколамское шоссе, д. 11, корп. А, ауд. 302.
Просим Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв в двух экземплярах с печатью учреждения по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11, ФГБОУ ВПО «МГУПП».
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГУПП».
Автореферат разослан « » 2013 г
Ученый секретарь диссертационного совета И. Г. Белявская
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Современные тенденции и приоритеты в развитии сферы производства продуктов питания ориентированы на постулаты современной нутрициологии, в частности, на создание принципиально новых пищевых технологий, позволяющих получать на основе рационального использования природных сырьевых ресурсов инновационные продукты питания, призванные коренным образом улучшить структуру питания, способствующую сохранению здоровья и профилактике распространенных заболеваний современности, таких как атеросклероз, остеопороз, онкологические заболевания, сахарный диабет и т.д., что отвечает основам государственной политики в области здорового питания.
Важная роль в создании продуктов питания нового поколения принадлежит растительному сырью, в том числе плодам и ягодам, которые, благодаря многообразию входящих в их состав микронутриентов и функциональных пищевых ингредиентов (ФПИ) (пищевые волокна, каротиноиды, витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, флавоноиды, органические кислоты, минеральные вещества), способных регулировать важнейшие физиологические реакции организма, представляют исключительный интерес для индустрии здорового питания и являются ценной сырьевой базой для получения натуральных и высококачественных пищевых продуктов.
Большой вклад в развитие теоретических и практических аспектов разработки и совершенствования отечественных технологий переработки растительного, в т.ч.
плодово-ягодного сырья, и его применению в пищевых продуктах внесли работы российских ученых С.Н. Бутовой, М.В. Гернет, А.С. Джабоевой, Г.Н.Дубцовой, Л.А.
Ивановой, О.В. Кислухиной, В.В. Колпаковой, С.Я. Корячкиной, А.А. Кочетковой, А.П.
Нечаева, Г.Н. Румянцевой, С.Е. Траубенберг, Г.Ц. Цыбиковой, Т.Б. Цыгановой и др.
Наша страна располагает значительным потенциалом ежегодно возобновляемых сырьевых биоресурсов. На территории Российской Федерации широко распространены садовые ягодные культуры красной смородины и облепихи: занимаемые площади в среднем оцениваются 440 тыс. га и 5500 га. Среди дикоросов лидирующие позиции (по природным запасам) принадлежат бруснике. По самым приблизительным подсчетам средняя урожайность ягод брусники в лесах европейской части России составляет свыше 200 тыс. тонн, а возможные промысловые сборы оцениваются в 63 тыс. тонн.
Достаточно неприхотливые, морозоустойчивые, дающие ежегодно стабильно высокие урожаи, эти ягодные культуры обладают исключительными пищевыми качествами и антиоксидантными свойствами, являются ценным поливитаминным и лекарственным сырьем. А если учесть, что дикорастущие виды не требуют затрат человеческого труда и являются экологически чистыми, то перспективы их использования в пищевых технологиях очевидны. Однако, несмотря на доступность, распространенность, возможность больших объемов промышленных заготовок и высокую пищевую ценность область их практического применения достаточна ограничена. В основном, это – производство консервированной и молочно-кислой продукции с использованием цельных ягод (джемы, протертые массы, варенье, конфитюры, йогурты, творожные массы и др.), а для облепихи – (до 95% собранного урожая) получение облепихового масла. Для расширения области использования уникального природного потенциала ягодного сырья в других отраслях (кондитерской, пищеконцентратной, безалкогольной) необходимо получение полуфабрикатов на основе сока в форме, приемлемой для включения в рецептуру продуктов питания для их обогащения ценными физиологически активными ингредиентами. Однако при переработке лишь часть ценных компонентов ягод переходит в соковую фракцию, тогда как значительные количества, находясь в ассоциативной связи со структурными образованиями клеточных стенок, основу которых составляют некрахмальные полисахариды, после отделения сока остаются в отходах. К настоящему времени в литературе встречаются лишь немногочисленные научные разработки по данным ягодным культурам, открывающие перспективы их масштабного разнопланового промышленного освоения.
В свете этого, актуальной проблемой является разработка и внедрение новых инновационных технологий переработки ягодного сырья, обеспечивающих наиболее полное извлечение в соковую фракцию входящих в состав ягод природных компонентов и ФПИ и создание конкурентоспособных высококачественных пищевых продуктов, удовлетворяющих требованиям науки о здоровом питании. Решение этой проблемы может быть достигнуто за счет проведения ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов, способствующего деструкции клеточных стенок и повышению вследствие этого эффективности переработки сырья при получении сока.
Анализ научно-технической литературы и патентных источников позволил оценить достоинства применения ферментов в переработке растительного сырья для интенсификации технологического процесса, увеличения выхода готового продукта, повышения его качества. Однако разнообразие плодово-ягодного сырья, отличающегося составом и сортовыми особенностями, требует системного, научно-обоснованного подхода к разработке и применению биокаталитических способов обработки ягод для реализации их природного потенциала при получении пищевых продуктов, который может быть выработан на основе всестороннего изучения химического состава, антиоксидантных свойств, биохимических превращений компонентов ягодного сырья на всех этапах технологического процесса его переработки, а также пищевых изделий, полученных с его применением.
Решению этих вопросов и посвящена настоящая работа.
Работа проводилась в рамках государственного задания Минобрнауки России на выполнение НИР "Конструирование продуктов функционального и специализированного назначения. Роль взаимодействия макро- и микронутриентов" (2012-2013гг.) и следующих программ: инновационной научно технической программы Министерства общего и профессионального образования РФ «Создание технологических систем для производства пищевых и кормовых продуктов» (1997-1999 гг.);
«Научные исследования высшей школы по технологии живых систем» (2000-2002 гг.);
аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2010 гг.) Рособразования РФ.
Целью настоящей работы явилось решение комплекса научно-практических задач, направленных на разработку инновационного подхода к технологии переработки ягодного сырья, обеспечивающего наиболее полное извлечение ценных компонентов ягод при получении ягодных полуфабрикатов, и технологических решений по их применению в пищевых продуктах.
Для достижения цели были поставлены следующие основные задачи:
- дать характеристику химического состава садовых и лесных ягод (облепихи, красной смородины и брусники) с позиций пищевой ценности и обосновать условия применения при переработке ягодного сырья направленного биокатализа с использованием ферментных препаратов (ФП), гидролизующих некрахмальные полисахариды, для интенсификации процесса получения ягодных соков;
- исследовать влияние биокаталитического способа предобработки ягодного сырья при получении соков на их биохимическую характеристику и антиоксидантную активность в сравнении с соком, полученным без применения ФП;
- провести исследования, направленные на получение соковых концентратов и характеристику их химического состава;
- исследовать органолептические, физико-химические, биохимические и микробиологические показатели качества концентратов и обосновать сроки и условия их хранения;
- разработать технологические рекомендации и принципиальную технологическую схему переработки ягодного сырья и получения соковых ягодных концентратов повышенной пищевой ценности в ориентации на применение в конкретных отраслях пищевой промышленности;
- разработать технологические решения для применения соковых ягодных концентратов и вторичного продукта переработки ягодного сырья – жома для создания нового ассортимента пищевых продуктов (кондитерских и хлебобулочных изделий, сухих готовых завтраков, хлебцев хрустящих, безалкогольных напитков) на основе модификации традиционных рецептур, исследования показателей качества и пищевой ценности готовой продукции;
- провести опытно-промышленную апробацию разработанных технологических решений, разработать техническую документацию (ТУ, ТИ) на концентраты ягодных соков, разработать технологические рекомендации и техническую документацию (ТУ, ТИ) по применению соковых ягодных концентратов для создания нового ассортимента продуктов питания повышенной пищевой ценности.
Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально продемонстрирована роль ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов ягодного сырья как фактора, способствующего глубокой деструкции клеточных структур и компонентов клеточных стенок ягод и более полному, вследствие этого, извлечению в соковую фракцию биологически активных соединений ягод, а также природных красителей и консервантов.
Доказано, что в ягодных соках, полученных с использованием мультэнзимной композиции (МЭК) на основе ФП пектолитического и глюканазного действия, существенно выше, по сравнению с соком, полученным в тех же условиях, но без ферментативной обработки, содержание таких физиологически активных ингредиентов, как витамин С, токоферолы, каротиноиды, полифенольные соединения - катехины, флавоны, флавонолы и флаванонолы, антоцианы, проантоцианидины. Дана характеристика качественного и количественного состава содержащихся в соке антоцианов, каротиноидов, катехинов, органических кислот с позиций их роли, как компонента питания, в физиологических функциях и обменных процессах в организме человека.
Показано, что применение МЭК на основе ФП глюканазного и пектолитического действия при переработке ягод существенно увеличивает выход в соковую фракцию органических кислот (лимонной, L-яблочной, бензойной, хлорогеновой, салициловой, кофейной, галловой).
Установлено, что применение биокаталитического способа обработки ягодного сырья приводит и к определенным качественным преобразованиям сока по сравнению с соком контрольного варианта (без ФП): в соке смородины дополнительно выявлен цианидин-3-софорозид, в соке облепихи – в составе каротиноидов идентифицированы лютеин и криптоксантин, а среди катехинов - эпикатехин галлат. Это может служить косвенным подтверждением того, что ферментативный гидролиз некрахмальных полисахаридов приводит к разрушению ассоциативных связей биологически активных компонентов ягод с компонентами клеточных стенок.
