автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка технологий фитокомпозиций и соусов-приправ с биологически активными веществами пряно-ароматических растений

На правах рукописи

Ушакова Алёна Андреевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ФИТОКОМПОЗИЦИЙ И СОУСОВ-ПРИПРАВ С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПРЯНО-АРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ

Специальность 05.18.07 — Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2014

005560181

005560181

Работа выполнена на кафедре пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Базарнова Юлия Генриховиа Официальные оппоненты: Шарова Наталья Юрьевна

доктор технических наук, ФГБНУ ВНИИ пищевых добавок, заведующая лабораторией биотехнологии производства лимонной кислоты

Дмитриченко Михаил Иванович

кандидат технических наук, профессор ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный экономический университет, профессор кафедры управления цепями поставок и товароведения

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный аграрный университет имени императора Петра 1»

Защита состоится «25» февраля 2015 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.09 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9, ауд. 2219

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики по адресу: 191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9 и на сайте ippo.ifmo.ru.

Автореферат разослан « » января 2015 года.

Колодязная Валентина Степановна

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Программа развития индустрии здорового питания населения Российской Федерации в настоящее время является одним из ключевых направлений пищевой промышленности, она предусматривает снабжение населения высококачественной продукцией массового потребления и формирование сбалансированного рациона питания. К числу приоритетных задач в этом направлении отнесено увеличение производства обогащенных и функциональных пищевых продуктов за счет внедрения инновационных решений.

Одним из путей решения этих задач является расширение ассортимента продуктов из нетрадиционных видов пищевого сырья с высоким содержанием биологически активных веществ (БАВ), позволяющих повышать неспецифическую резистентность организма к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Дикорастущие пряно-ароматические растения Северо-Западного региона России являются альтернативным источником ценных пищевых и биологически активных веществ, имеющих разнообразную природу и вкусоароматический профиль, что позволяет использовать их в рецептурах соусов-приправ.

Соусы-приправы незаменимы в качестве вспомогательных блюд и традиционно используются для разнообразия вкуса, улучшения внешнего вида пищи и ее усвоения.

Значительный вклад в исследование научно-практических аспектов и разработку пищевых продуктов, обогащенных фитомикронутриентами, внесли отечественные ученые В.А. Тутельян, А.П. Нечаев, Л.Н. Шатнюк, В.М. Позняковский, и зарубежные ученые НагЬогпе, Б. БЬаЫсИ. и другие. Вопросам экстрагирования биофлавоноидов из растительного сырья посвящены работы Касьянова Г.И., Мининой С.А., Митасевой Л.Ф., Кауховой И.Е.

В соответствии с классификацией ФАО/ВОЗ фитоэкстракты с высоким содержанием БАВ, а также традиционные продукты питания, обогащенные фитомикронутриентами, относятся к функциональным продуктам. В этой связи актуальна разработка технологий фтоэкстрактов на основе культивируемых и дикорастущих пряно-ароматических растений, а также фитокомпозиций для соусов-приправ, которые отвечают всем требованиям безопасности и качества, предъявляемым к пищевым добавкам.

Анализ научной литературы в области современных методов исследования компонентного состава БАВ фитоэкстрактов и их физиологической активности показал, что возможность определения индивидуальных природных соединений, в том числе биофлавоноидов, затруднена или отсутствует, а исследование состава БАВ ограничивается установлением суммарного содержания основных групп природных соединений. В этой связи, актуальным является модификация аналитических методов анализа состава и свойств БАВ.

Расширение практического опыта по применению региональных дикорастущих пряно-ароматических растений в качестве приправ в технологии соусов позволит существенно расширить возможность использования альтернативных источников БАВ, повысить качество и конкурентоспособность новых продуктов с заданными потребительскими свойствами.

В связи с вышесказанным, разработка технологий фитокомпозиций и соусов-приправ, обогащенных биологически активными веществами пряно-ароматических растений является актуальной и позволяет внести значительный вклад в развитие здорового питания населения России.

Исследования проводились в рамках научно-исследовательской тематики «Биотехнология пищевых ингредиентов с использованием вторичного и альтернативного сырья для продуктов здорового питания».

Цель и задачи исследования. Цель работы - исследовать состав и свойства биологически активных веществ пряно-ароматических растений и разработать технологии фитокомпозиций и соусов-приправ, обогащенных фитомикронутриентами.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

- обосновать выбор дикорастущих и культивируемых растений для составления пряно-ароматических фиткомпозиций;

- модифицировать методы аналитического определения природных веществ и группового состава БАВ исследуемых пряно-ароматических растений;

- подобрать условия экстрагирования БАВ исследуемых пряно-ароматических растений водно-спиртовыми смесями и исследовать состав и свойства полученных фитоэкстрактов;

- разработать рецептурный состав пряно-ароматических фитокомпозиций на основе исследуемых растений и полученных фитоэкстрактов, определить в них содержание биологически активных фитомикронутриентов;

разработать рецептуры и технологии соусов-приправ с пряно-ароматическими фитокомпозициями и исследовать показатели их качества;

- провести анализ конкурентоспособности соусов-приправ с пряно-ароматическими фитокомпозициями на рынке аналогичных товаров;

- разработать техническую документацию на производство водно-спиртовых экстрактов из пряно-ароматического сырья, горячих соусов, дрессингов для салатов, и сладких топингов с пряно-ароматическими фитокомпозициями, провести апробацию рецептур и внедрить их в производство;

Научная новизна. Модифицированы аналитические методы определения природных фенольных и терпеноидных веществ в составе дикорастущих пряно-ароматических растений — зверобоя (Hypericum perforatum), душицы (Origanum vulgaris), чабреца (Thymus serpuilum) и тысячелистника (Achillea millefolium). Разработана программа анализа фитокомпонентов исследуемых дикорастущих пряно-ароматических растений с использованием методов газовой хроматографии с масс-спектральной идентификацией и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Изучен групповой состав БАВ исследуемых дикорастущих пряно-ароматических растений и зелени кориандра (Coriandrum sativum) различных сортов.

