Разработка инновационных технологий консервированных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни
На правах рукописи
КАСЬЯНОВ Дмитрий Геннадьевич РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С МАЛОПОДВИЖНЫМ ОБРАЗОМ ЖИЗНИ 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Краснодар – 2013 2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)
Научный консультант: Запорожский Алексей Александрович, доктор технических наук, ст. науч. сотр.
Официальные оппоненты: Донченко Людмила Владимировна, доктор технических наук, профессор, директор НИИ биотехнологии и сертификации пи щевой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Минсельхоза РФ;
Шипулин Валентин Иванович, доктор тех нических наук, профессор, зав. кафедрой тех нологии мяса и консервирования ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный уни верситет» Минобрнауки РФ ГНУ «Всероссийский НИИ консервной и
Ведущая организация:
овощесушильной промышленности» Россельхозакадемии (ВНИИКОП РАСХН)
Защита состоится 30 мая 2013 г. в 13.00 на заседании диссертационно го совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный тех нологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул.
Московская, 2, ауд. Г-248.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».
Автореферат разослан «29» апреля 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар 1
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность работы. В промышленно развитом обществе от до 20 % людей в силу различных обстоятельств вынуждены вести малопод вижный образ жизни. Это – водители транспорта дальнего следования, ра ботники бухгалтерии, программисты, операторы различных служб, работ ники банков, торговых центров, учителя, врачи, инвалиды, раненые и трав мированные люди и др. Большинство людей, которые ведут малоподвиж ный образ жизни, страдают нарушениями обмена веществ, имеют избыточ ный вес и склонны к заболеваниям сердечно-сосудистой системы. По дан ным специалистов НИИ питания РАМН (Батурина А.К., Строковой Т.В., Ханферяна Р.А.) все это является следствием дисбаланса метаболизма, не достаточного функционирования эндокринной системы, нарушения ки слотно-щелочного и ионного равновесия в организме.
Возможным решением проблемы нарушенного пищевого статуса этих категорий людей является использование в рационах питания функциональ ных пищевых продуктов, содержащих недостающие вещества, в числе кото рых достойное место должны занять рыбо- и мясорастительные продукты.
Трудами отечественных и зарубежных ученых – Абрамовой Л.С., Антиповой Л.В., Донченко Л.В., Дунченко Н.И., Евдокимова И.А., Жаринова А.И., Липатова Н.Н., Лисицына А.Б., Новиковой М.В., Позняковского В.М., Сафроновой Т.М., Слуцкой Т.П., Тимошенко Н.В., Токаева Э.С., Тутельяна В.А., Храмцова А.Г., Шипулина В.И., Юдиной С.Б., Adashi S., Middleton E., Mizutaki J., Petuelu F., Sultan A. и других, доказана целе сообразность производства комбинированных пищевых продуктов функцио нального назначения.
Однако выпускаемые в настоящее время рыбо- и мясорастительные продукты, как правило, не имеют целевой направленности, а применяемые традиционные способы тепловой обработки сырья и полуфабрикатов суще ственно снижают пищевую и биологическую ценность готовой продукции.
Кроме того, антропогенный прессинг на окружающую природную среду в России остается достаточно высоким, что способствует накоплению в ней, а соответственно и в продуктах питания, токсичных веществ, кото рые в организме человека могут провоцировать развитие окислительного стресса, существенно снижающего в нем активность системы антиокси дантной защиты.
Таким образом, в качестве эффективного пути решения данной про блемы можно было бы предложить конструирование специализированных продуктов питания с использованием растворимых пищевых волокон и ан тиоксидантного комплекса, применить щадящую тепловую обработку сы рья и полуфабрикатов.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с гос. заданием Министерства образования и науки РФ, НИР «Разработка инновационных технологий продуктов питания функционального назначения на основе глу бокой и комплексной переработки растительного сырья» (№4.1897.2011, 2012-2013 гг.).
1.2 Цель и задачи исследований. Цель исследований – разработка инновационных технологий консервированных продуктов питания для лю дей с малоподвижным образом жизни. Для реализации поставленной цели сформулированы следующие задачи:
- проанализировать сложившуюся систему питания людей с мало подвижным образом жизни;
сформулировать основные требования к разра ботке биологически безопасных продуктов питания для людей с малопод вижным образом жизни;
- провести оценку химического состава выращенного на Кубани жи вотного и растительного сырья для создания на их основе специализиро ванных продуктов питания;
- обосновать состав композиции из пищевого и лекарственного рас тительного сырья для получения антиоксидантного комплекса в форме СО2 экстракта, разработать технологию его выделения;
- усовершенствовать технологию получения зостерина;
разработать рекомендации по его применению в технологии продуктов питания для лю дей с малоподвижным образом жизни;
- теоретически и экспериментально обосновать возможность приме нения холодной аргоновой плазмы для стерилизации рыбо- и мясораститель ных композиционных смесей;
- разработать рецептуры и инновационные технологии рыбо- и мясорас тительных консервов для питания людей с малоподвижным образом жизни;
- исследовать пищевую, биологическую ценность и безопасность разработанных рыбо- и мясорастительных консервов;
- осуществить опытно-промышленную апробацию разработанных инновационных технологий рыбо- и мясорастительных консервов;
- разработать проекты технической документации на консервирован ные рыбо- и мясорастительных продукты для питания людей с малопод вижным образом жизни;
– рассчитать ожидаемый экономический эффект от использования раз работанных технологий производства консервированных продуктов питания.