Показано, что применение биокаталитического способа обработки ягод при получении сока усиливает проявление им антиоксидантных свойств. Выявлено существенное увеличение антиоксидантной активности сока из ягод брусники и красной смородины (по отношению к DPPH-радикалу) и липофильной и гидрофильной фракций облепихового сока ( по отношению к ABTS-радикалу).
На примере связывания свинца в опытах in vitro выявлена высокая детоксицирующая способность сока из красной смородины по отношению к «тяжелым» металлам.
Установлено, что концентрирование соков под вакуумом при температуре 50 о 55 С не приводит к существенным потерям физиологически активных и других ценных (природных красителей и консервантов) ингредиентов. Дана биохимическая характеристика концентратов соков облепихи, красной смородины и брусники, в т.ч.
качественного и количественного состава полифенольных соединений- катехинов, антоцианов, флавонов, флавонолов и флаванонолов, проантоцианидинов, а также фенолокислот, витамина С, токоферолов, каротиноидов, группового и жирнокислотного состава липидов, установлена высокая антиоксидантная активность ягодных концентратов.
Показано, что концентрат отвечает требованиям микробиологической безопасности в течение шести месяцев хранения: отсутствуют бактерии группы кишечной палочки (БГКП), патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, а также дрожжи, плесени и молочнокислые микроорганизмы, которые вызывают процессы порчи.
Полученные результаты существенно расширяют современные знания о химическом составе лесных и садовых ягод (облепиха, красная смородина, брусника), особенно по содержанию ФПИ (полифенольных соединений, органических кислот, витаминов, каротиноидов и минеральных веществ), и возможностях их использования для обогащения пищевых продуктов.
Практическая значимость и реализация результатов работы Результаты исследований, демонстрирующих наличие широкого многообразия физиологически активных ингредиентов в концентратах соков и их высокие антиоксидантные свойства дают основание оценивать концентраты этих ягодных соков как перспективный компонент рецептуры пищевых продуктов.
Определены и научно обоснованы пути создания интенсивной технологии переработки ягодного сырья (садовых и лесных ягод), основанной на применении ФП, гидролизующих некрахмальные полисахариды, на стадии получения сока и обеспечивающей увеличение его выхода и наиболее полное извлечение в соковую фракцию ценных компонентов ягод (в т.ч. ФПИ, природных антиоксидантов, красителей и консервантов) и получение соковых концентратов, отличающихся повышенной пищевой ценностью, для использования в качестве рецептурного компонента традиционных продуктов питания.
Разработан биокаталитический способ обработки ягодного сырья (красной смородины, облепихи, брусники) при получении ягодного сока для увеличения его выхода на 25-40% и ценных компонентов ягод в сок - в 1,4-2,9 раза, антиоксидантной активности ягодных соков - в 1,3-4,3 раза по сравнению с соком, полученным без предварительной ферментативной обработки;
Разработаны технологические решения по получению концентратов ягодных соков как полуфабриката для применения в составе рецептур пищевых продуктов в качестве источника биологически активных и других ценных и полезных для состояния здоровья человека веществ, природных антиоксидантов, натуральных красителей и консервантов.
Установлены и обоснованы сроки и условия хранения соковых ягодных концентратов, обеспечивающие микробиологическую безопасность, сохранение биологически активных веществ и потребительских характеристик.
Разработаны технологические рекомендации и принципиальная технологическая схема переработки ягодного сырья и получения концентратов ягодных соков (смородинового, облепихового, брусничного) повышенной пищевой ценности в 2-х модификациях (натурального и с добавлением сахара) в ориентации на применение в качестве рецептурного компонента пищевых продуктов.
Разработан комплект технической документации (ТУ и ТИ) на ягодные концентраты.
Разработаны технологические решения и технологические рекомендации по созданию пищевых продуктов повышенной пищевой ценности на основе включения в рецептуру ягодных концентратов (в технологии кондирования тыквы, желейного формового мармелада, рисового экструдированного продукта, тортов и пирожных, хлебцев хрустящих диетических и безалкогольных напитков) и вторичного продукта переработки ягод -ягодного жома (в технологии заварных пряников, хлебобулочных изделий и в составе жировой начинки для вафель). Разработано 12 вариантов модификации рецептур традиционных кондитерских и хлебобулочных изделий, хлебцев хрустящих диетических, готовых завтраков и безалкогольных напитков на основе применения соковых ягодных концентратов и ягодного жома, исключения из рецептуры синтетических красителей, консервантов, лимонной кислоты и сокращения расхода основного сырья при полном соответствии полученных продуктов требуемым показателям качества и потребительским свойствам.
Разработанные технологические решения прошли промышленную апробацию на предприятиях ОАО «Объединенные кондитеры», г. Москва, ОАО «Хлебпром» ОП г.
Ярцево, Смоленская обл., ОАО «Хлебпром» г. Красногорск, Московская обл., БКК «Серебряный бор», г. Москва, ГНУ ВНИИ ПБ и ВП.
Разработана техническая документация (ТУ и ТИ) на 7 видов пищевых продуктов.
В условиях предприятий ОАО «Хлебпром» ОП (г. Ярцево, Смоленская обл. и г.
Красногорск, Московская обл.) проведена выработка опытно-промышленной партии хлебцев хрустящих диетических «Злаковый коктейль облепиховый» и «Злаковый коктейль брусничный», торта «Творожник с облепихой» и слоеного пирожного «Берлинское с облепихой». Разработанные технологические рекомендации для производства торта «Творожник с облепихой» и пирожного «Берлинское с облепихой» приняты к внедрению на ОАО «Хлебпром» ОП г. Красногорск.
Новизна разработанных технических решений подтверждена 3 патентами авторскими свидетельствами.
Материалы выполненных исследований используются в учебном процессе МГУПП при реализации профессиональных образовательных программ бакалавриата и магистратуры по направлениям 260100 «Продукты питания из растительного сырья» и 260800 «Технология продукции и организация общественного питания» в курсах «Пищевая химия», «Современные методы анализа сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», «Научные основы повышения эффективности производства продуктов питания из растительного сырья», при выполнении выпускных квалификационных работ и магистерских диссертаций.
Основные положения, выносимые на защиту:
• интенсивная технология переработки ягодного сырья, обеспечивающая увеличение выхода сока, наиболее полное извлечение в соковую фракцию ценных компонентов ягод и получение ягодных соковых концентратов повышенной пищевой ценности;
• теоретическое и экспериментальное обоснование биокаталитического способа обработки лесных и садовых ягод и научно-методологический подход к оценке эффективности его применения, базирующийся на всестороннем исследовании химического состава, антиоксидантных свойств сока, качественного и количественного состава ФПИ и других ценных природных компонентов ягодного сырья в сравнении с соком, полученным без ФП;
•совокупность экспериментальных данных по характеристике химического состава и антиоксидантных свойств концентратов ягодных соков с позиций пищевой ценности, позволяющая оценивать эти концентраты как перспективный компонент рецептуры для создания нового ассортимента продуктов питания;
•технологические решения по созданию нового ассортимента продуктов питания повышенной пищевой ценности на основе использования в составе их рецептур концентратов ягодных соков в качестве источника ФПИ, природных антиоксидантов, красителей и консервантов, а также вторичного продукта переработки ягод- ягодного жома.
Степень достоверности и апробация результатов работы.
Достоверность полученных результатов подтверждена применением современных физико-химических методов анализа, математической обработкой результатов экспериментов и промышленной апробацией. Получены протоколы производственной проверки результатов исследований и акты производственных испытаний на предприятиях.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных и республиканских научно-технических и научно практических конференциях, выставках, совещаниях, симпозиумах, форумах:
«Реализация научно-технической программы «Витаминизация пищи» (Углич, 1990 г.), «Биотехника и биотехнология» (Тамбов, 1990 г.), Всесоюзной конференции по пищевой химии (Москва, 1991 г.), «Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок, использование вторичного сырья пищевых ресурсов» (Киев, 1991 г.), «Экология человека: проблемы и состояние» (Пятигорск, г.), «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (Москва, 2005 г.), «Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности. Экспертиза, оценка качества, подлинности и безопасности пищевых продуктов» (Москва, 2007, 2008, 2009 г.), «Технологии и продукты здорового питания.
Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2007, 2009, 2010, 2011, 2012 г.), «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008 г.), «Аналитика и аналитики» (Воронеж, 2003, 2008 г.), Всероссийской конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (Самара, 2009 г.), Инновационного форума пищевых технологий (Москва, 2010 г.), Юбилейных научных конференциях МГУПП «Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности (Москва, 1991 г.), «Пищевая промышленность России на пороге ХХI века. Научное и инженерное обеспечение пищевых и перерабатывающих отраслей» (Москва, 1996 г.), 5-th International Seabuckthorn Association Conference (Xining, Qinghai, China, 2011).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано печатных работ, в том числе, 1 в зарубежном издании, 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, и 25 публикаций в материалах конференций, совещаний, форумов, семинаров, научных трудах института;
в 5 патентах и авторских свидетельствах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, выводы, список цитированных источников. Содержание работы изложено на 367 страницах основного текста, содержит 53 рисунка и 111 таблиц, 29 приложений. Список литературы включает источника, в том числе, 211 - зарубежных.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1 Научные и практические предпосылки применения ягодного сырья для создания продуктов питания повышенной пищевой ценности На основании опубликованных в литературе данных приведена характеристика ягодного сырья (красная смородина, облепиха, брусника) как перспективного сырьевого ресурса, источника полезных для здоровья, ценных и физиологически активных ингредиентов, натуральных красителей и консервантов при производстве продуктов питания повышенной пищевой ценности. Рассмотрены ФПИ садовых и лесных ягод с позиции их роли в жизнедеятельности организма человека, сохранения и укрепления здоровья, снижения риска развития заболеваний. На основании результатов исследований российских и зарубежных авторов проведен анализ современного состояния и достижений в области переработки плодово-ягодного сырья при производстве продуктов питания.