Усовершенствована технология экстрагирования биофлавоноидов из исследуемых пряно-ароматических растений водно-спиртовыми смесями, исследован групповой состав БАВ, физико-химические показатели, антиоксидантные и противомикробные свойства полученных фитоэкстрактов.

Разработаны пряно-ароматические фитокомпозиции на основе дикорастущих пряно-ароматических растений и кориандра и их водно-спиртовых экстрактов с высоким содержанием биофлавоноидов.

Разработаны новые рецептуры соусов-приправ с натуральными пряно-ароматическими фитокомпозициями.

Практическая значимость. Подобраны режимы экстрагирования природных биофлавоноидов из исследуемых пряно-ароматических растений водно-спиртовыми смесями с использованием метода двухступенчатой мацерации.

Разработана и утверждена техническая документация на производство водно-спиртовых экстрактов и их куиажей (ТУ № 9182-002-56936611-2013). Технология водно-спиртовых экстрактов пряно-ароматических растений апробирована и внедрена на ООО «Гатчинский спиртовой завод».

Разработаны пряно-ароматические фитокомпозиции на основе дикорастущих пряно-ароматических растений и кориандра и их водно-спиртовых экстрактов с высоким содержанием биофлавоноидов: «Бородинская», «Прелесть», «Лесная фантазия» и «Изысканная» — на основе смеси трав зверобоя, душицы, чабреца, тысячелистника и зелени кориандра; «Ладожская», «Карельская», «Трава у дома» и «Балтийская» — на основе фитоэкстрактов; и «Беловежская», «Тайга», «Лесные травы» и «Пряные травы» — на основе фитоэкстрактов с добавками классических пряностей.

Разработан проект технической документации на производство горячих соусов (ТУ № 9182-008-52153368-2014), («Беловежский» и «Тайга»), дрессингов для салатов (ТУ № 9182-009-52153368-2014) («Бородинский» и «Прелесть») и сладких топингов (ТУ № 9163-002-74841169-2014) («Ладожский» и «Карельский») с пряно-ароматическими фитокомпозициями. Разработанные рецептуры горячих соусов, дрессингов и топингов апробированы на ООО «Великоросс», и ЗАО «Файн Ингредиенте» г. Санкт-Петербург.

Разработанные автором рекомендации и аналитические методы исследования БАВ пряно-ароматических растений нашли применение в учебном процессе при организации НИР и выполнении магистерских диссертаций по направлению подготовки 260100 «Продукты питания из растительного сырья».

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследований природных фенольных и терпеноидных веществ и группового состава БАВ зверобоя, душицы, чабреца и тысячелистника и зелени кориандра и сравнительная оценка их содержания в зависимости от разновидности дикорастущих растений и сортовых особенностей кориандра;

-технология водно-спиртовых экстрактов исследуемых пряно-ароматических растений и результаты исследований группового состава БАВ; показатели безопасности, антимикробные и антиоксидантные свойства фитоэкстрактов;

- состав пряно-ароматических фитокомпозиций и технологии соусов-приправ, результаты исследований показателей качества и конкурентоспособности соусов-приправ с пряно-ароматическими фитокомпозициями на рынке аналогичных товаров.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы прошли апробацию на 64 Студенческой научно-технической конференции СПбГУНиПТ (г. Санкт-Петербург, 2011г.); Международной молодежной

конференции «Перспективные технологии подготовки инженерных кадров: кооперация бизнеса и образования» (ФГБОУ ВПО КТИПТ, г. Кемерово, 2012г.); Международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования» (СПб ГАУ, г. Санкт-Петербург, 2013г.); Н-ой Международной научно-практической конференции «Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности» (ФГБОУ ВПО ВГАУ им. императора Петра I», Воронеж, 2013 г.); Всероссийском конгрессе молодых ученых НИУ ИТМО (НИУ ИТМО, г. Санкт-Петербург, 2013г.); Научно-практической конференции молодых ученых «Современные тенденции в развитии пищевой биотехнологии» (НИУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2013г.); XXXI Международной научно-практической конференции «Наука и Современно сть-2014» (Центр развития научного сотрудничества, Новосибирск, 2014г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 126 страницах основного текста, содержит 43 таблицы, 19 рисунков и 11 приложений. Список литературы включает 133 источника, в том числе 20 зарубежных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и сущность решаемой проблемы, обозначены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна работы и ее практическая значимость, описана апробация полученных результатов, изложены основные положения выносимые на защиту.

Аналитический обзор научной и технической литературы посвящен современным аспектам применения пряно-ароматических фитокомпозиций в технологии соусов-приправ и включает в себя классификацию действующих веществ дикорастущих пряно-ароматических растений Северо-Западного региона РФ и информацию об их физиологической активности. Приведена классификация пряно-ароматических растений, систематизирована информация о региональных дикорастущих растениях, представляющих интерес в качестве альтернативных источников биологически активных минорных компонентов пищи.