1.3 Научная новизна. Сформулированы подходы и систематизирова ны основные требования к конструированию консервированных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни.
Обоснованы условия получения антиоксидантного комплекса в форме СО2-экстракта из смеси пищевого и лекарственного растительного сырья, исследованы его состав и свойства. Установлено, что антиоксидантная ак тивность (АОА) комплексного СО2-экстракта на 21-39 % выше, чем АОА индивидуальных СО2-экстрактов.
В условиях нейросетевого конструирования ингредиентного состава обоснованы рецептуры новых консервированных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни.
Исследована кинетика изменения микробиологических показателей рыбо- и мясорастительных композиций при воздействии на них холодной аргоновой плазмы. Полученные результаты явились обоснованием возмож ности применения холодной аргоновой плазмы для щадящей тепловой об работки пищевого сырья.
Новизна научных и технических решений, представленных в работе, подтверждена 6 охранными документами на изобретения и полезные модели.
1.4 Практическая ценность работы. Разработаны инновационные технологии и оригинальные рецептуры биологически безопасных консер вированных продуктов питания с заданными качественными характеристи ками для людей с малоподвижным образом жизни.
Предложен новый способ стерилизации при производстве мясо- и ры борастительных консервов, включающий обработку модельной смеси в сре де холодной аргоновой плазмы. Определены режимные параметры (темпера тура 37 С, продолжительность обработки 10 мин.) применения холодной ар гоновой плазмы для обеспечения стабильности термолабильных веществ пищевого сырья при стерилизации, а также создания барьерного эффекта для обеспечения микробиологической безопасности мясо- и рыборастительных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни.
Выявлен синергизм в проявлении антиоксидантных свойств СО2-экстрактивного комплекса, полученного из смеси семян амаранта, тмина черного, расторопши, тыквы, плодов перца розового, листьев инжи ра, таволги вязолистной и пророщенного овса.
Усовершенствована технология получения зостерина из азовской морской травы зостеры, в которой взамен традиционного способа гидролиза неорганическими кислотами использован новый способ гидролиза с помо щью угольной кислоты.
Разработаны проекты технической документации на новые виды кон сервированной продукции для питания людей с малоподвижным образом жизни: ТУ 9223-005-82549201-11 «Рыборастительные консервы. Бутер бродная паста», ТУ 9223-006-82549201-11 «Рыборастительные консервы.
Рыбный гратен», ТУ 9223-007-82549201-11 «Мясорастительные консервы.
Фрикасе из кролика», ТУ 9223 -344-02067862-2012 «Комплексная пищевая антиоксидантная добавка».
Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный про цесс при реализации основных образовательных программ подготовки ба калавров по направлениям 260100.62 «Продукты питания из растительного сырья» и 260200.62 «Продукты питания животного происхождения».
1.5 Соответствие диссертации паспортам научных специально стей. Диссертационное исследование соответствует п. 4, 5, 6 паспорта спе циальности 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки зла ковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства и п. 2, 7 паспорта специальности 05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств.
1.6 Апробация работы. Основные положения диссертационной рабо ты доложены, обсуждены и одобрены на международных научно практических конференциях: «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов питания функционального назначения» (г. Красно дар, 2007 г.), «Инновационные технологии в области холодильного хране ния и переработки пищевых продуктов» (г. Краснодар, 2008 г.), «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйст венного сырья» (г. Краснодар, 2009 г.), «Комплексное использование био ресурсов: малоотходные технологии» (г. Краснодар, 2010 г.), «Российская аквакультура: состояние, потенциал и инновационные производства в раз витии АПК» (г. Воронеж, 2012 г.), «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.).
1.7 Публикации. По результатам выполненных исследований опуб ликовано 20 научных работ, в том числе монография, 4 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получено 4 патента РФ на изобретения, патент на полезную модель и свидетельство об официаль ной регистрации программы для ЭВМ.
1.8 Объем и структура диссертации. Диссертационная работа со стоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной па тентно-информационной литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 130 страницах компьютерного текста, содержит 35 таблиц, рисунок. Список литературных источников включает 136 наименований, в том числе 16 – зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Основная часть экспериментальных исследований и практических разработок выполнена в специализированных и научно-исследовательских лабораториях института пищевой и перерабатывающей промышленности КубГТУ. Отдельные этапы исследований проведены в лабораториях Крас нодарского НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, Кубанском государственном аграрном университете, экстракционном цехе ООО «Компания Караван».