Глава 2 Объекты и методы исследований В качестве объектов исследований были использованы ягоды облепихи сортов «Отрадная» и «Подарок саду» урожая 2009/10 гг., ягоды красной смородины сортов «Чулковская», « Голландская красная», «Ненаглядная» (урожай 1996 г. и 2005/06 гг.) и лесной ягоды брусники (урожай 2006/07 гг.), произрастающих в средней полосе Российской Федерации;
ФП Фруктоцим-Колор (производитель «ERBSLOEH Geisenheim AG», Германия);
Ксибитен-Цел (производитель «Biovet», Болгария);
Laminex ® BG Glucanase Complex, (производитель «DANISCO», Бельгия), Пектофоетидин П10х, Ксилоглюканофоетидин П10х, Целловиридин Г20х, предоставленные НПО «Биотехнология».
В ходе технологических исследований использовали пищевое сырье, отвечающее требованиям ГОСТ, ОСТ или ТУ.
Для определения активностей ФП применяли общепринятые методики:
пектиназную (полигалактуроназную) активность (ПгА) и экзоглюканазную активность (ЦА) определяли колориметрическим методом с применением антронового реактива, эндополигалактуроназную (ЭндоПгА), эндоглюканазную (ЦАх), -глюканазную (А-гл) активности - вискозиметрическим методом;
экзополигалактуроназную (ЭкзоПгА) химическим йодометрическим методом, пектинэстеразную (ПэА) - титриметрическим методом, -глюкозидазную (ЦА-гл) - методом Шомодьи-Нельсона, ксиланазную (ГцА) ацидиметрическим методом.
Содержание общего сахара определяли фотоколориметрическим методом;
пектиновых веществ – карбазольным методом;
целлюлозы – методом Кюршнера и Ганека;
лигнина – методом Класона;
редуцирующих веществ – методом Шорля;
общего белка – методом Къельдаля, растворимого белка – методом Лоури;
массовой доли жира - по ГОСТ 15113.9-77;
активную и титруемую кислотность – потенциометрическим методом на рН-метре-иономере «Эксперт-001»;
D-изолимонной кислоты - по ГОСТ Р 51128-98, лимонной кислоты- по ГОСТ Р 51129-98, L-яблочной кислоты- по ГОСТ 51239-98, содержание D-глюкозы и D-фруктозы по ГОСТ Р51240-98, аминокислотный состав – методом ВЭЖХ ОРА-производных;
групповой состав липидов – методом тонкослойной хроматографии на пластинках «Silufol» с закрепленным слоем силикагеля;
количественное определение отдельных групп липидов денситометрическим методом на приборе «Хромоскан 200», состав жирных кислот, органических кислот – методом ГЖХ на хроматографе «Shimadzu GC 2010» с массдетектором «GCMS-QP 2010»;
содержание каротиноидов (в пересчете на – каротин), витамина К- спектрофотометрическим методом;
полифенольных соединений – методом Фолина-Чокальтеу;
проантоцианидинов – методом Бейта-Смита;
флавонов и флавонолов (в пересчете на рутин) – спектрофотометрическим методом;
флаванонолов (в пересчете на дигидрокверцетин) – методом ОФ ВЭЖХ с фотометрическим детектированием;
групповой состав и содержание катехинов и галловой кислоты, оксикоричных кислот, каротиноидов, токоферолов – методом ВЭЖХ на хроматографе «Agilent 1100 Series»;
состав сахаров методом ВЭЖХ на хроматографе "Dionex" (США), содержание витамина С - по ГОСТ 24556;
тиамина, рибофлавина – флуориметрическим методом, ниацина, фолиевой кислоты – фотоколориметрическим методом;
содержание золы – по ГОСТ 25555.4;
содержание макро- и микроэлементов – атомно абсорбционным методом на спектрометре «Hitachi Z-9000»;
содержание тяжелых металлов – методом инверсионной вольтамперометрии;
массовую долю влаги - методом К. Фишера в нашей модификации рабочей среды, продолжительности экстракции и температуры титрования на установке «701-KF Titrino». Антиоксидантную активность определяли по отношению к катион-радикалу ABTS и с применением DPPH-радикала.
Детоксицирующую способность (на примере связывания свинца) определяли с применением метода инверсионной вольтамперометрии. Концентрат соковой фракции получали на вакуумно-ротационном испарителе «ИР-1М-3». Микробиологическую оценку проводили в соответствии с ГОСТ 10444.11, ГОСТ 10444.12, ГОСТ 10444.15, ГОСТ Р 52816, ГОСТ Р 52814. Пероксидное число липидов определяли по ГОСТ Р ИСО 27107-2010;
кислотное число липидов – по ГОСТ Р 50457-92.
Качество готовых изделий оценивали по общепринятым для промышленности показателям.
Измерения проводили не менее чем в 3-х кратной повторности, обработку экспериментальных данных осуществляли методами математической статистики.
Математическое планирование и обработку экспериментальных данных осуществляли методом центрального униформ-ротатабельного планирования с последующей графической интерпретацией параметров оптимизации с помощью программ Excell, MatStat и Statistika.
Глава 3 Оценка ягодного сырья (красной смородины, облепихи, брусники) как перспективного источника природных биологически активных соединений, красителей и консервантов Результаты определения химического состава (таблица 1) показывают, что ягоды красной смородины, облепихи и лесной ягоды брусники, произрастающие в средней полосе РФ, содержат широкий спектр полезных для здоровья человека веществ, которые представляют собой не просто необходимую составляющую нормального жизнеобеспечения организма, но и способны корректировать и предупреждать нарушение функционирования систем организма и возникновение алиментарных заболеваний. И поэтому эти ягодные культуры исключительно перспективны для пищевой промышленности для производства продуктов здорового питания и представляют несомненный интерес как источник натуральных красителей и консервантов.
Таблица 1 - Химический состав ягод облепихи (сорт «Отрадная»,урожай 2009 г.), красной смородины (сорт «Чулковская», урожай 2006 г.), брусники (урожай 2007г.) Компонент Содержание, г/100 г сырой массы Облепиха Красная Брусника смородина Белок 2,03±0,06 0,87±0,03 0,50±0, Целлюлоза 2,26±0,11 3,65±0,14 1,34±0, Гемицеллюлоза 0,33±0,01 0,40±0,02 0,50±0, Пектиновые вещества, в т.ч. 1,05±0,04 1,13±0,04 0,70±0, растворимый пектин 0,39±0,01 0,40±0,01 0,52±0, протопектин 0,66±0,02 0,73±0,04 0,18±0, Лигнин 0,27±0,02 0,63±0,03 0,65±0, Общий сахар, в т.ч. 3,74±0,04 6,80±0,13 8,20±0, редуцирующие сахара 2,75±0,09 5,40±0,05 5,45±0, Органические кислоты 2,58±0,12 3,30±0,08 2,28±0, Липиды 5,11±0,17 - Полифенольные соединения, мг 386,40±7,60 137,50±5,20 480,00±10, Зола 0,53±0,02 0,44±0,03 0,48±0, Вода 81,60±0,94 81,70±1,00 83,60±1, Витамины, мг: Витамин С 104,65±5,24 22,80±1,27 26,20±0, Тиамин (В1) 0,0320±0,0006 0,0100±0,0002 0,0310±0, Рибофлавин (В2) 0,0440±0,0005 0,0300±0,0007 0,0200±0, Ниацин 0,330±0,008 0,200±0,004 0,100±0, Токоферолы 18,30±1,20 0,2200±0,0062 - Каротиноиды (в пересчете на - 13,70±0,53 0,280±0,008 0,051±0, каротин) В то же время, как следует из данных таблицы 1, каждая ягодная культура имеет характерные особенности химического состава, обусловленные генетически закрепленным свойством синтезировать определенный набор биологически активных соединений. Сортовой облепихе свойственно высокое содержание липидов, витамина С, каротиноидов и токоферолов. В отличие от других ягод в облепихе существенно содержание белка. Из биологически активных веществ ягод брусники большой интерес представляют полифенольные соединения, накапливающиеся в ягодах в больших количествах, и аскорбиновая кислота. Отличительной особенностью ягод красной смородины является значительное содержание пектиновых веществ, обладающих высокой желирующей способностью, а также присутствие -каротина и высокое содержание витамина С. Однако, существенная часть биологически активных веществ ягод находится в ассоциативной связи со структурными компонентами клеточных стенок, будучи сорбирована на пектине, целлюлозе и гемицеллюлозе, содержание которых в ягодах достаточно высоко (от 16 до 28% с.в.). Природные формы некрахмальных полисахаридов, их количественное соотношение и взаимодействие с белковой и липидной компонентой, по всей видимости, и будут определять эффективность применения ФП для обработки ягод.
Глава 4 Научно-практические аспекты биокаталитического способа обработки ягодного сырья при получении ягодных соков Традиционно обоснованными продуктами переработки плодов и ягод являются соки, состав и полезные свойства которых практически в полной мере определяются составом перерабатываемого вида сырья и технологией получения сока. В настоящее время в числе приоритетных задач сокового производства - создать технологическую платформу для увеличения выпуска пищевой продукции повышенной пищевой ценности, минимизации потерь полезных для здоровья человека биологически активных веществ ягод, максимального использования природного потенциала сырья. В этом ключе использование ферментных препаратов (ФП) можно считать одним из наиболее перспективных направлений, а ферменты рассматривают как инструмент, позволяющий тонко и избирательно воздействовать на структурные элементы растительной ткани, мягко извлекать и переводить в биодоступную форму вещества, обладающие биологической активностью, формирующие полноту цвета, вкуса и специфику аромата.