Приведены способы классификации и характеристика соусов-приправ, представлена информация о современных тенденциях развития рынка специй и приправ, а также сегмента «органических» продуктов и натуральных вкусо-ароматических добавок. Рассмотрены современные технологии и товарные формы натуральных вкусоароматических добавок, проанализированы особенности производства их использования и рекомендации к применению. Проанализированы маркетинговые исследования последних лет по формированию потребительских предпочтений относительно блюд-приправ.

Объекты исследования. На основании анализа научной информации о биологически активных веществах дикорастущих и культивируемых пряно-ароматических растений и технологических аспектах их применения в пищевых

продуктах в соответствии с целью и задачами работы, в качестве объектов исследования выбраны:

• Надземные части зверобоя (Hypericum perforatum, семейство Hypericaceaé), душицы (Origanum vulgaris, семейство Lamiaceaé), чабреца (Thymus serpuilum, семейство Lamiaceae) и тысячелистника (Achillea millefolium, семейство Asteraceae), разрешенные к применению в пищевой промышленности и характеризующиеся комплексным физиологическим воздействием на организм человека;

• зелень кориандра (Coriândrum sativum, семейство Apiaceae) сортов «Бородинский», Венера, Прелесть, Стимул, Тайга, Янтарь, Лимонный, Кинза-дза;

• водно-спиртовые экстракты зверобоя, душицы, чабреца и тысячелистника;

• пряно-ароматические фитокомпозиции на основе смесей дикорастущих растений и зелени кориандра и их водно-спиртовых экстрактов;

• соусы-приправы с пряно-ароматическими фитокомпозициями.

Для проведения исследований использовали сухое сырье из закупок ООО «Гатчинский спиртовой завод», г. Гатчина. При разработке рецептур пищевых продуктов использовали вспомогательное сырье и ингредиенты, соответствующие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 и ТР/ТС021/2011.

Методы исследования. Для идентификации природных фенольных веществ в исследуемых пряно-ароматических растениях использовали спектры поглощения их водно-спиртовых извлечений, которые регистрировали на спектрофотометре СФ-26 в интервале длин волн от 250 до 350 нм (длина оптического пути - 10 мм).

Идентификацию и количественное определение биофлавоноидов исследуемых дикорастущих пряно-ароматических растений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием жидкостного хроматографа Agilent 1100, проводили на базе научно-исследовательской лаборатории Nanjing agricultural university, г. Нанкин (КНР). Подобраны режимы, длинна колонки, параметры ввода проб и температура. Для идентификации биофлавоноидов использовали метод калибровочного графика с использованием стандартных образцов рутина, гесперидина, кверцетина, апигенина, хлорогеновой и феруловой кислоты.

Анализ летучих компонентов исследуемых дикорастущих пряно-ароматических растений осуществляли с помощью хромато-масс-спектрометра фирмы «Hewlett-Packard» в аналитической лаборатории ФГУП РНЦ «Прикладная химия», г. Санкт-Петербург. Идентификацию БАВ проводили путем сравнения масс-спектров разделенных компонентов смеси с масс-спектрами, содержащимися в компьютерной библиотеке NIST98.L.

Безопасность фитоэкстрактов оценивали по содержанию токсичных элементов, пестицидов и радионуклидов на базе испытательного лабораторного центра госэпиднадзора на транспорте в Северо-Западном регионе, г. Санкт-Петербург.

Для определения антиоксидантных свойств водно-спиртовых экстрактов использовали метод FRAP (Ferric Reducing/Antioxidant Power) в модификации авторов (Benzie, Strain, 1996).

При исследовании антимикромбных свойств фитоэкстрактов в качестве тест культур использовали E.Coli, St.Aureus, Rhizopus stolonifer из коллекции микробиологической лаборатории Nanjing agricultural university, г. Нанкин, КНР.

Схема проведения экспериментальных исследований приведена на рис.1.

| Обоснование выбора пряно-ароматических растений для составления фитокомпозиций |

Ж

| Дикорастущие пряно-ароматические растения Зелень кориандра

Исследование состава и свойств основных групп БАВ

Спектральная идентификация биофлавоноидов

Анализ состава биофлавоноидов методом ВЭЖХ

Анализ состава летучих фитокомпонентов методом ГХ

Получение водно-спиртовых экстрактов пряно-ароматических растении

Исследования состава и свойств фитоэкстрактов

Исследование органолептических и физико-химических показателей

Исследование показателей безопасности фитоэкстрактов

Исследование состава основных групп БАВ фитоэкстрактов

Исследование антиоксидантных свойств фитоэкстрактов

— Исследование бактериостатических и фунгистатических свойств фитоэкстрактов —1

| Разработка пряно-ароматических фитокомпозиций для соусов-приправ |

Оценка биологической ценности пряно-ароматических фитокомпозиций

Разработка технологии соусов-приправ с пряно-ароматическими фи токомпозициями

Горячие соусы Сладкие топинги Дрессинги —

Определение органолептических, физико-химических и микробиологических показателей соусов

Расчет интегрального показателя конкурентоспособности

Разработка технической документации

Внедрение результатов работы

Рисунок 1 - Схема проведения эксперимента

Для определения органолептических, физико-химических и санитарно-значимых микробиологических показателей фитоэкстрактов и соусов-приправ использовали стандартные методы анализа пищевого сырья и готовых продуктов.

