автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Формирование качества мучных кондитерских изделий на основе комплексного исследования нетрадиционных видов растительного сырья Красноярского края

На правах рукописи

Губаненко Галина Александровна

ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ 1 5 ПГН

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово - 2015

005562164

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» и Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)».

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Маюрникова Лариса Александровна

Чугунова Ольга Викторовна,

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет», заведующая кафедрой «Технологии питания» Потороко Ирина Юрьевна, доктор технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский

государственный университет» (Национальный исследовательский университет), заведующая кафедрой «Экспертиза и управление качеством пищевых производств» Верещагин Александр Леонидович, доктор химических наук, профессор, Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», заведующий кафедрой «Общая химия и экспертиза товаров»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет», г. Краснодар, кафедра «Общественное питание и сервис»

Защита состоится 16 октября 2015 года в 12.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)» по адресу: 650056, Кемерово, бульвар Строителей, 47, тел./факс 8(3842)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)» (www.kemtipp.ru).

С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ (http://vakedgov.ru) и ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)» iyvww.kemtipp.ru). /)/?

Автореферат разослан ^^ 2015 года.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь диссертационного совета

Попова

Дина Геннадьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Приоритетными задачами современного этапа развития российской экономики и общества является продовольственная безопасность РФ и обеспечение населения продуктами питания. Насыщение продовольственного рынка конкурентоспособной продукцией отечественного производства, увеличение доли новых обогащенных, функциональных и диетических продуктов для формирования здорового питания входят в число приоритетных векторов реализации государственной политики в области здорового питания населения на период до 2020 года. В постановлении подчеркнуто, что основные задачи политики здорового питания должны решаться на региональном уровне с учетом специфики и возможностей конкретного субъекта Федерации. Достижение указанных задач осуществимо за счет вовлечения в оборот растительных ресурсов Красноярского края и разработки комплексных технологий их переработки. Это позволит расширить ассортимент региональных пищевых продуктов на основе нетрадиционных видов растений и обеспечить население края продуктами здорового питания. Разработка продукции с применением местных ресурсов признана приоритетной областью исследований, значимой для инновационного развития региона, усиливающей его конкурентные позиции на продовольственном рынке, особенно в условиях решения вопросов импортозамещения.

Необходимо отметить, что в настоящее время фактически применяется не более 30 % суммарного генофонда растительных ресурсов. Остальной объем природного сырья относится к малоизученному и не используется из-за отсутствия систематизированных данных химического состава дикорастущих растений в зависимости от региона произрастания и технологии их переработки. Этим обусловлена актуальность и перспективность вовлечения нетрадиционных видов растительного сырья Красноярского края и продуктов их переработки для производства региональных пищевых продуктов.

Степень ее разработанности. Научными и практическими аспектами исследуемой проблемы занимались многие отечественные ученые. Исследования по созданию новых технологий пищевых продуктов с применением растительного сырья и продуктов их переработки отражены в работах JI.B. Донченко, В.М. Позняковского, РД. Поландовой, Л.И. Пучковой, В.Б. Спиричева, Т.Б. Цыгановой, Л.Н. Шатнюк и др. Изучением химического состава дикорастущих растений Сибири занимались такие ученые, как Т.П. Березовская, И.В. Верещагина, М.И. Горяев, В.Г. Минаева, H.A. Некратова, Г.В. Пермякова, Г.В. Пигулевский, М.Н. Запроменов, A.B. Ткачев, H.A. Ярцева. Вопросам разработки технологий переработки растительных ресурсов посвящены работы И .Я. Касьянова, Г.И. Молчанова, A.B. Пехова, В.Д. Пономарева, В.И. Ягодина.