Обоснование выбора ферментных препаратов для предобработки ягодного сырья при получении сока Данные, полученные при изучении химического состава ягод красной смородины, облепихи и брусники (таблица 1) показывают, что значительная часть сухих веществ ягод приходится на некрахмальные полисахариды, сосредоточенные в кожице и клеточной стенке мякоти: клетчатка, гемицеллюлоза и пектин, которые обладают высокой удерживающей способностью по отношению к биологически активным веществам ягод и являются причиной их низкой сокоотдачи. Это явилось предпосылкой выбора ФП, гидролизующих некрахмальные полисахариды, для интенсификации процесса предобработки ягодного сырья при получении ягодного сока.
Основным препятствием к выделению сока является высокая водоудерживающая способность сырья и вязкость жидкой фазы, связанная с присутствием пектиновых веществ. Наличие в ягодах различных форм пектиновых веществ: протопектина компонента межклеточников и клеточных стенок (0,18-0,73 г/100 г ягод), растворимого пектина клеточного сока (0,39-0,52 г/100г) (таблица 1) и промежуточных форм трансформации протопектина в пектин обусловливает необходимость применения ФП с выраженной пектолитической активностью. С этой целью использовали ФП Фруктоцим-Колор, а из производимых в России- Пектофоетидин П10х.
Основываясь на литературных данных, для интенсификации сокоотделения и увеличения выхода в сок антоцианов, флавонолов, каротиноидов, что важно, прежде всего, при изготовлении ягодных соков, использовали ФП глюканазного действия Laminex BG Glucanase Сomplex, Ксибитен-Цел и из отечественных - Целловиридин Г20х и Ксилоглюканофоетидин П10х.
Разработка биокаталитического способа обработки ягодного сырья при получении сока Степень извлечения сока из растительного сырья зависит от клеточной проницаемости и степени повреждения мембраны клеток в процессе предварительной обработки, которые напрямую коррелируют с выходом сока при последующем прессовании. Поэтому одной из наиболее часто применяемых операций, предшествующих стадии отделения сока, является механическое измельчение (дробление), которое зачастую сопровождается термообработкой, что и было использовано в работе.
Для оценки эффективности действия ФП в различных концентрациях вносили в мезгу ягод на стадии предобработки и вели гидролиз в течение 3-х часов в оптимальных для действия фермента условиях (45оС). Через определенные промежутки времени фермент инактивировали нагреванием и прессованием отделяли сок.
Исследование влияния условий предобработки ягодного сырья на выход сока, его вязкость, содержание редуцирующих и экстрактивных веществ Результаты проведенных исследований показали, что применение ФП для предобработки ягод способствует увеличению выхода сока, снижению его вязкости (при использовании Фруктоцим-Колор) и накоплению редуцирующих веществ (РВ) в соках (в случае применения Ксибитен-Цел и Laminex BG Glucanase Compleх). Причем наиболее заметные изменения происходят в первые 1,5-2,0 часа. В естественных условиях применения ФП проявили себя по-разному. Установлено, что в большей степени эффект от проведения предварительной ферментативной обработки выражен для ягод красной смородины и брусники, в меньшей – для ягод облепихи. По всей видимости, это связано с особенностями анатомического строения растительной ткани ягод облепихи, а также наличием в составе ягод значительной липидной и белковой фракций (таблица 1).
Наиболее эффективен с точки зрения выхода и снижения вязкости сока Фруктоцим-Колор: его применение для предобработки ягод красной смородины, в концентрациях 2,2-4,4 ед. ПгА/г пектина способствует через 1,5-2 часа гидролиза увеличению выхода сока на 28-32% и снижению вязкости сока на 81-89% (рисунок 1а, 1б). Внесение препарата в мезгу ягод брусники (3,1-6,2 ед. ПгА/г пектина) улучшает сокоотдачу на 17-26%, а в мезгу ягод облепихи (5,2-7,8 ед. ПгА/г пектина)- на 12-16%.
При этом вязкость сока снижается на 80-88% и 62-68% соответственно. Дальнейшее увеличение концентрации ФП и времени ферментативного воздействия нецелесообразно, поскольку не приводит к заметному изменению выхода сока.
Экспериментальные данные по выходу сока, полученные с применением ФП глюканазного действия Laminex BG Glucanase Сomplex и Ксибитен-Цел уступали тем, которые были зарегистрированы с Фруктоцим-Колор.
% ы о В а с к д о х, 80 0 0,5 1 1,5 2 2,5 время,ч а) Рисунок 1 - Выход снижение вязкости сока,% сока (а) и снижение 70 вязкости сока (б) из 60 ягод красной сморо 50 дины (сорт «Чулковс кая») под действием Фруктоцим-Колор при различных кон центрациях:1- 1,1;
2 2,2;
3- 4,4;
4- 6,6;
5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 в ремя, ч 8,8 ед. ПгА/г пектина б) Наилучшие результаты получены при обработке ягод красной смородины.
Внесение Ксибитен-Цел в мезгу ягод красной смородины в количестве 14,5- 29 ед.ГцА/г гемицеллюлозы через 1,5-2 часа гидролиза способствует увеличению выхода сока на 10-21 % (рисунок 2). Использование этого же препарата, но уже в большей концентрации (36-70 ед.ГцА/г гемицеллюлозы) для обработки ягод облепихи через те же 1,5-2 часа гидролиза приводит к увеличению выхода сока лишь на 3-10%.
Практически такие же результаты получены и с применением Laminex BG Glucanase Complex (13-26 ед. ЦАх/г клетчатки) для предобработки ягод облепихи: выход сока увеличивается на 5-12%. Лучшие результаты получены при обработке ягод брусники:
применение Laminex BG Glucanase Complex в концентрации (22-44 ед. ЦАх/г клетчатки) способствует увеличению выхода сока на 13-15%.
Рисунок 2 - Выход сока из ягод красной смородины (сорт «Чулковская») под действием Ксибитен Цел при различных концентрациях:1 14,5;
2- 29;
3- 58;
4 87;
5- 116 ед. ГцА/г гемицеллюлозы Таким образом, применение ФП глюканазного действия Ксибитен-Цел и Laminex BG Glucanase Complex для предобработки ягодного сырья не позволяет получить эффекта большего, чем от использования пектолитического препарата Фруктоцим Колор, но способствует существенному повышению экстрактивной способности растительной ткани. Установлено в облепиховом соке, полученном с применением Ксибитен-Цел и Laminex BG Glucanase Complex, увеличение содержания титруемых кислот в 1,1-1,15 раза, РВ (в пересчете на глюкозу) в 1,05-1,08 раза, витамина С в 1,1-1, раза, каротиноидов (в пересчете на -каротин) в 2,3-2,7 раза, а в смородиновом и брусничных соках- содержания РВ (в 1,2-1,55 раза) по сравнению с соками, полученными без применения ФП.
Подходы к созданию мультэнзимных композиций и разработка условий их применения для предобработки ягодного сырья при получении сока С учетом различной субстратной специфичности исследуемых ФП и многокомпонентности ягодного сырья для более полной и глубокой конверсии природного сырья методом математического моделирования на основе униформ ротатабельного планирования проводили оптимизацию состава мультэнзимных композиций (МЭК), состоящих из Фруктоцим-Колор и Ксибитен-Цел (МЭК-1)-для обработки ягод красной смородины ( сорт «Чулковская);
Фруктоцим-Колор и Laminex BG Glucanase Complex (МЭК-2)- для обработки ягод брусники (урожай 2007 г) и облепихи (сорт «Отрадная»). При моделировании состава МЭК использовали ФП, с которыми получены лучшие результаты при обработке конкретного вида ягодного сырья. В качестве факторов были выбраны: х1- соотношение ФП в составе МЭК,%;
х2 продолжительность ферментативной обработки. Критериями для оценки эффективности предобработки ягод МЭК при получении сока служили:
- для ягод красной смородины (МЭК-1): выход сока и накопление РВ;
-для ягод брусники (МЭК-2): выход сока и снижение вязкости сока;
- для ягод облепихи (МЭК-2): выход сока, содержание в соке витамина С и -каротина.
В результате обработки данных получены адекватные математические зависимости, анализ которых показал, что максимальный выход сока наблюдается при условии применения ФП в составе МЭК-1,2 в концентрациях вдвое меньших тех, которые имели место в случае применения одного ФП и длительности ферментативного воздействия 2 часа. Выход сока из ягод красной смородины и брусники увеличивается на 38-40%, а из ягод облепихи – на 25%.
Таким образом, в составе МЭК ФП при уменьшенной вдвое дозировке достигается эффект больший, чем при раздельном их применении, что объясняется синергетическим эффектом в действии пектолитических и целлюлолитических ферментов, который проявляется во взаимном усилении их действия, увеличении скорости гидролитического расщепления растительных полисахаридов, выражающийся в увеличении выхода продукта. При этом установлено, что накопление РВ в соке из ягод красной смородины под действием МЭК-1 и содержания витамина С и -каротина в соке из ягод облепихи, полученном с применением МЭК-2, не зависят от количественного соотношения ферментов в составе МЭК, а определяется только продолжительностью обработки. Такой характер зависимостей, по всей видимости, обусловлен тем, что ФП Ксибитен-Цел и Laminex BG Glucanase Complex по набору основных ферментов практически дублируют друг друга, а Фруктоцим-Колор содержит наряду с доминирующим комплексом пектиназ активную целлюлазу и гемицеллюлазу.