Для математической обработай экспериментальных данных использовали регрессионный анализ. Графические зависимости представлены после статистической обработки по методу наименьших квадратов, реализованной в Microsoft Excel.

Анализ состава и свойств биологически активных веществ пряно-ароматических растений

Для идентификации биофлавоноидов в исследуемых пряно-ароматических растениях использовали спектры поглощения разбавленных водно-спиртовых извлечений (1:200) в ультрафиолетовой (УФ) области, в результате анализа которых идентифицированы флавонолы и флавононы, имеющие характерный коротковолновый максимум поглощения в области около 250 нм. Батахромный сдвиг коротковолнового максимума поглощения трав (270-290 нм) указывает на присутствие гидроксилированных форм флавонолов. Максимумы поглощения в интервале от 320 нм до 330 нм, в так же дополнительный максимум в области 340 нм соответствуют оксибензойным и оксикоричным кислотам.

Хроматографическое разделение • биофлавоноидов проводили на хроматографической колонке Eclipse Plus Cl8 длиной 250 мм и внутренним диаметром 5 мм, в градиентном режиме. Скорость подачи подвижной фазы составляла 1,0 мл/мин; объем вводимой пробы - 100 мкл; давление на входе колонки - 80 атм; температура термостата колонки - 40°С; продолжительность хроматографирования - 45 мин. В качестве элюентов использовали бинарные системы растворителей: подвижная фаза компонент А - 0,1% раствор трифторуксусной кислоты (ТФУ) в воде; компонент В - 0,1% ТФУ в ацетонитриле.

В исследуемых дикорастущих пряно-ароматических растениях идентифицированы галловая и феруловая кислоты, рутин, гесперидин, кверцетин и апигенин и хлорогеновая кислота. Установлено, что содержание рутина в зверобое и чабреце в 6-10 раз превосходит его содержание в других исследуемых растениях. Установлено, что содержание кверцетина в исследуемых растениях варьирует — от 0,52 (тысячелистник) до 1,36 мг/г (душица); апигенина - от 0,44 (чабрец и тысячелистник) до 1,44 (зверобой) мг/г; гесперидина от 2,44 (душица) до 32,72 мг/г (тысячелистник). Содержание фенольных кислот в исследуемых растениях составляет от 0,16 до 1,44 мг/г (феруловая кислота) и от 0,16 до 3,12 (хлорогеновая кислота). Содержание идентифицированных в составе исследуемых дикорастущих растений биофлавоноидов находится в пределах допустимых нормативами концентраций и соответствует адекватным нормам потребления этих веществ (МР 2.3.1.1915-04, МР 2.3.1.2432-08).

Хроматографическое разделение летучих компонентов исследуемых растений проводили на капиллярной колонке НР-5 длиной 30 м. Температурная программа 40°С (3 мин) - 7 °С/мин - 300 °С (20 мин). Объем пробы составлял 0,1 м3, коэффициент деления потока - 1:50, температура инжектора - 280°С, температура

детектора— 280 °С. Хроматограммы образцов регистрировали по полному ионному току в диапазоне масс от 35 до 650 углеродных единиц.

В исследуемых растениях выявлено широкое разнообразие терпеноидных соединений, кислот жирного ряда и их производных. Терпены и терпеноидные вещества исследуемых пряно-ароматических растений представлены монотерпенами (СюНм), в числе которых а- и р-пинен, карен, фелландрен, камфен и др. В числе высших терпеновых спиртов обнаружены борнеол, гераниол, эвкалиптол, терпинеол, линалоол, фитол и др. Дициклические монотерпены представлены камфорой. Ароматические монотерпены - тимолом. В числе тритерпеновых соединений (СздК^) обнаружены а- и Р-амирин. Среди сесквитерпенов (С15Н24) обнаружены копаен, кариофиллен и кадинол.

В зверобое, чабреце и тысячелистнике найдены линолевая и линоленовая кислоты и их эфиры. В душице - архаиновая кислота. Кроме того, в исследуемых пряно-ароматических растениях обнаружены фитостерины кампестерол, стигмастерол, у-ситостерол, лупеол, а- и р-амирин и др., причем ситостерол найден во всех исследуемых растениях. В зверобое обнаружен витамин Е (а-токоферол).

В результате исследований количественного состава основных групп БАВ (табл. 1) дикорастущих пряно-ароматических растений установлено, что содержание дубильных веществ в них варьирует от 11,0 (тысячелистник) до 14,3 мг/100г (зверобой); флавонолов - от 14,8 (душица) до 27,6 мг/100г (зверобой); аскорбиновой кислоты - от 2,18 (душица) до 2,55 мг/100г (зверобой). Содержание фенольных кислот варьирует в интервале от 10,8 (душица) до 15,8 мг/100г (тысячелистник).