Несмотря на широкий интерес к поставленной проблеме, имеются немногочисленные систематизированные данные о составе биологически активных веществ (БАВ) дикорастущих растений, произрастающих на

территории Красноярского края. Вопросы, связанные с комплексной переработкой нетрадиционных видов растительного сырья и формированием качества продуктов питания на их основе, недостаточно проработаны и требуют дальнейшего изучения. Актуально и практическое применение местных нетрадиционных растений в производстве продуктов питания, в том числе мучных кондитерских изделий.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является комплексное изучение нетрадиционных видов дикорастущего растительного сырья Красноярского края с целью возможности его переработки и дальнейшего использования в производстве мучных кондитерских изделий.

Для реализации цели поставлены следующие задачи-.

1. Обосновать выбор нетрадиционных видов дикорастущего сырья и провести товароведную оценку с целью разработки технической документации и дальнейшего его использования в производстве мучных кондитерских изделиях.

2. Изучить влияние географического и биологического факторов на количественный и качественный состав биологически активных, в том числе минорных, компонентов полыни Сиверса {Artemisia sieversiana Willd.), тимьяна ползучего (Thymus serpyllum L.), пиона уклоняющегося (Paeonia anómala L.) и пектина древесной зелени сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.).

3. Установить технологические параметры процесса экстракции БАВ и выявить их влияние на формирование качества и выход продуктов переработки нетрадиционных видов растительного сырья.

4. Определить оптимальный режим получения максимального выхода продуктов переработки (эфирных масел, углекислотных и водно-спиртовых экстрактов, пектина) и содержащихся в них БАВ на основании формализованной модели технологического процесса.

5. На основе полученных ранее данных разработать комплексные технологии переработки исследуемого дикорастущего сырья.

6. Дать товароведную оценку продуктов переработки нетрадиционного сырья (эфирных масел, углекислотных и водно-спиртовых экстрактов, пектина, шротов). Проанализировать конкурентоспособность пектина древесной зелени сосны обыкновенной.

7. Определить дозировку, способы введения эфирных масел, углекислотных и водно-спиртовых экстрактов изучаемых растений в сливочный крем и возможность замены ими традиционных вкусоароматических добавок.

8. Изучить антиоксидантные и антимикробные свойства полученных эфирных масел, углекислотных, водно-спиртовых экстрактов.

9. Установить влияние пектина древесной зелени сосны обыкновенной на органолептические, физико-химические и структурно-механические показатели качества сдобного изделия и срок годности.

10. Изучить влияние полученных шротов на органолептические, физико-химические и структурно-механические показатели бисквитного полуфабриката.

11. Разработать рецептуры и технологии приготовления мучных кондитерских изделий с полученными продуктами переработки, определить пищевую ценность и сроки годности.

12. Разработать комплект технической документации на сырье, продукты переработки растительного сырья и мучные кондитерские изделия и апробировать разработанные технологии в промышленных условиях.

Научная концепция. В основу решения проблемы вовлечения нетрадиционных растений в производство мучных кондитерских изделий положен модульный подход к формированию качества готовой продукции на этапах:

- изучения факторов, формирующих качественный и количественный состав БАВ, в том числе минорных компонентов нетрадиционных видов растительного сырья Красноярского края;

- установления оптимальных режимов и параметров технологии, формирующих качество продуктов переработки исследуемого сырья;

- рационального подбора ингредиентного состава рецептур, формирующего качество и свойства мучных кондитерских изделий;

- разработки технической документации и ее корректировки в период апробации в промышленных условиях.

Научная новизна

1. Отсутствие запрещенных для пищевых целей веществ в исследуемом сырье и наличие достаточного количества БАВ (вкусоароматических, полифенольных веществ, витаминов, жирных кислот, углеводов и др., а также минорных компонентов (флавоноидов, танинов, лимонена, хлорофиллов а и Ь и др.)) стало обоснованием возможности и целесообразности его применения в производстве пищевых продуктов, в частности мучных кондитерских изделий.

2. Выявлены факторы, формирующие качество растительного сырья в процессе вегетации (географические, биологические), и установлено их влияние на индивидуальный состав.