2.1 Объекты исследований. Основными объектами исследования слу жили: растительное сырье – баклажаны сорта Фрегат, кабачки сорта гибрид Кавили, капуста савойская сорта Сфера, картофель сорта Розалид, лук сорта Эллан, морковь сорта Чаровница, перец сладкий сорта гибрид F1 Арарат, то маты ранние сорта Вера, томаты поздние сорта Мираж, зелень укропа и пет рушки, шампиньоны, лекарственные и пищевые растения;
животное сырье – филе карася, пеленгаса, толстолобика, мясо креветок, кролика, рубец говя жий, меланж, сыр, масло сливочное, сливки, сметана;
морская трава Zostera семейства Взморниковых;
пищевые волокна (зостерин), полученные по мо дифицированной технологии;
СО2-экстракты из семян амаранта, тмина чер ного, расторопши, тыквы, плодов перца розового, листьев инжира, таволги вязолистной и пророщенного овса;
комплексный СО2-экстракт;
полуфабри каты и новые виды консервированных продуктов питания для людей с мало подвижным образом жизни, изготовленные по разработанным инновацион ным технологиям.
2.2 Методы исследований. В работе применены современные стандарт ные физические, химические, микробиологические и органолептические мето ды исследования сырья, полуфабрикатов и готовых консервированных продук тов питания, а также модифицированные и усовершенствованные методики.
Аминокислотный состав объектов исследования определяли методом ка пиллярного электрофореза на приборе «Капель-105 М». Реологические показа тели – на структурометре СТ-2. Математическую обработку результатов экспе риментальных исследований вели в приложениях Statistic v.6.0, MathСAD 14.
Для генерации холодной аргоновой плазмы использовали модернизи рованную СВЧ-установку Samsung CE-103 VR. Для исследования характери стик холодной аргоновой плазмы использовали метод эмиссионной спектро скопии Института сильноточной электроники Сибирского отделения РАН.
Структурная схема эксперимента приведена на рисунке 1.
Аналитический обзор отечественной и зарубежной научно-технической и па тентной литературы и ресурсов системы Интернет Анализ существующей системы питания людей с малоподвижным образом жизни Формулирование основных требований к созданию специализированных про дуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни Оценка химического состава выращенного на Кубани животного и раститель ного сырья для создания на их основе специализированных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни Разработка технологии получения антиоксидантного комплекса и норм заклад ки натурального пищевого загустителя–зостерина Обоснование режимов стерилизации рыбо- и мясорастительных продуктов в автоклаве и холодной аргоновой плазмой Разработка инновационных технологий и рецептур рыбо- и мясорастительных консервов для людей с малоподвижным образом жизни Исследование физико-химических, реологических, функциональных свойств и биологической ценности рыбо- и мясорастительных консервированных про дуктов питания Опытно-промышленная апробация инновационных технологий производства рыбо- и мясорастительных консервированных продуктов питания и разработка проектов технической документации При стерилизации При стерилизации хо- Исследование качест в автоклаве лодной аргоновой ва продуктов в про плазмой цессе хранения Расчет ожидаемого экономического эффекта от использования разработанных технологий рыбо- и мясорастительных консервированных продуктов питания Рисунок 1– Структурная схема исследований 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Основные требования к разработке продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни. На основании данных медико биологических исследований и анкетирования людей, ведущих малопод вижный образ жизни (проведенного при помощи компьютерной сети Ин тернет), проанализирована сложившаяся система питания этих категорий людей и сформулированы основные требования к разработке специализи рованных продуктов питания (таблица 1).
Таблица 1 – Сравнительные данные по фактическому режиму питания отдельных категорий людей с малоподвижным образом жизни, рекомендуемые уровни потребления пищевых веществ Величины потребления Показатели Реко в зависимости от категории (в сутки) мендуе людей с малоподвижным мые образом жизни уровни работ- про- операто потреб ники грамми- ры ления офисов сты служб Калорийность питания, ккал для мужчин 2500 2900 2800 для женщин 2300 2500 2500 Белок, г/кг веса 1,1 1,3 1,4 Незаменимые аминокислоты, % 70 56 60 Углеводы, г 380 390 390 Жиры, г 95 110 120 95- в т.ч. животные 60 80 85 растительные 35 30 35 линолевая кислота 9 10 11 12- ПНЖК, г 17 15 14 25- Витамин В1, мг 0,4 0,5 0,5 1, Витамин В2, мг 1,0 1,2 1,2 1, Витамин В6, мг 0,9 0,8 0,8 Содержание пищевых волокон, г 11 15 14 Отмечена повышенная калорийность суточного рациона питания (на 12-25 %), превышение уровней потребления углеводов (на 23-30 %) и жиров (на 10-20 %) с высоким содержанием насыщенных жирных кислот. Наблюда ется недостаточное поступление с пищей пищевых волокон (до 60 %) и ряда эссенциальных элементов.