Таблица 1 — Количественный состав основных групп БАВ исследуемых дикорастущих пряно-ароматических растений

Содержание основных групп БАВ Дикорастущие пряно-ароматические растения

Душица Чабрец Зверобой Тысячелистник

Флавонолов, мг/100г 17,5 ±0,3 27,6±0,5 22,8±0,4 14,8+8,6

Фенольных кислот, мг/100г 10,8±0,2 13,1+0,2 14,5+03 15,8±0,3

Дубильных веществ; мг/100г 11,2±0,2 13,0±0,2 14,3+0,3 11,0+0,3

Веществ, обладающих Р-витаминной активностью, мг/100г 39,5+0,7 53,8±0,9 51,6±0,9 41,6±0,7

Аскорбиновой кислоты, мг/100г 2,53+0,04 2,45+0,04 2,55+0,04 2Д8±0,04

В результате исследований состава основных групп БАВ в зелени кориандра различных сортов выявлено, что содержание флавонолов составило от 6,0 (сорт «Тайга») до 15,6 мг/100 г (сорта «Бородинский», «Венера») (табл.2). Содержание дубильных веществ варьирует от 8,1 (сорт «Прелесть») до 13,6 мг/100 г (сорт «Венера»). Наиболее высоким содержанием аскорбиновой кислоты отличался сорт «Бородинский» (4,33 мг/100 г). Содержание каротиноидов составляет от 2,1 (сорт «Стимул») до 4,6 мг/100 г (сорт «Прелесть»).

Таблица 2 - Количественный состав основных групп БАВ различных сортов

зелени кориандра

Содержание основных групп БАВ СОТ ла кориандра

Бородинский Венера Прелесть Сшмул Тайга Янтарь Кшют-Дза

Флавонолов, мг/ЮОг 15,6ЮЗ 13,0*0,2 8,7+0,5 Ю,0ЮД 6,0±0Д 73±0,1 ю,о±од

Фенольных кислот, мг/ЮОг 17,8±03 18,4±03 13,7±ВД 153±03 14 ДЮЗ 14,0±03 12,8+0,2

Дубильных веществ, мг/ЮОг 12Д±0,2 13,610,2 8,210,1 10,5+0,2 105±0,2 83±ОД 123+0,2

Веществ, обладающих Р-витаминной активностью, мг/ЮОг 45,610,8 45,0±0,8 30,5+0,5 35,810,5 31,4±0,6 30,0±0,б 35,010,6

Каротиноидов, мг/ЮОг 3,910,06 2Д+0.04 4,б±0,08 2,1±0,04 3,7±0,06 2,4±0,04 2,810,04

Аскорбиновой кислоты, мг/ЮОг 4,3 ±0,07 25+0,04 2ДН),04 2^±0,04 35+0,06 3,2+0,06 3,0±0,06

На основании полученных данных можно сделать вывод, что исследуемые дикорастущие пряно-ароматические растения можно использовать в составе комплексных вкусоароматических фиткомпозиций в качестве источника биологически активных фитомикронутриентов. Сочетание дикорастущих пряно-ароматических растений и зелени кориандра в фитокомпозициях целесообразно не только по причине гармонии их вкусоароматических свойств, но и ввиду различного группового состава биологически активных веществ этих растений.

Разработка технологии водно-спиртовых экстрактов пряно-ароматических растений и результаты исследований их состава и свойств

Для изучения полноты извлечения биофлавоноидов из дикорастущего сырья в качестве экстрагентов использовали подготовленную воду и водно-спиртовые смеси.

Схема производства экстрактов методом двухступенчатой мацерации приведена на рис. 2. Степень измельчения сырья составляла 1.. .3 мм; соотношение сырье/экстрагент — 1:7 по массе; соотношение спирта и воды в экстрагирующих смесях — 7:3 по объему; время экстрагирования — 70...80 ч; температура — (20+2) °С. Продолжительность экстрагирования биофлавоноидов из дикорастущих трав составила от 50 ч (душица) до 150 ч (чабрец).

В табл. 3 приведена характеристика полученных фитоэкстрактов, представляющих собой прозрачные или слегка мутные, интенсивно окрашенные жидкости со смолистым, пряным или душистым ароматом. Суммарное содержание экстрактивных веществ в фитоэкстрактах варьируется в интервале от 2,3 (чабрец) до 4,34% (зверобой), а биофлавоноидов - от 17,0 (душица) до 24,5 (чабрец) мг/100г. Полнота извлечения биофлавоноидов относительно их содержания в исходном сырье составляет около 60%.

Таблица 3 - Характеристика фитоэкстрактов

Наименование Цвет Вкус Аромат Суммарное содержание экстрактивных веществ, %

Душица желто-зеленый горьковатый, лекарственный легкий цветочный 2^9+0,12

Чабрец зеленый пряно-терпкии пряный 2,30±0,15

Зверобой желто-зеленый лекарственный, травяной смолистый 4,34±0,22

Тысячелистник коричнево-зеленый терпкий пряный, смолистый 2,53+0,13

ВР. Радиационный контроль,

1.1 содержание тяжелых металлов

ВР.2.1 Приготовление 4-1

экстрагента (спирт 50%)

ВР.2.2 Измельчение растительного 4-

сырья, 1-3 мм

ВР.2.3 Взвешивание компонентов

ТП.3.1 Экстрагирование (20±2)°С, 40-50ч

ТП.3.2 Фильтрование

ТП.4.1 Экстрагирование (20±2)°С, 20-30ч

ТП.4.2 Фильтрование

УМО.6.1 Фасовка

УМО.6.2 Упаковка и маркировка

ВР.1 Приемка сырья

•

ВР. 2 Подготовка сырья

— Потери

ТП.З Экстракция растительного сырья

Шрот с ТП.З 4 —* —> Шрот Потери

ТП.4 | Повторная экстракция

Шрот Потери

ТП.5 Объединение фракций

1 и Потери

УМО.6 Фасовка и упаковка

и г Потери

ТП.7 Хранение (251С, 12 мес)

Рисунок 2 — Технологическая схема производства водно-спиртовых экстрактов дикорастущих пряно-ароматических растений

На основании результатов исследований показателей безопасности полученных фитоэкстрактов установлено, что они полностью соответствуют требованиям СанПиН 2.3.21078-01 и ТР/ТС029/2012, являются экологически безопасными и могут быть использованы в пищевых технологиях.