Синергизм в действии ФП в составе МЭК прослеживается и при оценке эффективности применения МЭК для предобработки ягодного сырья с точки зрения накопления РВ, выхода в сок витамина С и каротиноидов. Установлено, что проведение предобработки ягод красной смородины МЭК-1 и ягод облепихи МЭК-2 в условиях, способствующих максимальному выходу сока, позволяет превзойти в 1,1 раза уровень накопления РВ в соке из ягод красной смородины, полученном с использованием ФП Ксибитен-Цел, но в концентрации вдвое большей, чем в составе МЭК, а по содержанию витамина С и каротиноидов (в пересчете на -каротин) в соковой фракции превзойти облепиховый сок (соответственно в 1,4 и 3,2 раза), который был получен без применения ФП, что в 1,1 и в 1,2 раза больше, чем при условии применения ФП Фруктоцим-Колор и Laminex BG Glucаnase Complex.
Установлено, что применение Пектофоетидина П10х на стадии предобработки ягод красной смородины (сорт «Голландская красная») в течение 2-х часов приводит к увеличению выхода сока на 9%;
содержание сухих веществ в соке повышается на 8%, при этом сахаров- на 33%, растворимого белка - на 10%, увеличивается содержание витамина С (на 18%), -каротина (на 12,5%), при этом концентрация пектина снижается почти в 4 раза по сравнению с соком, полученным без применения ФП.
Показано, что комплексное применение ФП Пектофоетидин П10х, Целловиридин Г20х и Ксилоглюканофоетидин П10х (МЭК-3) для предобработки ягод красной смородины не приводит к заметному увеличению выхода сока по сравнению с применением Пектофоетидин П10х. По всей видимости, это объясняется тем, что повышение сокоотдачи ягод достигается, прежде всего, расщеплением пектиновых веществ, которое обеспечивают комплекс пектиназ ФП Пектофоетидин П10х, а в разработанном МЭК-3 преобладают ферменты целлюлолитического и гемицеллюлолитического действия.
Таким образом, обоснованы условия применения и составы МЭК на основе ФП Фруктоцим-Колор, Ксибитен-Цел и Laminex BG Glucanase Complex (МЭК-1, МЭК-2) для биокаталитического способа обработки ягод при получении ягодных соков, предусматривающего внесение в мезгу ягод ФП в составе МЭК и проведении ферментативного гидролиза в течение 2-х часов при температуре 45оС.
Состав МЭК и дозировка ФП на 100 г ягодной мезги:
-для обработки ягод красной смородины Фруктоцим-Колор и Ксибитен-Цел (МЭК-1), соответственно, 1,35 ед.ПгА и 5,8 ед.ГцА;
- для обработки ягод брусники Фруктоцим-Колор и Laminex BG Glucanase Complex (МЭК-2), соответственно, 2,7 ед. ПгА и 29,4 ед. ЦАх;
-для обработки ягод облепихи Фруктоцим-Колор и Laminex BG Glucanase Complex (МЭК-2), соответственно, 4 ед. ПгА и 29,4 ед. ЦАх.
Глава 5 Научно-методологический подход к оценке эффективности применения биокаталитического способа предобработки ягодного сырья при получении соков Исследование влияния предварительной обработки ягодного сырья с применением МЭК на выход экстрактивных веществ и химический состав сока Для оценки эффективности ферментативной предобработки ягод (ФОЯ) с точки зрения выхода в сок экстрактивных веществ ягод проводили сравнительный анализ по их содержанию в соке, полученном с применением предварительной ферментативной обработки с участием МЭК, и в соке, полученном без применения ФП (таблица 2, таблица 3).
Полученные результаты убедительно свидетельствуют, что проведение предварительной ферментативной обработки ягод с применением МЭК на основе ФП пектолитического и глюканазного действия способствует более полной и глубокой конверсии природного сырья, существенному повышению экстрактивной способности растительной ткани и переводу в сок значительной части ценных биологически активных веществ ягод. Установлено увеличение выхода в сок: витамина С (в 1.4-1, раза), биоактивных полифенольных соединений (в 1,7-2,9 раза), антоцианов (в 1,7-2, раза), катехинов - в 1,1-1,6 раза, проантоцианидинов- в 1,6 раза, флавонов, флавонолов, флаванонолов - (в 4,4-4,5 раза), каротиноидов (в пересчете на -каротин) (в 3,2 раза), Таблица 2- Влияние предварительной ферментативной обработки ягод красной смородины (сорт «Чулковская») и брусники (урожай 2007г.) на выход в сок экстрактивных веществ ягод Содержание компонента, мг/100 г ягод Наименование Смородина Брусника компонента Сок, сок, Сок, сок, полученный полученный полученный полученный без ФОЯ после ФОЯ с без ФОЯ после ФОЯ с МЭК-1 (СФС) МЭК-2 (СФБ) Полифенольные 45,75 129,00 244,20 418, соединения Катехины 12,83 21,09 44,85 49, Антоцианы 12,05 20,26 20,15 50, Витамин С 5,50 9,50 10,50 17, Органические кислоты, мг, в т.ч.
Лимонная 1210,00 1630,00 1045,0 1387, D-изолимонная 5,06 6,97 2,11 2, L-яблочная 430,00 740,00 35,64 55, Галловая 0,017 0,018 0,0726 0, Бензойная - - 29,17 66, Хлорогеновая - - 1,87 4, Салициловая - - 5,13 8, Таблица 3 – Влияние предварительной ферментативной обработки ягод облепихи (сорт «Отрадная») на выход в сок (СФО) экстрактивных веществ ягод Содержание компонента, мг/100 г ягод Наименование компонента Сок, полученный сок, полученный без ФОЯ после ФОЯ с МЭК 2 (СФО) Полифенольные соединения 138,4 285, Катехины 22,60 30, Флавоны и флавонолы (в пересчете на 5,11 22, рутин) Флаванонолы (в пересчете на 0,72 3, дигидрокверцетин) Проантоцианидины 55,8 88, Витамин С 46,14 64, Каротиноиды ( в пересчете на -каротин) 2,93 9, Токоферолы 0,84 2, Органические кислоты ( в пересчете на 1,73 2, яблочную), г Растворимый белок, г 0,46 0, Липиды, г 1,7 2, токоферолов (в 2,5 раза) по сравнению с соком, полученным без предварительной ферментативной обработки (контроль). В соках отмечается повышенное содержание галловой и хлорогеновой кислот, а в брусничном соке - бензойной и салициловой кислот (на 26-65%), обладающие выраженным антисептическим действием и придающие продукту важные технологические свойства (таблица 2, таблица 3).
Установлено, что проведение предварительной ферментативной обработки ягод приводит и к качественным преобразованиям состава сока. Так, в составе СФС выявлен цианидин-3-софорозид, в составе каротиноидов СФО дополнительно идентифицированы два каротиноида – лютеин и криптоксантин, а среди катехинов – эпикатехин галлат, присутствие которых в соках, полученных без применения ФП, не обнаружено. Это является подтверждением более глубокой трансформации природного сырья в процессе Таблица 4- Состав антоцианов смородинового сока переработки, которое (контроль) и СФС,% может быть достигнуто Наименование антоциана Смороди- СФС за счет использования новый сок Цианидин-3-ксилозил рутинозид 27,4 26,6 биокатализаторов (таб Цианидин – 3 – 64,7 60,7 лица 4, таблица 5, глюкозилрутинозид таблица 6).
Цианидин – 3 – рутинозид 7,9 8, В общей группе Цианидин – 3 – софорозид н/о 4, катехинов соков, полу Таблица 5 - Состав каротиноидов облепихового сока и СФО ченных с применением предварительной фер Содержание, % от общего ментативной обработки, количества каротиноидов Компонент отмечается увеличение Сок СФО их содержания по всем -каротин 37,48 27, -каротин 35,36 9,80 основным соединениям.
Ликопин 27,16 14,10 Так, в СФС и СФО Лютеин н/о 27, содержится эпигалло Криптоксантин н/о 21, катехина - соединения, который среди основ Таблица 6 – Состав катехинов облепихового сока и СФО ных природных катехи Содержание, мг/ 100 г облепихи Компонент нов обладает наиболь Сок СФО шей антирадикальной Эпигаллокатехин 7,14 8, Катехин 3,68 3,91 активностью, больше на Эпикатехин 0,67 0,80 40 и 20%, катехина - на Эпигаллокатехин 1,50 1,53 11и 6%, эпикатехина – галлат на 60 и 20% по сравне Галлокатехин галлат 9,60 15, нию с контролем Эпикатехин галлат н/о 0, (таблица 6, таблица 7).
Таблица 7 - Состав (мг/л) катехинов в смородиновом соке Та же тенденция и СФС характерна и для сока Наименование катехинов Сок СФС из ягод брусники.
Сумма катехинов, из них : 210,3 245, Установлено, что в Эпигаллокатехин 33,6 46, СФБ содержание эпи Катехин 124,3 141, Эпикатехин 7,6 11,8 галлокатехина выше на Эпигаллокатехин галлат 41,6 41,9 27%, катехина - на Галлокатехин галлат 0,8 1, 20%, а эпикатехина Эпикатехин галлат 2,4 1, на 50% по сравнению с Таблица 8– Групповой состав липидов облепихового соком, полученным без сока и СФО применения ФП.