3.2 Химический состав выращенного на Кубани животного и рас тительного сырья. Химический состав сырья животного и растительного происхождения, предназначенного для конструирования продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни, представлен в таблице 2.
Таблица 2 – Данные исследования химического состава пищевого сырья (г на 100 г продукта) Наименование Во- Бе- Жир Угле Зо- Витамины, мг каро сырья да лок воды ла B1 B2 PP C тин, мкг Кабачки 93,9 0,6 0,3 4,6 0,4 30 0,03 0,03 0,6 15, Картофель 79,9 0,3 0,5 17,9 1,3 20 0,12 0,07 1,3 20, Томаты ранние 92,9 1,2 0,2 3,9 0,7 800 0,06 0,04 0,5 Томаты поздние 84,9 3,9 1,2 8,6 1,3 850 0,08 0,05 0,7 Шампиньоны 92,9 4,5 1,2 0,1 1,1 150 0,1 0,45 4,8 Филе карася 78,9 17,7 1,8 - 1,6 - 0,06 0,17 2,1 Филе пеленгаса 75 18,4 5,1 - 1,5 - 0,09 0,19 2,4 1, Филе 75,7 18,7 2,9 - 1,5 - 0,07 0,18 2,2 1, толстолобика Мясо креветок 78,2 18,3 1,2 0,8 1,5 - 0,06 0,07 2,0 1, Мясо кролика 66,7 21,4 10,6 0,1 1,2 - 0,12 0,18 6,2 0, Рубец говяжий 80,2 14,9 4,3 0,5 - 0,05 0,20 1,6 Сливки (20-ти % 72,8 2,5 20 4 0,5 60 0,03 0,11 0,1 0, жирности) Компьютерную оценку нутриентной адекватности животного и расти тельного сырья сформулированным требованиям проводили с использованием программы "Generic-2.0" (разработчики Запорожский А.А., Запорожский В.А.).
3.3 Обоснование условий получения антиоксидантного комплекса в форме СО2-экстракта. С целью получения антиоксидантного комплекса из растительного сырья проведен компьютерный анализ химического со става более 300 лекарственных и пищевых растений, из которых отобраны образцы с высоким содержанием природных химических соединений, про являющих антиоксидантную активность.
Антиоксидантный комплекс получали из смеси различных частей пищевых и лекарственных растений, взятых в следующем соотношении:
амарант (семена) – 2, тмин черный (семена) – 1, инжир (листья) – 1, перец розовый (плоды) – 1, расторопша (семена) – 1, тыква (семена) – 4, таволга вязолистная (трава) – 2, пророщенный овес – 3.
Комплексный СО2-экстракт из смеси растительного сырья получали на экспериментальной экстракционной установке ООО «Компания Караван» по разработанной нами технологии с наложением ультразвуковых колебаний частотой 22 кГц, при температуре 21 С и давлении 6,5 МПа. Высокий вы ход экстракта (5,2 %), содержащего целевые компоненты, отмечается при продолжительности процесса экстрагирования 180 мин.
Получены экспериментальные данные о качественном и количествен ном составе, а также величине антиоксидантной активности комплексного и индивидуальных СО2-экстрактов (таблица 3).
Таблица 3 – Качественный состав СО2-экстрактов, % Вы- Жиро Тит- Омыляемые Неомыляемые Антиок СО2-экстракты ход, подо руе- вещества соединения сидант из % бные мые ная ак Все- Фе- Всего Карбо веще ки- тивность, го нолы ниль ства сло- % ные со ты едине ния Амарант 4,1 32,0 7,8 28,0 18,3 29,9 12,0 26,4 ± 5, (семена) Тмин черный 3,0 5,9 8,9 29,2 17,1 50,80 15,9 37,8 ± 2, (семена) Инжир (листья) 0,8 3,0 5,4 19,9 8,0 69,45 26,3 21,6 ± 6, Перец розовый 4,1 28 6,4 26,3 17,8 26,9 14,6 39,1 ± 5, (плоды) Расторопша 3,2 7,3 2,0 30,2 16,2 57,18 23,2 37,4 ± 3, (семена) Тыква (семена) 6,0 36,0 6,5 26,2 12,8 29,9 12,0 21,5 ± 7, Таволга вязо 1,4 3,1 5,8 20,6 15,2 46,0 26,6 19,7 ± 4, листная (трава) Пророщенный 10,3 37,0 6,3 25,2 14,5 31,2 12,0 24,9 ± 5, овес Комплексный 5,2 18,0 6,28 26,4 16,3 33,9 12,0 53,2 ± 3, экстракт 3.4 Обоснование возможности применения холодной аргоновой плазмы для стерилизации рыбо- и мясорастительных композиционных смесей. Выполнена серия экспериментов по стерилизации рыбо- и мясорас тительных композиционных смесей потоком холодной аргоновой плазмы. С участием автора, под руководством профессора Канарева Ф.М., создана экс периментальная установка для обработки исследуемых объектов холодной аргоновой плазмой (рисунок 2).