Технология водно-спиртовых экстрактов дикорастущих пряно-ароматических растений апробирована и внедрена на ООО «Гатчинский спиртовой завод». Разработан и утвержден пакет технической документации на производство водно-спиртовых экстрактов и их купажей (ТУ № 9182-002-56936611-2013).

В результате исследования антиоксидантных свойств полученных фитоэкстрактов установлено, что значения их антиоксидантной активности (АОА) составляет от 142 до 180 мкг/мл. Наибольшим значением АОА отличается экстракт зверобоя -180 мкг/мл.

В результате исследований фунгистатических и бактериостатических свойств полученных фитоэкстрактов выявлено, что наиболее выраженным действием по отношению к E.Coli обладают экстракты чабреца и тысячелистника. По отношению к St. Aureus - экстракты зверобоя и чабреца, Rhizopus stolonifer -экстракты зверобоя и тысячелистника. Полученные результаты свидетельствуют о возможности применения полученных пряно-ароматических фитоэкстрактовв технологии блюд-приправ в качестве источников вкусоароматических веществ и природных антиоксидантов.

Разработка пряно-ароматических фитокомпозиций для соусов-приправ

При составлении фитокомпозиций из пряно-ароматических растений и фитоэкстрактов учитывали вкусовые характеристики и аромат растений, а также групповой состав и содержание отдельных БАВ (флавонолов, танинов, каротнноидов и фенольных кислот).

В состав разработанных фитокомпозиций входят сухие смеси дикорастущих пряно-ароматических растений и зелени кориандра, фитоэкстракты, а также добавки классических пряностей.

Использование сухих смесей измельченных пряно-ароматических растений в рецептурах соусов-приправ не требует их предварительной подготовки перед внесением. Жидкие фитокомпозиции рекомендуется наносить на инертные носители (соль, мальтодекстрин, крахмал) или вносить на стадии приготовления эмульсионной основы соусов-приправ.

При составлении фитокомпозиций с добавками пряностей, последние предварительно измельчают (0,5-0,7 мм) и смешивают с фитоэкстрактами на инертных носителях. Фитокомпозиции вносят в готовый соус перед его пастеризацией.

В табл. 4 приведен состав разработанных пряно-ароматических фитокомпозиций и содержание в них доминирующих БАВ.

Таблица 4 - Состав разработанных пряно-ароматических фитокомпозиций

Наименование Состав фитокомпозиций Доминирующие БАВ, мг/100г

Флавонолы Танины Каротиноиды Фенольные кислоты

На основе сухих смесей пряно-ароматических растений

«Бородинская» Чабрец (1 часть) Кориандр (1 часть) 21,6 12,5 2,0 15,5

«Лесная фантазия» Зверобой (1 часть) Кориандр(1 часть) 17,9 14,0 1,1 16,5

На основе фитоэкстрактов

«Ладожская» Тысячелистник (]часть) Чабрец (1 часть) 12,7 7,7 - 8,7

«Карельская» Чабрец (1 часть) Зверобой (1 часть) 15,2 8,2 - 8,1

На основе фитоэкстрактов с добавками пряностей

«Беловежская» Чабрец (5 частей) Имбирь (1 часть) Тмин (1 часть) 16,4 7,7 - 7,6

«Тайга» Зверобой (5 частей) Имбирь (1 часть) Тмин (1 часть) 13,5 8,4 - 8,5

На рис. 3 приведено содержание минорных биологически активных веществ в 100 г фитокомпозиций относительно рекомендуемой нормы их потребления (РНП), % (МР 2.3.1.1915-04, МР 2.3.1.2432-08).

Установлено, что включение в состав соусов-приправ разработанных фитокомпозиций на основе

дикорастущих пряно-ароматических растений и зелени кориандра в количестве 5 г позволит удовлетворить суточную норму потребления феноль-ных кислот и флавонолов до 12,5 %; каротиноидов - до 11,0 %; танинов - до 3 %; фитостеринов - до 2,2 %.

Рисунок 3 - Содержание минорных БАВ в 100 г фитокомпозиций относительно РНП,%

Разработка рецептур соусов-приправ с пряно-ароматическими фитокомпозициями

В табл. 5 приведены разработанные рецептур горячих соусов, дрессингов и сладких топингов с пряно-ароматическими фитокомпозициями.

Содержание сухих веществ в готовых соусах составляет от 12,5 до 28,4%, значение рН - от 3,0 до 5,5. Установлено, что санитарно-значимые показатели соусов находятся в пределах значений, допустимых нормативами.