Содержание, % от общего Данные, полу количества липидов Компонент ченные при анализе Сок СФО Полярные липиды 0,06 0,05 жирнокислотного и Моноглицериды 0,04 0,05 группового состава ли Стерины 0,42 0, пидов облепихового Свободные жирные 2,96 3, сока, показывают, что кислоты Триглицериды 95,78 96,02 проведение предва Эфиры стеринов 0,74 0,13 рительной обработки ягод облепихи с при Таблица 9 - Жирнокислотный состав липидов облепихового менением МЭК-2 при сока и СФО получении сока не Содержание, % от общего Наименование сказывается на коли количества жирных кислот жирной кислоты чественном соотноше Сок СФО нии отдельных групп Миристиновая 0,43 0, липидов в составе Пальмитолеиновая 29,02 30, Пальмитиновая 42,48 41,67 сока, а среди жирных Линолевая 12,28 10,93 кислот липидов преоб Линоленовая 0,03 0, ладают моно- и Вакценовая 4,91 6, полиненасыщенные Олеиновая 9,39 9, (таблица 8, таблица 9).
Стеариновая 1,46 0, Исследование влияния предварительной обработки ягодного сырья при получении сока на его антиоксидантные и детоксицирующие свойства Результаты показывают, что проведение ферментативной предобработки ягод повышает экстрактивную способность растительной ткани и увеличивает выход в сок полезных для здоровья человека биологически активных соединений ягод, в том числе, природных антиоксидантов, способных восстанавливать окисленные соединения и гасить свободные радикалы, связывать ионы токсичных тяжелых металлов, способствуя их выводу из организма.
Установлено, что проведение предобработки ягод при получении сока усиливает проявление им антиоксидантных свойств. Показано существенное повышение (в 1,3 и 1,8 раза) антиоксидантной активности СФБ и СФС (по отношению к DPPH- радикалу) и липофильной и гидрофильной фракций облепихового сока (в 1,5 и 4,3 раза) (по отношению к ABTS-радикалу) (таблица 10, таблица 11).
Таблица 10 - Антиоксидантная активность смородинового и брусничного соков, полученных с применением ферментативной предобработки и без использования ФП, в единицах ТEAC Показатель Наименование образца Смородиновый СФС Брусничный СФБ сок сок Антиоксидантная 70,0±1,2 127,0±2,7 103,0±2,4 134,0±3, активность, мг/100 мл Таблица11 - Антиоксидантная активность облепихового сока и СФО, в единицах ТEAC Антиоксидантная активность, мкмоль /дм Фракция Сок СФО гидрофильная 851±11 3649± липофильная 22,4±0,9 34,4±1, С применением метода инверсионной вольтамперометрии выявлена высокая комплексообразующая способность СФС (сорт «Ненаглядная»): он способен связывать 17,00 ± 3,4 % от общего количества свинца, внесенного в СФС.
Таким образом, на основании комплексных исследований показана роль ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов ягодного сырья при получении сока как фактора, способствующего более полному извлечению ФПИ, природных красителей, консервантов и антиоксидантов в соковую фракцию по сравнению с соком, полученным в тех же условиях, но без ферментативной обработки.
Установлено, что в ягодных соках, полученных с использованием ФП, существенно выше содержание таких ценных, физиологически активных и полезных для сохранения и улучшения здоровья человека ингредиентов как витамин С, токоферолы, каротиноиды, полифенольные соединения- катехины, флавоны, флавонолы и флаванонолы, антоцианы, проантоцианидины, что обусловливает проявление ими более высоких антиоксидантных свойств по сравнению с соками, полученными без ферментативной обработки.
В совокупности полученные данные позволили сформировать научно методологический подход к оценке эффективности применения ФП глюканазного и пектолитического действия на стадии предобработки ягод при получении сока и явились научной основой в выборе путей для создания инновационных технологий переработки ягодного сырья.
Глава 6 Научные и технологические аспекты применения биокаталитического способа обработки ягодного сырья для получения концентратов ягодных соков повышенной пищевой ценности Аргументировано обоснованным направлением в переработке ягодного сырья является получение концентратов соков, как перспективных ягодных полуфабрикатов с высоким содержанием натуральных ФПИ, природных красителей, антиоксидантов и консервантов, что позволяет комплексно решить задачу производства, хранения, реализации и транспортировки. Кроме того, в концентрированных продуктах существенно уменьшается активность воды, и концентрат приобретает повышенную микробиологическую и химическую стабильность.
Получение концентратов ягодных соков Для концентрирования использовали ягодные соки, полученные с применением разработанных МЭК (МЭК-1-для обработки ягод красной смородины и МЭК-2 – для обработки ягод облепихи и брусники) и известный, широко распространенный способ концентрирования под вакуумом. Температура концентрирования в вакуум-выпарном аппарате составила 50-55°C. Такой щадящий режим обработки позволяет сохранить не только натуральный вкус, цвет, аромат ягод, но и ценные термолабильные компоненты.
Концентрирование проводили без предварительного удаления из сока ароматобразующих веществ. На стадии концентрирования возможно внесение сахара, если ориентировать полученный концентрат на применение в кондитерской отрасли или получение безалкогольных напитков. Концентрат получали в 2-х модификациях (натуральный и с добавлением сахара): концентрат смородинового сока с сахаром (КСФС) (соотношение сок: сахар=2:1), концентрат брусничного сока натуральный (КСФБ), концентрат облепихового сока натуральный и с сахаром (соотношение сок:
сахар=1:1) (КСФО). Сгущение ягодных соков вели до получения однородной стабильной консистенции, обеспечивающей высокие органолептические показатели, которые, своего рода, являлись индикатором содержания сухих веществ в концентрате (таблица 12).
Установлено, что выбранные условия позволяют получить ягодные концентраты с высокими органолептическими и физико-химическими показателями, что придает им статус ценных сырьевых компонентов, способных обеспечить привлекательный внешний вид, вкус и аромат готовым изделиям за счет наличия натуральных красителей и вкусоароматических веществ, а низкое значение рН при высоком содержании сухих веществ способствует защите от действия микроорганизмов и продлению сроков хранения.
Таблица 12 - Органолептические и физико-химические показатели концентратов ягодных соков.
Показатель Описание КСФС с сах КСФБ нат КСФО нат.
Массовая доля 68,0-70,0 40,0-45,0 45,0-50, сухих веществ, % Внешний вид и Прозрачная вязкая Прозрачная Непрозрачная вязкая консистенция однородная однородная однородная жидкость жидкость без осадка жидкость без осадка без осадка Вкус и аромат Вкус приятный, Вкус – терпкий, Вкус приятный, кисло-сладкий, характерно кислый, характерно кислый, свойственный свойственный свойственный спелым ягодам ягодам брусники;
спелым ягодам красной смородины;
аромат облепихи;
аромат аромат -свойственный свойственный ягодам -свойственный ягодам брусники облепихи ягодам красной смородины Цвет Темно-красный Насыщенный Ярко оранжевый брусничный насыщенный рН 3,7 2,8 3, Характеристика концентратов ягодных соков по химическому составу и антиоксидантной активности как обоснование целесообразности их применения в составе рецептур пищевых продуктов Данные, полученные при изучении химического состава концентратов ягодных соков, демонстрируют их высокую пищевую ценность: содержат разнообразный набор природных компонентов и ФПИ: органических, в том числе, фенолокислот, флавоноидов, антоцианов, катехинов, проантоцианидинов, витамина С, токоферолов, каротиноидов, липидов с богатым групповым и жирнокислотным составом (таблица 13, таблица 14).
Таблица 13- Химический состав КСФС и КСФБ Компонент Содержание, в 100 мл КСФС с сах. КСФБ нат.
Сухие вещества, г 70,0 40, Титруемые кислоты (в пересчете на 3,10±0,02 8,70±0, лимонную),г Общий сахар, г 52,0±1,9 27,6±1, Полифенольные соединения, мг 269,2±5,4 1606± Антоцианы, мг 32,3±0,8 128,8±3, Катехины, мг 31,0±0,3 183,0±0, Витамин С, мг 8,7±0,4 52,8±1, Таблица 14 - Химический состав КСФО Компонент Содержание, в 100 г Сухие вещества, г 47, Общий сахар, г 15,4±0, Белок, г 3,7±0, Липиды, г 9,6±0, Органические кислоты (в пересчете на яблочную), г 10,27±0, Фенолокислоты, мг 60,75±0, Флавоны и флавонолы (в пересчете на рутин), мг 99,2±1, Флаванонолы (в пересчете на дигидрокверцетин), мг 30,6±0, Проантоцианидины, мг 307,1±0, Катехины, мг 105,7±0, Витамин С, мг 106,0±1, Каротиноиды (в пересчете на –каротин), мг 20,8±0, Токоферолы, мг 9,7±0, Минеральные вещества, мг 119,32±4, Анализ качественного состава флавоноидов, каротиноидов, токоферолов, липидов, органических кислот ягодных концентратов, выявил те же особенности, которые характерны и для одноименных соков, полученных с применением предварительной ферментативной обработки. В их составе обнаружены те же соединения, что и в соках, практически в тех же соотношениях, что свидетельствует о мягких условиях концентрирования и отсутствии негативной избирательности по отношению к отдельным биологически активным компонентам.
В составе антоцианов КСФС и КСФБ присутствуют гликозиды антоцианидина цианидина, которые имеют не только важные технологические свойства, обусловливая богатейшую гамму окраски продуктам переработки ягодного сырья и использование их Таблица 15- Состав антоцианов КСФБ в качестве источника природных красителей, но и значимым является Наименование антоциана Содержание, % Цианидин-3-галактозид 85,6 факт высокой антирадикальной Цианидин-3-глюкозид 1,4 активности цианидина, привносящий Цианидин-3-арабинозид 13, существенный вклад в общую способность к проявлению Таблица 16- Состав антоцианов КСФС антирадикальной активности всей Наименование антоциана Содержани е, % группы флавоноидных соединений Цианидин-3- 60,4 (таблица 15, таблица 16).