1 2 345 6 Аргон 1 - блок питания, 2 - разрядная камера, 3 - анод, 4 - продукт, 5 - катод, 6 - спектрофотометр СФ- 104, 7 - персональный компьютер Рисунок 2 – Схема установки для получения холодной аргоновой плазмы Изучение стерилизующего эффекта холодной аргоновой плазмы прово дилось с использованием суточных культур микроорганизмов Ps. fluorescens, St. aureus, E. coli с исходной концентрацией 5x104 КОЕ/мл в 50 мл физиологи ческого раствора. Опыт проводили в трех повторностях с каждой культурой в течение 12 мин, с отбором обработанных плазмой проб через каждую минуту, в объеме 0,3 мл. суспензии микроорганизмов, с последующем высевом по 0, мл на пластинки МПА. На рисунке 3 представлена динамика отмирания мик роорганизмов в ходе обработки в среде холодной аргоновой плазмы.
Концентрация микро организмов, КОЕ/мл Время обработки, мин 1- Pseudomonas fluorescens, 2- Staphylococcus aureus, 3- Escherichia coli Рисунок 3 – Динамика отмирания микроорганизмов под воздействием холодной аргоновой плазмы Исследования показали, что увеличение продолжительности плаз менной обработки до 10 мин приводит к практически полному уничтоже нию вегетативных клеток и спор микроорганизмов. В результате микробио логических исследований определены режимные параметры стерилизации мясо- и рыборастительных модельных смесей холодной аргоновой плазмой:
= 10 мин, t = 37 С, Ua = 3,5 кВ, Ja = 0,4 А, Р = 26,6 Па, G = 0,04г/с, мощ ность УФ-облучения при длинах волн 309 и 316 нм составляла 90 мкВт/см2, мощность ИК-облучения 40 мкВт/см2.
Получены экспериментальные данные о влиянии стерилизации рыбо и мясорастительных модельных смесей холодной аргоновой плазмой и в ав токлаве (швейцарской фирмы Phakma App Adate объемом 50 л) на содержа ние термолабильных веществ пищевого сырья (таблица 4).
Таблица 4 – Витаминный состав модельной смеси для рыборастительных консервов «Бутербродная паста» после стерилизации Способ стерилиза- Содержание витаминов, мг/100 г.
ции С В1 В6 РР -каротин Автоклав 1,7 0,09 0,020 1,25 0, Холодная плазма 3,5 1,10 0,026 1,61 0, Как следует из данных таблицы 4, витаминный состав модельных сме сей лучше сохраняется при использовании нового способа стерилизации.
Таким образом, выявленные эффекты могут служить обоснованием возможности применения холодной аргоновой плазмы для щадящей тепло вой обработки пищевого сырья, а также создания барьерного эффекта с це лью обеспечения микробиологической безопасности мясо- и рыборасти тельных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни.
3.5 Разработка рецептур и инновационных технологий рыбо- и мясорастительных консервов для людей с малоподвижным образом жизни. Проведено нейросетевое конструирование рецептур новых видов консервированных продуктов питания, реализованное ресурсами пакета MathCAD 14. В таблице 5 представлен ингредиентный состав оригинальных рыбо- и мясорастительных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни трех ассортиментных групп.
Таблица 5 – Ингредиентный состав рыбо- и мясорастительных продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни Продукт Ингредиенты Бутербродная Филе карася, мука гороховая, белковый текстурат, бакла паста жаны, кабачки, морковь, лук, перец сладкий, томаты, ка пуста савойская, зелень укропа и петрушки, чеснок, масло растительное, соль поваренная, зостерин, комплексный СО2-экстракт Фрикасе Мясо кролика, шампиньоны, белковый текстурат, лук, из кролика сметана, сливки, сок лимона, чеснок, масло сливочное, ме ланж, корень сельдерея, соль поваренная, зостерин, сукци нат натрия, бульон, комплексный СО2-экстракт Рыбный Филе толстолобика, филе пеленгаса, мясо креветок, белко гратен вый текстурат, картофель, перец сладкий, сливки, сыр, зе лень укропа, соль поваренная, зостерин, комплексный СО2-экстракт Инновационные технологии производства консервированных продук тов питания для людей с малоподвижным образом жизни по ассортимент ным группам подробно описаны в утвержденной технической документации.
На рисунке 4 представлена технологическая схема производства рыбо растительных консервов «Бутербродная паста» по разработанной инноваци онной технологии, при реализации которой сконструирован оригинальный рецептурный состав консервированного продукта, обогащенного антиокси дантным комплексом в форме СО2-экстракта и растворимыми пищевыми во локнами (зостерин), впервые применена стерилизация холодной аргоновой плазмой, осуществлена фасовка рецептурной смеси в биоразлагаемый упако вочный материал.