200 -------

150 Л т я

100 ЫШ 1

50 -КДГ ■ Фенольные кислоты

/ Флавонолы

0 т / Каротиноиды Танины

/ /

Таблица 5 - Рецептуры соусов-приправ с пряно-ароматическими фитокомпозициями

Горячий соус «Ладожский» Дрессинг «Бородинский» Сладкий соус «Тайга»

Состав Содержание, кг/1 кгсоуса Состав Содержание, кг/1 кг соуса Состав Содержание, кг/1 кгсоуса

Бульон 0,58 Яблочный сок 12-13 Впх 0,71 Вишневый сок 12-13 Впх 0,69

Морковь очищенная 0,08 Уксус 9%-ный 0,11 Сахар-песок 0,19

Томатная паста 0,15 Масло растительное 0,06 Пектин 0,03

Масло растительное 0,03 Соль 0,02 Лимонная кислота 0,04

Лук 0,03 Фнтокомпозиция «Бородинская» 0,05 Фнтокомпозиция «Тайга» 0,05

Мука 0,04 - - - -

Сахар 0,02 - - - -

Соль 0,02 - - - -

Фнтокомпозиция «Ладожская» 0,05 - - - -

Итого 1,00 Итого 1,00 Итого 1,00

Калорийность сладких топингов составляет 288,0 Ккал, дрессингов - 68 Ккал, горячих соусов - 48 Ккал.

Установлено, что внесение фитокомпозиций в рецептуры соусов, позволяет повысить содержание фитомикронутриентов от 5 до 13%, что позволяет отнести разработанные продукты к категории обогащенных.

Рассчитан комплексный показатель конкурентоспособности соусов-приправ с пряно-ароматическими фитокомпозициями. Установлено, что разработанные соусы отличаются высокой конкурентоспособностью на рыке аналогичных товаров (К>1,0).

Разработан проект технической документации на производство горячих соусов «Беловежский» и «Тайга» (ТУ № 9182-008-52153368-2014), дрессингов для салатов «Бородинский» и «Прелесть» (ТУ № 9182-009-52153368-2014) и сладких топингов «Ладожский» и «Карельский» (ТУ № 9163-002-74841169-2014) с пряно-ароматическими фитокомпозициями. Разработанные рецептуры горячих соусов, дрессингов и топингов апробированы на ООО «Великоросс», и ЗАО «Файн Ингредиенте» г. Санкт-Петербург.

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа научной информации о компонентном составе пряно-ароматических растений и их физиологической активности, для разработки натуральных, экологически безопасных вкусоароматических фитодобавок с высоким содержанием фитомикронутриентов выбраны зверобой (Hypericum perforatum), душица (Origanum vulgaris), чабрец (Thymus serpuilum), тысячелистник (Achillea millefolium) и кориандр (Coriandrum sativum), широко распространенные в Северо-Западном регионе России.

2. Модифицированы методы аналитического определения природных

фенольных и терпеноидных веществ в составе дикорастущих пряно-ароматических растений, разработана программа анализа фитокомпонентов с использованием методов газовой хроматографии с масс-спектральной идентификацией и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Изучен групповой состав биологически активных веществ исследуемых дикорастущих пряно-ароматических растений и зелени кориандра, дана оценка их содержания в зависимости от разновидности дикорастущих растений и сортовых особенностей кориандра. Суммарное содержание Р-витаминоактивных веществ в исследуемых дикорастущих растениях колеблется от 39,5 (душица) до 53,8 мг/100г (чабрец), а в зелени кориандра - от 29,8 (сорт «Янтарь») до 45,6мг/100г (сорт «Бородинский»). Содержание каротиноидов в исследуемых сортах зелени кориандра варьирует от 2,1 (сорт «Стимул») до 4,6 мг/100 г (сорт «Прелесть»).

3. Усовершенствована технология экстрагирования биофлавоноидов из исследуемых пряно-ароматических растений водно-спиртовыми смесями, исследован групповой состав БАВ, физико-химические показатели, антиоксидантные и противомикробные свойства полученных фитоэкстрактов.

Установлено, что общее содержание веществ, обладающих Р-витаминными свойствами, в фитоэкстрактах составляет от 23,7 мг/100г (душица) до 32,3 мг/100г (чабрец). Наиболее выраженными антиоксидантными и противомикробными свойствами отличились экстракты зверобоя и чабреца.

4. Разработаны пряно-ароматические фитокомпозиции на основе дикорастущих пряно-ароматических растений и кориандра и их водно-спиртовых экстрактов с суммарным содержанием биофлавоноидов (от 68,9 до 93,4% от рекомендуемой суточной нормы потребления): «Бородинская», «Прелесть», «Лесная фантазия» и «Изысканная» (на основе смеси трав зверобоя, душицы, чабреца, тысячелистника и зелени кориандра); «Ладожская», «Карельская», «Трава у дома» и «Балтийская» (на основе фитоэкстрактов); и «Беловежская», «Тайга», «Лесные травы» и «Пряные травы» (на основе и фитоэкстрактов с добавками классических пряностей).

5. Разработаны рецептуры и технологии горячих соусов, дрессингов для салатов и сладких топингов с пряно-ароматическими фитокомпозициями. Определены их органолептические, физико-химические и микробиологические показатели.

Установлено, что внесение фитокомпозиции в рецептуры соусов, позволяет повысить содержание биологически активных фитомикронутриентов от 5 до 13%, что позволяет отнести разработанные продукты к категории обогащенных пищевых продуктов.

6. Расчеты комплексного показателя конкурентоспособности соусов-приправ показали, что соусы-приправы с пряно-ароматическими фитокомпозициями отличаются высокой конкурентоспособностью на рынке аналогичных товаров (К>1,0)

7. Разработан пакет технической документации на производство водно-спиртовых экстрактов и их купажей (ТУ № 9182-002-56936611-2013). Технология водно-спиртовых экстрактов пряно-ароматических растений апробирована и внедрена на ООО «Гатчинский спиртовой завод».