3. На основании формализованной модели определены оптимальные параметры процесса переработки для максимального выхода продуктов с заданными свойствами и составом, обусловленным содержанием следующих БАВ:

- вкусоароматических соединений, прохамазулена, витамина Е из полыни Сиверса при углекислотой экстракции;

- суммарных экстрактивных соединений, водорастворимых веществ, хлорофиллов, горечи из полыни Сиверса при водно-спиртовой экстракции;

- суммарных экстрактивных веществ, полифенольных соединений из пиона уклоняющегося при водно-спиртовой экстракции;

- молекулярной массы, степени этерификации пектина древесной зелени сосны обыкновенной при гидролиз-экстракции.

4. Получены новые данные количественного и качественного состава минорных компонентов продуктов переработки растительного сырья:

- в эфирных маслах полыни Сиверса, тимьяна ползучего - лимонен;

- С02-экстрактах полыни Сиверса, тимьяна ползучего - хлорофилл а и Ь и лимонен;

- водно-спиртовых экстрактах: полыни Сиверса - хлорофилл а и Ь; тимьяна ползучего - танины, флавоноиды; травы и корней пиона уклоняющегося -полифенольные соединения.

5. На основании оценки конкурентоспособности показано преимущество пектина древесной зелени сосны обыкновенной, полученного в процессе переработки сырья, по сравнению с традиционными и широко используемыми в пищевой промышленности (импортные яблочный, цитрусовый).

6. Выявлены антиоксидантные и антимикробные свойства эфирных масел, углекислотных и водно-спиртовых экстрактов из исследуемого растительного сырья, полученных по предложенной технологии, выступающие основанием эффективного их применения в технологии отделочных полуфабрикатов.

7. Доказана возможность использования шротов, полученных в результате комплексной переработки исследуемых растений, в качестве функционального ингредиента в рецептурах бисквитного полуфабриката за счет высокого содержания пищевых волокон, в том числе пектина.

8. Установлена целесообразность применения пектина древесной зелени сосны обыкновенной в качестве функционального ингредиента в рецептуре кекса на дрожжевой основе, регулирующего его структурно-механические показатели и срок годности.

9. Установлены дозировки продуктов переработки исследуемого сырья, используемых в качестве рецептурных ингредиентов в составе мучных кондитерских изделий на основании комплексной оценки качества.

Теоретическая и практическая значимость исследований. Результаты исследований представляют собой анализ, обобщение и систематизацию знаний о составе и свойствах местных нетрадиционных дикорастущих растений: полыни Сиверса, тимьяна ползучего, пиона уклоняющегося и пектина древесной зелени сосны обыкновенной. Количественный и качественный состав исследуемого сырья и продуктов переработки позволяет рекомендовать их к использованию при разработке новых видов других однородных групп продуктов.

Новизна технологических решений подтверждена патентами РФ: № 2135552 «Комплексная переработка пряно-ароматического сырья», № 2364409 «Способ переработки древесной зелени сосны обыкновенной». На производство нетрадиционных видов сырья, продуктов их переработки, мучных кондитерских изделий разработана техническая документация: ТУ 9169-012-02067876-2013 «Пектин древесной зелени сосны обыкновенной», ТУ 9373-013-02067876-2013 «Трава полыни Сиверса», ТУ 9169-014-02067876-2013 «Масло полыни Сиверса гидродистилляционное», ТУ 9169-015-02067876-2013 «Масло тимьяна ползучего гидродистилляционное», ТУ 9169-016-02067876-2013 «Масло пиона уклоняющегося гидродистилляционное», ТУ 9169-017-02067876-2013 «Водно-спиртовый экстракт полыни Сиверса», ТУ 9169-018-02067876-2013 «Водно-спиртовый экстракт тимьяна ползучего», ТУ 9169-019-02067876-2013 «Водно-спиртовый экстракт корней пиона уклоняющегося», ТУ 9169-020-02067876-2013 «Водно-спиртовый экстракт травы пиона уклоняющегося», ТУ 9169-02102067876-2013 «С02-экстракт полыни Сиверса», ТУ 9169-022-02067876-2013 «С02-экстракт тимьяна ползучего», ТУ 9146-023-02067876-2013 «Шрот полыни Сиверса», ТУ 9146-024-02067876-2013 «Шрот тимьяна ползучего», ТУ 9146-025-