Процесс получения зостерина из зостеры проводили по модифициро ванной нами технологии: в качестве гидролизующего агента использовали не неорганические кислоты, а угольную кислоту, которая образуется в рас творе под действием диоксида углерода под давлением до 4,5 МПа. При та кой обработке водной суспензии зостеры, рН среды снижается до значения 4,2. Фасование стерилизованных рыбо – и мясорастительных продуктов осуществляли в упаковку типа «Ламистер» или в биоразрушаемые пакеты.
Филе карася Измельчение на волчке с решеткой диаметром отверстий 3-5 мм Посолочная смесь, Посол выдержка при t = 0... 4 0С Подготовленное сахар в течении 12 ч овощное сырье Раствор Компл. СО 2- зостерина Приготовление пасты, Экстракт куттерование = 8...12 мин, Мука гороховая, Чешуйчатый лед t = 12-14 оС текстураты Наполнение р еторт-пакетов из биоразрушаемой пленки Стерилизация холодной плазмой о = 10 мин, t = 37 С Закатка пакетов в среде Ar Проверка на герметичность Этикетирование Упаковка Контроль показателей качества и безопасности Рисунок 4 – Технологическая схема производства рыборастительного консервированного продукта – «Бутербродная паста» Опытно-промышленная апробация разработанных инновационных технологий рыбо- и мясорастительных консервов проведена в условиях ООО «Комбинат детского питания» (станица Крыловская, Краснодарский край).
3.6 Исследование пищевой, биологической ценности и безопасно сти рыбо- и мясорастительных консервов для питания людей с мало подвижным образом жизни. В таблице 6 представлены данные о пищевой ценности консервированных продуктов для питания людей с малоподвиж ным образом жизни.
Таблица 6 – Пищевая ценность рыбо- и мясорастительных консервов Во- Бе- Жир Углево- Витамины Энергети В6 -каро- Е да лок ды ческая В1 В2 С ценность, тин 100 г консервов «Бутербродная паста») 54,4 16,4 10,7 16,9 0,15 0,17 8,4 11,6 41,8 0,15 100 г консервов «Фрикасе из кролика») 64,6 17,1 9,4 7,6 0,16 0,13 13 10,2 2,3 0,16 100 г консервов «Рыбный гратен») 61,5 11,1 10,1 15,8 0,14 0,15 13,9 4,4 4,6 0,14 Структурно-механические показатели рыборастительных консервов «Бутербродная паста» представлены в таблице 7.
Таблица 7 – Структурно-механические показатели консервированных продуктов питания «Бутербродная паста» Структурно-механические характеристики образцов консервов Показатель Контрольный В автоклаве В плазме образец Глубина пенетрации, м*10-3 3,57±0,28 3,75±0,20 4,27±0, Предельное напряжение сдвига, кПа 24,49±1,10 22,21±1,25 17,21±1, Предельное напряжение среза, кПа 84,94±0,25 77,11±0,30 71,62+0, Работа резания, Дж/м2 469,01±2,15 406,26±2,14 378,73+2, Из данных таблицы 7 следует, что глубина пенетрации опытных об разцов выше по сравнению с контрольным (до стерилизации) и возрастает с увеличением содержания в рецептурах овощного сырья.
Изучение реологических свойств консервов показало, что при изме нении рецептурного состава происходит изменение вязкости и предельного напряжения сдвига продукта.
Исследования рыбо- и мясорастительных консервов в процессе хра нения проводили в соответствии с МУК № 4.2.1847-04. Консервы хранили при температуре от 0 до 25 С в течение 18 мес. На рисунке 5 представлена графическая зависимость изменения эффективной вязкости рыбо- и мясо растительных консервов от скорости сдвига при температуре 25 °С.
1 - контроль;
2 - «Бутербродная паста»;
3 – «Фрикасе из кролика» Рисунок 5 –Зависимость эффективной вязкости рыбо- и мясораститель ных консервов от скорости сдвига при температуре 25 °С В рыбо- и мясорастительных консервах определяли массовую долю белка после стерилизации и в процессе хранения. Установлено, что до месяцев хранения массовая доля белка не изменяется. Для характеристики степени окислительной порчи жира и глубины его гидролитического распа да в процессе хранения определяли перекисное, тиобарбитуровое и кислот ное число. Выявлено незначительное снижение значений перекисного и тиобарбитурового чисел при хранении продукта до 18 мес., что позволяет продлить срок хранения с 12 до 18 мес.
При проведении органолептической оценки в течение рассматриваемого срока хранения не выявлены изменения качества консервов. В опытных вари антах отмечена более однородная консистенция, по сравнению с контролем.
По микробиологическим показателям консервированные продукты удовлетворяли требованиям промстерильности для консервов группы «А».
Таким образом, предложенные к внедрению инновационные техноло гии мясо- и рыборастительных консервов для питания людей с малоподвиж ным образом жизни, наряду с сокращением времени и затрат на проведение процесса стерилизации, гарантируют получение стойкого при хранении, биологически безопасного продукта с заданными структурными формами, высокой биологической и пищевой ценностью.