глюкозилрутинозид Среди катехиновых соединений, Цианидин-3- 28, обладающих наиболее высокой Р ксилозилрутинозид Цианидин-3-рутинозид 8,2 витаминной активностью, в КСФС Цианидин-3-софорозид 3,2 лидирующие позиции принадлежат катехину (порядка 60 %), в составе КСФБ в больших количествах присутствует эпикатехин галлат (30%) и практически на том же уровне выявлено в КСФО содержание галлатов катехинов- галлокатехин галлата (28%) и эпикатехин галлата (24%), у которых в большей степени среди остальных катехиновых соединений выражены антирадикальные свойства (таблица 17).
Таблица 17- Состав и содержание (мг/л) катехинов в КСФС, КСФБ, КСФО Наименование катехина КСФС КФСБ КФСО Эпигаллокатехин 39,4 506 5, Катехин 183,4 242 226, Эпикатехин 13,8 330 195, Эпигаллокатехин галлат 68,3 66 76, Галлокатехин галлат 1,4 130 299, Эпикатехин галлат 3,8 556 254, Специфический вкус концентратов формируют органические кислоты, которые и обусловливают низкое значение активной кислотности. Среди фруктовых кислот ягодных концентратов присутствуют лимонная, изолимонная и яблочная кислоты, в составе КСФО выявлена еще -гидроксиизовалериановая кислота.
Особо следует отметить наличие в концентратах фенолокислот, наибольшим разнообразием которых отличается КСФО (таблица 18).
Наличие галловой и хлорогеновой Таблица 18 - Состав фенолокислот КСФО кислот характерно для КСФС и КСФБ и вполне ожидаемым оказалось Наименование Содержание, обнаружение в составе КСФБ кислоты мг/100г салициловой и, особенно, бензойной Галловая 6, кислот, содержащихся в ягодах Кофейная 16, Феруловая 3,44 брусники и проявляющих сильное Цикориевая 21,1 антимикробное действие, что открывает Хлорогеновая 7,09 перспективы применения КСФБ в 3-кофеилхинная 6,17 качестве источника природных консервантов (таблица 19).
Таблица 19 - Состав фенолокислот КСФБ Хроматографический анализ липидной фракции КСФО, позволил Наименование Содержание, установить, что в составе липидов кислоты мг/100 мл преобладают триглицериды- более 96 %.
Галловая 3, В составе жирных кислот- моно- и Хинная 56, полиненасыщенные (более 55%), в том Хлорогеновая 16, Бензойная 154,7 числе, эссенциальные -6 линолевая – Салициловая 35,2 11,33% и -3 линоленовая – 0,04% (таблица 20).
Таблица 20 - Жирнокислотный состав В составе липидной компоненты КСФО липидной фракции КСФО. обнаружены сопутствующие липидам жирорастворимые вещества – кароти Содержание, % Наименование от общего ноиды и токоферолы, значимость жирной кислоты количества которых как микронутриентов неоспо жирных кислот рима. Среди каротиноидов доминирует Миристиновая 1, - каротин (более 40%), присутствуют Пальмитолеиновая 29, Пальмитиновая 41,72 каротины - -каротин и ликопин и Линолевая 11,33 ксантофиллы- криптоксантин и лютеин, Линоленовая 0, поэтому концентрат наделен как Вакценовая 5, провитаминными, так и защитными Олеиновая 10, свойствами (таблица 21).
Стеариновая 1, Кроме того, наличие собственной окраски каротиноидов позволяет рассмат ривать КСФО в качестве источника натуральных красителей, что обусловливает его технологические свойства при получении пищевых продуктов.
Данные хроматографиических исследований показывают, что токоферолы КСФО представлены - и -токоферолами, причем на долю -токоферола, обладающего наибольшей биологической активностью, приходится чуть более 90% (90,8%).
Установлено, что ягодные концентраты обладают благоприятным сочетанием минеральных веществ (К, Mg, Na, Ca, P, Mn и др.), которые находясь в сбалансированной и усвояемой форме, дополняют спектр полезных свойств.
Таблица 21 - Состав каротиноидов КСФО Эффективные ком бинации природных ан Содержание, % от общей суммы компонент каротиноидов тиоксидантов и синерги -каротин 35,0 стов антиоксидантов в -каротин 40, ягодных концентратах ликопин 17, обусловливают проявле криптоксантин 3, лютеин 4,0 ние ими высоких антиок сидантных свойств (таблица 22, таблица 23).
Таким образом, концентраты ягодных соков, содержат разнообразный набор биологически активных и других ценных и полезных для состояния здоровья человека Таблица 22 - Антиоксидантная активность КСФС и веществ, природных анти КСФБ, в единицах ТEAC оксидантов, натуральных красителей и консервантов Показатель КСФС КСФБ Антиоксидантная активность, 219,0±5,4 368,0±9,5 и обладают высокой мг/100 мл антиоксидантной активно стью, что дает основание Таблица 23- Антиоксидантная активность КСФО, в единицах ТEAC оценивать концентраты ягодных соков как пер Антиоксидантная активность, Объек спективный компонент мкмоль /дм Гидрофильная Липофильная т рецептуры пищевых про фракция фракция дуктов, способный придать КСФО 7703±208 200,6± 4,4 привлекательный внешний вид, вкус и аромат готовым изделиям и наделить продукт полезными для здоровья свойствами, что является важным элементом сбалансированного здорового питания как средства предупреждения и профилактики различных заболеваний.
Обоснование сроков хранения ягодных концентратов на основе анализа органолептических, физико-химических, микробиологических и биохимических показателей качества Известно, что в процессе хранения в продукте могут протекать процессы микробиологической порчи и ряд неферментативных реакций, оказывающих негативное влияние на потребительские характеристики продукта. В продуктах, содержащих жиры, идут процессы их гидролитического окисления и прогоркания, образующиеся продукты токсичны и могут инициировать окислительные процессы в витаминах и других биологически активных веществах продукта.
Принимая это во внимание, исследовали изменения, происходящие в ягодных концентратах в процессе хранения. Концентраты упаковывали асептически в полимерную непрозрачную герметичную упаковку типа «bag in box» и помещали в холодильную камеру с температурой 4±2°C. Для концентратов установили следующие сроки хранения: 45 суток – для концентрата натурального, исключение составил КСФБ натуральный – 180 суток (ввиду высокого содержания в нем салициловой и бензойной кислот);
и 180 суток для концентрата с сахаром.
Как показали результаты исследований, установленные сроки хранения не повлияли на потребительские характеристики смородинового и брусничного концентратов: через 180 суток хранения органолептические и физико-химические показатели оставались высокими и соответствовали установленным на момент их получения. В облепиховых концентратах (натуральном и с сахаром) к концу срока хранения появлялся слегка ощутимый привкус масла, что, вероятно, обусловлено окислительными и гидролитическими процессами в липидах.
Данные, полученные при изучении показателей качества липидов, свидетельствуют, что показатель кислотного числа липидов, выделенных из КСФО натурального и КСФО с сахаром, стабилен на протяжении всего срока хранения.
Очевидно, что хранение концентрата, содержащего большую липидную фракцию, при выбранных условиях не сопровождается гидролизом последних.
Пероксидное число липидов, выделенных из КСФО, увеличивается в процессе хранения, но не превышает в конце срока хранения допустимых регламентируемых значений. Более выраженные изменения этого показателя наблюдаются при хранении КСФО натурального. По всей видимости, сахар оказывает стабилизирующий эффект на липидную компоненту концентрата, ингибируя процессы окисления как на стадии концентрирования, так и в процессе хранения.
Установлено, что витамин С и каротиноиды достаточно стабильны при хранении.
Как показывают полученные результаты, потери витамина С и каротиноидов (в пересчете на – каротин) на конец срока хранения составляют 8,1% и 9,1% в концентрате натуральном (рисунок 3) и 18,9% и 16,4% - в концентрате с сахаром. Этому благоприятствует отсутствие в ягодах облепихи фермента, разрушающего витамин С – аскорбатоксидазы и наличие большого разнообразия флавоноидных соединений, предотвращающих окислительные процессы, а также отсутствие доступа света и кислорода воздуха при хранении.
120 106 103,8 101,4 100, Содержание, мг/100 г 97, 4020,8 19,6 19,3 19,1 18, 0 12 24 36 Сутки хранения Витамин С Каротиноиды Рисунок 3 – Изменение содержания витамина С и каротиноидов в процессе хранения в КСФО натуральном Данные исследований микробиологических показателей свидетельствуют, что ягодные концентраты сохраняют микробиологическую стабильность на протяжении всего срока хранения и к концу срока полностью удовлетворяют требованиям микробиологической безопасности: установлено отсутствие бактерий группы кишечной палочки (БГКП), патогенных микроорганизмов, в т.ч. сальмонеллы, а также дрожжей, плесени и молочнокислых микроорганизмов, которые вызывают процессы порчи.
Установлено снижение показателя КМАФАнМ в концентрате брусничного сока в процессе хранения, что связано, очевидно, с высоким содержанием салициловой и бензойной кислот, являющихся природными антисептиками.
Таким образом, на основании комплекса исследований микробиологических, органолептических и биохимических характеристик установлены и обоснованы сроки и условия хранения ягодных концентратов, обеспечивающие высокие органолептические показатели качества, сохранность биологически активных соединений и микробиологическую стабильность.