02067876-2013 «Шрот корней пиона уклоняющегося», ТУ 9146-026-02067876-2013 «Шрот травы пиона уклоняющегося», ТУ 9136-027-02067876-2013 «Кекс "Бодрость"», ТУ 9135-028-02067876-2013 «Пирожные с водно-спиртовыми экстрактами», ТУ 9134-029-02067876-2013 «Бисквит со шротом». Продукты переработки растений и мучные кондитерские изделия прошли апробацию и внедрены на предприятиях г. Красноярска ООО «Эковит», ОАО «Красноярский хлеб», ООО «КУЛИНАР», ООО «АРТЕЛЬ-кондитеръ», ООО «Смарт», столовая учебно-производственного комплекса ФГАОУ ВПО СФУ, ООО «Лагуна-М».

Результаты исследований используются при проведении лекционных и практических занятий в рамках дисциплин «Современные проблемы науки в производстве продуктов питания», «Функциональные пищевые продукты», а также при выполнении диссертационных работ магистров, обучающихся по магистерской программе «Новые пищевые продукты для рационального и сбалансированного питания» направления 260800.68 «Технология продукции и организация общественного питания» в ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». Результаты научных исследований включены в авторскую монографию «Комплексная оценка новых видов растительного сырья Красноярского края и целесообразность его использования в производстве функциональных продуктов питания».

Методология и методы исследования. В основу исследований был положен модульный подход к формированию качества продуктов переработки нетрадиционных видов сырья и мучных кондитерских изделий с их использованием.

Для реализации поставленных задач применялись общепринятые и специальные методы сбора, обработки и анализа информации.

Положения, выносимые на защиту:

1. Возможность и целесообразность применения нетрадиционных видов растений Красноярского края в производстве продуктов питания на примере мучных кондитерских изделий, основанные на результатах товароведной оценки, изучения количественного и качественного состава БАВ, в том числе минорных компонентов.

2. Результаты оптимизации комплексной технологии переработки исследуемого сырья с целью получения максимального выхода продуктов переработки с заданными составом и свойствами.

3. Количественный и индивидуальный состав эфирных масел, углекис-лотных и водно-спиртовых экстрактов, шротов и пектина, обусловливающий возможность использования их в производстве новых пищевых продуктов, в том числе функциональных.

4. Ингредиентный состав мучных кондитерских изделий с установлением дозировок продуктов переработки и их влияния на потребительские свойства и сроки годности.

5. Технологии производства сливочного крема, бисквитных полуфабрикатов, кекса на дрожжевой основе, пирожных с использованием полученных эфирных масел, углекислотных и водно-спиртовых экстрактов, шротов, пектина из нетрадиционных, ранее не используемых видов сырья.