3.7 Расчет экономического эффекта от использования разрабо танных технологий рыбо- и мясорастительных консервов. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных инновационных тех нологий рыбо- и мясорастительных консервов составляет 8-9 тыс. руб. на 1 туб продукции.
ВЫВОДЫ 1. На основании данных медико-биологических исследований и ана лиза анкетированных данных сформулированы основные требования к раз работке биологически безопасных продуктов питания для людей с мало подвижным образом жизни, сложившаяся система питания которых не обеспечивает достаточное поступление питательных веществ: пищевых во локон до 60 %, витаминов группы В до 33-50 %, микроэлементов до 75- %. Отмечен дисбаланс в поступлении в организм людей с малоподвижным образом жизни незаменимых аминокислот и полиненасыщенных жирных кислот.
2. Проведена оценка химического состава выращенного на Кубани животного и растительного сырья. Для создания специализированных про дуктов питания выбрано растительное сырье: баклажаны сорта Фрегат, ка бачки гибрид Кавили, капуста савойская Сфера, картофель сорта Розалид, лук сорта Эллан, морковь сорта Чаровница, перец сладкий гибрид F1 Ара рат, томаты ранние Вера, поздние Мираж, шампиньоны. В качестве высо кобелкового животного сырья использовали филе карася, пеленгаса, тол столобика, мясо креветок и кролика, субпродукты.
3. В результате экспериментальных и аналитических исследований обоснован состав композиции из пищевого и лекарственного растительного сырья для получения антиоксидантного комплекса. Разработана СО2 технология получения антиоксидантного комплекса из смеси амаранта (се мена), тмина черного (семена), инжира (листья), перца розового (плоды), расторопши (семена), тыквы (семена), таволги вязолистной (трава), проро щенного овса, с наложением ультразвуковых колебаний частотой 22 кГц, при температуре 21 С и давлении 6,5 МПа. Установлено, что антиокси дантная активность комплексного СО2-экстракта на 21-39 % выше, чем у индивидуальных СО2-экстрактов.
4. Усовершенствована технология получения зостерина из азовской морской травы зостеры, в которой традиционный способ гидролиза неорга ническими кислотами заменен на гидролиз угольной кислотой. Показано, что введение 1 % зостерина способствует увеличению водосвязывающей способности рыбо- и мясорастительных композиционных смесей на 3-6 %, снижению предельного напряжения среза на 12-15 % и потерь при термо обработке до 17 %.
5. На основе изучения характера изменения микробиологических показателей рыбо- и мясорастительных композиций при воздействии на них холодной аргоновой плазмы научно обоснована и практически подтвержде на возможность применения нового физического способа щадящей тепло вой обработки пищевого сырья. Установлено, что стерилизация рыбо- и мя сорастительных композиций в среде холодной аргоновой плазмы (темпера тура 37С, продолжительность обработки 10 мин.) приводит к полному уничтожению вегетативных клеток и спор микроорганизмов.
6. В условиях нейросетевого конструирования ингредиентного со става обоснованы оригинальные рецептуры новых консервированных про дуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни.
7. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию возможности применения холодной аргоновой плазмы для стерилизации пищевых систем, условий получения антиоксидантного ком плекса в форме СО2-экстракта, производства и применения биоразлагаемого упаковочного материала, совершенствованию технологии получения зосте рина, использованы при разработке инновационных технологии рыбо- и мя сорастительных консервов для питания людей с малоподвижным образом жизни.
8. Исследованы пищевая, биологическая ценность и безопасность разработанных рыбо- и мясорастительных консервов для питания людей с малоподвижным образом жизни. Установлено, что предложенные иннова ционные технологии мясо- и рыборастительных консервов гарантируют по лучение стойкого при хранении, биологически безопасного продукта с за данными структурными формами, высокой биологической и пищевой цен ностью.
9. Разработаны проекты технической документации на новые виды пищевой продукции. Рецептуры и технологические режимы производства консервов для питания людей с малоподвижным образом жизни апробиро ваны в опытно-промышленных условиях ООО «Комбинат детского пита ния» (станица Крыловская, Краснодарский край).
10. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных инновационных технологий рыбо- и мясорастительных консервов для пита ния людей с малоподвижным образом жизни составляет 8-9 тыс. руб. на туб готовой продукции.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Гайдаров Р.А., Касьянов Д.Г. Технология продуктов питания для водителей-профессионалов (монография). Краснодар: Издательский Дом - Юг, 2010. – 140с.
Сарапкина О.В., Белоусова С.В., Кудинов В.И., Касьянов Д.Г.
Технология рыбоовощных продуктов //Известия вузов. Пищевая техноло гия, №3, 2007.– С.61-63.
Коновалова Т.А., Касьянов Д.Г. Система питания для людей с малоподвижным образом жизни //Известия вузов. Пищевая технология, №4, 2008.– С. 47-50.