Разработанные рецептуры горячих соусов, дрессингов и топингов

апробированы на ООО «Великоросс», и ЗАО «Файн Ингредиенте» г. Санкт-Петербург.

Разработан проект технической документации на производство горячих соусов (ТУ № 9182-008-52153368-2014), («Беловежский» и «Тайга»), дрессингов для салатов (ТУ № 9182-009-52153368-2014) («Бородинский» и «Прелесть») и сладких топингов (ТУ № 9163-002-74841169-2014) («Ладожский» и «Карельский») с пряно-ароматическими фитокомпозициями.

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Белова А.А (Ушакова A.A.) Разработка соусов-приправ с фитоэкстрактами для порционных мясных блюд / Ю.Г. Базарнова, A.A. Белова (A.A. Ушакова)// Мясная индустрия. — Октябрь 2012. С.32-34. 0,63 п.л. / 0,32 п.л.

2. Белова A.A. (Ушакова A.A.) Исследование и разработка фитокомпозиций пряных трав для соусов-приправ / Ю.Г. Базарнова, A.A. Белова(А.А. Ушакова) // Известия вузов. Пищевые технологии. —2013. — № 5-6. С.45-48. 0,63 п.л. / 0,32 п.л.

3. Белова A.A. (Ушакова A.A.) Исследование фенольного состава дикорастущих трав методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / Ю.Г. Базарнова, A.A. Белова (A.A. Ушакова) // Хранение и переработка сельхоз сырья,—2014. — №2. С. 48-51. 0,63 п.л. / 0,32 п.л.

Статьи и материалы конференций:

4. Белова A.A. (Ушакова A.A.) Применение фитокомпозиций дикорастущих плодов и трав в технологии блюд-приправ / Ю.Г. Базарнова, A.A. Белова (A.A. Ушакова) // Перспективные технологии подготовки инженерных кадров: кооперация бизнеса и образования: материалы междунар. науч.-практ. конф. 2628 июня 2012 г. : сб. материалов / Кем ТИПП. — Кемерово, 2012. — С. 3-7. 0,31 п.л./ 0,15 п.л.

5. Белова A.A. (Ушакова A.A.) Разработка метода анализа фенольного состава дикорастущих трав с применением высокоэффективной жидкостной хроматографии трав / Ю.Г. Базарнова, A.A. Белова (A.A. Ушакова) // И-ая Международная научно-практическая конференция, посвященной 100-летию ВГАУ и 20-летию образования факультета технологии и товароведения «Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности»: материалы конференции — Воронеж, 2013 г.— С. 301-305. 0,31 п.л./0,15 п.л.

6. Белова A.A. (Ушакова A.A.) Исследование состава фенольных веществ дикорастущих пряных трав методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / Ю.Г. Базарнова, A.A. Белова (A.A. Ушакова) // Сборник тезисов докладов всероссийского конгресса молодых ученых ИТМО. — СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013 — С. 24-25. 0,1 п.л. / 0,05п.л.

7. Белова A.A. (Ушакова A.A.) Анализ состава биофлавоноидов дикорастущих пряных трав методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / Ю.Г. Базарнова, A.A. Белова (АА. Ушакова) // VI Международная научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 13-15 ноября 2013 г.): Материалы конференции. -СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. - С.373-376. 0,31 п.л./0,15 пл.

8. Belova A.A. (Ushakova A.A.) The research of bioactive substances of wild growing

herbs and the prospects their using in food / Bazarnova J.G., Belova A.A. (Ushakova A.A.) // Научно-практическая конференция молодых ученых «Современные тенденции в развитии пищевой биотехнологии» (Санкт-Петербург, 4—6 июня 2013 г.): Материалы конференции. - СПб.гНИУИТМО; ИХиБТ, 2013. - С.51-55. 0,31 п.л./ 0,15 п.л.

9. Белова А.А. (Ушакова А.А.) Технологические аспекты экстрагирования биофлавоноидов из дикорастущего пряно-ароматического сырья / Ю.Г. Базарнова, А.А. Белова (А.А. Ушакова) // XXXI Международная научно-практическая конференция «Наука и современность - 2014» (Новосибирск, 15 августа 2014 г.): Материалы конференции - Новосибирск, 2014г.— С. 133-137. 0,31 п.л./ 0,15 пл.

10. Белова А.А. (Ушакова А.А.) Хромато-масс спектрометрический анализ водно-спиртовых извлечений дикорастущих пряных трав / Ю.Г. Базарнова, А.А. Белова (А.А. Ушакова) // Материалы международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования» СПб ГАУ. — Санкт-Петербург, 2013,—С. 72-75. 0,31 п.л./0,15 п.л.

11. Белова А.А.(Ушакова А.А.) Обзор российского рынка ингредиентов для здорового питания / Шелавина Е.В., Белова А.А.(Ушакова А.А.) // Москва Russian Food and Drinks market magazine. -2013. - №6.— C. 72-75. 0,63 п.л. / 0,32 пл.

Подписано в печать Формат 60x84 1/16.

Усл. печ. л. Печ. л. 1.0. Тираж 50 экз. - Заказ №/<Гс НИУ ИТМО. 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49 ИИК ИХиБТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9.