Разработка технологических решений по переработке ягодного сырья и получению соковых ягодных концентратов Результаты исследований, представленные в главах 4, 5, явились научной основой для разработки технологических решений по переработке ягодного сырья с применением предварительной ферментативной обработки ягод при получении соков и концентратов ягодных соков, отличающихся повышенным содержанием природных физиологически активных компонентов с высокой антиоксидантной активностью, а также натуральных красителей и консервантов.
Разработана принципиальная технологическая схема переработки ягодного сырья для получения соковых ягодных концентратов со стадией предварительной обработки ягод МЭК на основе препаратов пектолитического и глюканазного действия, обеспечивающей увеличение выхода сока и наиболее полное извлечение в соковую фракцию ценных компонентов ягод, которая достаточно проста, не требует больших капиталовложений и может быть легко реализована в условиях предприятий, специализирующихся на переработке плодово-ягодного сырья (рисунок 4).
Разработан комплект технической документации (ТУ и ТИ) на ягодные концентраты: смородиновый, брусничный, облепиховый. Новизна разработанных технических решений защищена 2 патентами (№ 2454880, № 2452277).
Исследование химического состава вторичного продукта получения ягодных концентратов При получении ягодных соков остается значительное количество побочного продукта–ягодного жома. Данные химического состава, показывают, что ягодный жом потенциально богатый источник пищевых волокон, содержит витамины, флавоноиды, органические кислоты, белок, минеральные вещества. А для облепихового жома (ЖФО) характерно наличие еще и представительной липидной фракции с разнообразной группой липидов, полиненасыщенных жирных кислот, каротиноидов и токоферолов.
Поэтому применение ягодного жома при получении пищевых продуктов, с одной стороны, позволит обогатить их полезными для здоровья человека нутриентами, с другой - предусматривает комплексное использование растительных сырьевых ресурсов, что является важным атрибутом в разработке малоотходных и безотходных технологий.
Глава 7 Разработка нового ассортимента пищевых продуктов и технологических решений по использованию концентратов ягодных соков и вторичного продукта - ягодного жома при их производстве В последние годы все большую актуальность приобретает использование в рецептуре пищевых продуктов натуральных ингредиентов, которые способны обеспечить, в первую очередь, безопасность продуктов питания и внести существенные коррективы в формирование свойств готового продукта, его пищевой ценности и анти Рисунок 4 - Принципиальная технологическая схема переработки ягодного сырья и получения соковых ягодных концентратов оксидантной активности. Исследования химического состава и антиоксидантной активности показали, что ягодные концентраты могут быть эффективно использованы в составе рецептур пищевых продуктов для улучшения потребительских характеристик, повышения пищевой ценности готовых изделий, сокращения расхода основного сырья, исключения из рецептуры синтетических красителей, ароматизаторов и консервантов.
На основании выполненных исследований определены направления применения ягодных соковых концентратов и ягодного жома в конкретных отраслях пищевой промышленности с учетом ожидаемого социального и технологического эффекта (таблица 24).
Таблица 24 - Применение соковых ягодных концентратов и ягодного жома в производстве пищевых продуктов Отрасль Социальный и Пищевые изделия Компонент промышленности технологический эффект рецептуры Производство Сокращение расхода • кондированные плоды тыквы КСФО кондитерских основного сырья, •торт «Творожник» изделий исключение из рецептуры •торт «Песочный» лимонной, сорбиновой, •пирожное «Берлинское» аскорбиновой кислот, •мармелад желейный синтетического красителя формовой и ароматизатора;
повышение пищевой жировая начинка для вафель ЖФО ценности Производство Сокращение расхода хлебобулочные изделия хлебобулочных сырья, повышение изделий пищевой ценности Пищеконцентратная Повышение пищевой • хлебцы хрустящие КСФО ценности диетические «Злаковый коктейль» •экструдированный рисовый продукт Производство Исключение из рецептуры безалкогольный КСФС безалкогольных лимонной кислоты;
негазированный напиток напитков повышение пищевой ценности Производство Сокращение расхода начинка типа «Суфле» КСФС кондитерских основного сырья, изделий исключение из рецептуры лимонной кислоты и красителя;
повышение пищевой заварные пряники ЖФС ценности Производство Исключение из рецептуры безалкогольный газированный КСФБ безалкогольных лимонной кислоты, напиток напитков красителя;
повышение пищевой ценности Пищеконцентратная Повышение пищевой хлебцы хрустящие КСФБ ценности диетические «Злаковый коктейль» Разработка технологических решений для создания нового ассортимента кондитерских изделий Среди продукции пищевой промышленности кондитерские изделия являются довольно популярными и пользуются постоянно растущим спросом у населения.
Однако продукты кондитерского производства отличаются значительным содержанием углеводов, жиров, высокой калорийностью, остро ощущается дефицит полезных для здоровья микронутриентов.
Кондированные плоды и ягоды широко применяются как в начинке кондитерских изделий, так и в качестве элемента декора для украшения тортов, пирожных и печенья. Совместно с кафедрой технологии хранения и переработки плодов и овощей Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К. А.
Тимирязева разработаны режимы кондирования плодов тыквы с внесением облепихового концентрата в количестве 30% к массе сахарного питательного сиропа на 3-м этапе кондирования. Полученные изделия характеризовались высокими органолептическими показателями: имели глянцевую поверхность, плотную структуру, насыщенный оранжевый цвет, оригинальный кисло-сладкий вкус и аромат облепихи (рисунок 5).
Установлено, что в готовых изделиях, полученных с применением облепихового концентрата, при некотором снижении содержания общего сахара повышается содержание полезных для здоровья ингредиентов: органических кислот (в 4,5 раз), витамина С (в 7,1 раз), каротиноидов (в 1,2 раза).
Торты и пирожные занимают особое место в кондитерской промышленности.
Они отличаются от других изделий тем, что являются продуктами с многокомпонентным составом и при их изготовлении возможны самые разнообразные сочетания продуктов и безгранично широки способы введения новых ингредиентов, что и обусловливает возможности расширения их ассортимента без значительных капиталовложений.
Производственные испытания, проведенные в условиях ОАО «Хлебпром» (ОП г.
Красногорск) показали, что использование облепихового концентрата (с сахаром) в составе кремового полуфабриката и в качестве самостоятельного ингредиента при изготовлении тортов («Творожник» и «Песочный») и пирожного «Берлинское» позволяет исключить из рецептуры лимонную, аскорбиновую и сорбиновую кислоты, синтетический краситель и ароматизатор.
Установлено, что изделия, полученные с применением облепихового концентрата характеризуются высокими органолептическими показателями качества, и обогащены природными ФПИ: флавоноидами, катехинами, каротиноидами, витамином С (таблица 25).
Таблица 25 – Содержание некоторых ингредиентов в кондитерских изделиях, полученных с применением облепихового концентрата с сахаром суточной потребности «Творожник с облепихой» «Берлинское % удовлетворения «Песочный с облепихой» суточной потребности суточной потребности % удовлетворения % удовлетворения Компонент с облепихой» Белки, г 4,05 4,9 4,35 5,3 4,26 5, Жиры, г 11,7 12,2 20,03 20,9 17,72 18, Углеводы, г 50,1 11,9 52,3 12,4 55,6 13, Органические кислоты, г 2,5 - 0,6 30,0 0,9 Флавоны и флавонолы (в 9,6 2,2 3, пересчете на рутин), мг 25,0 5,7 8, Флаванонолы (в 2,5 0,5 0, пересчете на дигидрокверцетин), мг Проантоцианидины, мг 31,8 7,3 11, Катехины, мг 18,5 18,5 4,2 4,2 6,6 6, Витамин С, мг 24,3 27,0 6,5 7,2 9,4 10, Токоферолы, мг 0,38 2.5 0,09 0.6 0,13 0. Каротиноиды (в 3,4 68,0 0,8 16,0 1,3 26, пересчете на -каротин), мг Энергетическая 307,0 - 360,8 - 377,8 ценность, ккал Показано, что употребление 100 г торта «Песочный с облепихой» покрывает суточную потребность человека в -каротине, витамине С и катехинах соответственно на 68, 27 и 18,5%;
пирожного «Берлинское с облепихой»– в -каротине и витамине С – на 26 и 10,4% и торта «Творожник с облепихой» – в -каротине на 16% (таблица 25).
Разработан комплект технической документации (ТУ и ТИ) на торт «Творожник с облепихой» и пирожное «Берлинское с облепихой». В условиях ОАО «Хлебпром» (ОП г. Красногорск, Московская обл.) проведена выработка опытно-промышленной партии тортов «Творожник с облепихой» и пирожного «Берлинское с облепихой»;
технологические рекомендации для их производства приняты к внедрению на данном предприятии.
Совместно с сотрудниками кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» МГУПП проведены лабораторные испытания по применению облепихового концентрата в желейном формовом мармеладе с исключением из рецептуры ароматической эссенции и синтетического красителя.
Отмечено, что использование в рецептуре приготовления мармелада концентрата облепихового (0,56% и 0,4 % к массе изделий, соответственно, концентрата натурального и с добавлением сахара) существенно улучшало органолептические характеристики (вкус, цвет и аромат становились более выраженными, присущими ягодам облепихи). Образцы мармелада, полученные с использованием концентрата облепихового соответствовали ГОСТ 6442-89, в их составе выявлено наличие полезных для здоровья человека ценных природных компонентов ягод облепихи: витамина С, каротиноидов, токоферолов, флавоноидов, органических кислот и др.