Царахова Э.Н., Касьянов Д.Г., Одинец Н.А. Интенсификация технологических процессов с помощью ультразвука //Известия вузов. Пи щевая технология, №2-3, 2010.– С.122-123.
Касьянов Д.Г. Разработка технологии продуктов питания для людей с малоподвижным образом жизни //Известия вузов. Пищевая техно логия, №1, 2012.– С.56-59.
Касьянов Д.Г. Особенности технологии продуктов питания для людей ведущих малоподвижный образ жизни. Сб. матер. межд. науч.-практич.
конф. «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения», Краснодар: КубГТУ, 2007.– С.134-135.
Корниенко Е.В., Касьянов Д.Г. Управление качественными по казателями пищевых продуктов функционального назначения. В сб. матер.
межд. науч.-практич. конф. «Управление качеством и резервы экономиче ского роста предприятий и организаций», Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. – С.34-37.
Касьянов Д.Г. Проблемы обеспечения безопасности рыбных продуктов. Сб. трудов КНИИХП «Перспективные биотехнологии перера ботки сельскохозяйственного сырья», Краснодар: КНИИХП, 2008.– С.110-112.
Запорожский А.А., Касьянов Д.Г. Управление качеством про дуктов из сырья животного и растительного происхождения. Сб. матер.
межд. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в области холо дильного хранения и переработки пищевых продуктов», Краснодар:
КНИИХП, КубГТУ, 2008.– С.83-85.
Запорожский А.А., Касьянов Д.Г. Комплексное использование растительного и рыбного сырья. Сб. матер. межд. науч.-практич. конф.
«Комплексное использование биоресурсов: малоотходные технологии».
Краснодар: Изд. Дом Юг, 2010. – С.78-81.
Патент РФ №2302786. Способ производства консервов «Борщ постный с карасями» /Квасенков О.И., Григорьев А.А.Касьянов Д.Г. Заявка № 2006102254. Опубл. 20.07.2007 Бюл. №20.
Патент РФ №2341991. Способ выработки консервов «Котлеты беловежские» /Квасенков О.И., Касьянов Д.Г. Заявка №2007129908/13 от 08.06.2008. Опубл. 27.12.2008.
Патент РФ №2461220. Способ производства консервов «Кроли чье фрикасе» /Квасенков О.И., Касьянов Д.Г. Заявка №2011120100/13 от 20.05.2011. Опубл. 20.09.2012.
Патент РФ №2460395. Способ получения консервов «Рубец со свиной грудинкой в томатном соусе» /Квасенков О.И., Касьянов Д.Г. Заявка №2011117590/13 от 05.05.2011. Опубл. 10.09.2012.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2007611068 Усовершенствованная система регулирования парамет ров процесса газожидкостной экстракции /Коробицын В.С., Бородихин А.С., Запорожский А.А, Касьянов Д.Г., Тагирова П.Р. №2010612858, заявка №2010611196, заявл. 09.03.10, зарегистр. 28.04.2010.
Патент РФ №117352 на полезную модель МПК B 29 C 47/00.
Установка для производства биоразлагаемой упаковочной пленки из вто ричного сырья /Бирбасов В.А., Касьянов Д.Г., Запорожский А.А., Алтуньян С.В., Сязин И.Е. Заявка №2012108285/05. Заявлено 05.03.2012. Опубл.
27.06.2012.
Касьянов Д.Г. Разработка специализированных продуктов пита ния для людей ведущих малоподвижный образ жизни. Сб. матер. межд. на уч.-практич. конф. «Инновационные технологии в пищевой промышленно сти» – Краснодар: КубГТУ, 2011. – С.13-16.
Касьянов Д.Г. Стерилизация пищевых продуктов с помощью объемной плазмы на основе сильноточного газового разряда. Сб. матер.
межд. науч.-практич. интернет – конф. «Суб – и сверхкритические флюид ные технологии в пищевой промышленности». Краснодар: КубГТУ, 2012. – С.37-39.
Касьянов Д.Г. Технология рыборастительных продуктов для лю дей ведущих малоподвижный образ жизни. Сб. матер. межд. науч.-практич.
конф. «Российская аквакультура: состояние, потенциал и инновационные производства в развитии АПК». Воронеж: ВГУИТ, 2012. – С.204-208.
Касьянов Д.Г. Функциональные продукты питания для людей ведущих малоподвижный образ жизни. Сб. матер. I межд. науч.-практич.
конф. «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей про мышленности». Краснодар: Изд. КубГТУ, 2012. – С.615-618.
Отпечатано в типографии издательства «Экоинвест» 350072, г. Краснодар, ул. Зиповская, 9.
Тел./факс (861) 277-92-42.
E-mail: [email protected] http://publishprint.ru Подписано в печать 26.04.13.
Формат 6084 1/16. Гарнитура Times New Roman.
Печать офсетная. Бумага офсетная.
Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 экз.
Заказ № 1594.