Степень достоверности результатов исследования обеспечивалась базированием на общепринятых выводах фундаментальных и прикладных наук, положения которых нашли применение в работе; согласованием новых положений с уже известными теоретическими положениями товароведения, прикладной математики; метрологическим обеспечением экспериментальных исследований; публикациями основных результатов работы в рецензируемых изданиях.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты исследований были доложены на конференциях, симпозиумах и совещаниях различного уровня: «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (Красноярск, 2000 г.), «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Москва, 2001 г.), «Высокоэффективные биотехнологии нового поколения» (Новосибирск, 2002 г.), «Региональные производители: их место на современном рынке товаров и услуг» (Красноярск, 2003 г.), «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения (экологические аспекты)» (Красноярск, 2004 г.), «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2005 г.), «Здоровое питание -основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2006 г.), «Питание и здоровье семьи» (Красноярск, 2007 г.), «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2008 г.), «Новые достижения химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2009 г.), «Лесной и химический комплексы - проблемы и перспективы» (Красноярск, 2010 г.), «Общество, наука и инновации» (Уфа, 2013 г.), «Проблемы развития рынка товаров и услуг: перспективы и возможности субъектов РФ» (Красноярск, 2014 г.), «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2014 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 65 печатных работах, в том числе 1 монографии, 16 статьях в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ, 2 патентах.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из 7 глав, введения, аналитического обзора литературы, методологической части, результатов собственных исследований, выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Основное содержание изложено на 345 страницах печатного текста, включает 122 таблицы, 86 рисунков, 505 литературных источников отечественных и зарубежных авторов, 36 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы. Обоснованы ее актуальность, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Аналитический обзор научно-технической литературы. Обобщена научно-техническая информация отечественных и зарубежных ученых по аспектам темы исследований: обосновано использование нетрадиционного растительного сырья в производстве мучных кондитерских изделий, представлена характеристика, состав и свойства БАВ нетрадиционных дикорастущих полыни Сиверса, тимьяна ползучего, пиона уклоняющегося, пектина хвойных, определяющие область их применения при производстве пищевых продуктов;

рассмотрены факторы, формирующие качество продуктов переработки растительного сырья и перспективы его переработки в условиях малого предпринимательства.

Глава 2. Методология экспериментальных исследований. Результаты диссертационной работы являются обобщением научных исследований, проводимых автором лично или при его непосредственном участии в руководстве диссертационной работы (Е.В. Морозовой), в качестве руководителя или соисполнителя научно-исследовательских работ различного уровня в период 1997-2014 гт. Основные этапы работы проводились на базе научно-исследовательских лабораторий ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», кафедры «Технологии и организации общественного питания» ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» Ряд исследований выполнялись на базе лаборатории терпеновых соединений Новосибирского института органической химии СО РАН, в лаборатории Института биофизики СО РАН (г. Красноярск), в лаборатории лесохимии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, испытательного лабораторного центра ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае». Общая схема исследований представлена на рисунке 1 и состоит из нескольких взаимосвязанных модулей:

1. Изучение факторов, формирующих качественный и количественный состав БАВ, в том числе минорных компонентов нетрадиционных видов растительного сырья Красноярского края.

2. Установление оптимальных режимов и параметров технологии, формирующих качество продуктов переработки исследуемого сырья.

3. Рациональный подбор ингредиентного состава рецептур, формирующего качество и потребительские свойства мучных кондитерских изделий.

4. Разработка технической документации и ее корректировка в период апробации в промышленных условиях.

В качестве объектов на различных этапах исследования использовались: дикорастущие растения, произрастающие на территории Красноярского края, -полынь Сиверса (Artemisia sieversiana Willd.), тимьян ползучий (Thymus serpyllum L.), пион уклоняющийся (Paeonia anomala L.), древесная зелень сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.); продукты переработки нетрадиционных видов растений; мучные кондитерские изделия с использованием продуктов переработки.

Методы исследований. При выполнении работы применялись общепринятые стандартные методы исследований, в том числе органолептические, физические, химические, микроскопические, хроматографи-ческие, микробиологические.

Исследования проводились в пяти-десятикратной повторности. Результаты обработаны методами математической статистики в программе Microsoft Excel ХР и являются достоверными. Планирование эксперимента осуществляли в соответствии с трехфакторным униформ-ротатабельным планом Бокса-Хантера обработкой полученных моделей в программе Statistica 6.0.

Обзор научно-технической литературы по теме исследований. Научное и практическое обоснование применения нетрадиционных видов растительного сырья Красноярского края (полыни Сивсрса, тимьяна ползучего, пиона уклоняющегося, пектина древесной зелени сосны обыкновенной) в производстве мучных кондитерских изделий

Разработка комплексного подхода к формированию качества продуктов переработки нетрадиционных растений Красноярского края

МОДУЛЬ № 1. Изучение влияния факторов, формирующих количественный и качественный состав БАВ, в том числе минорных компонентов нетрадиционных видов исследуемого сырья

Место произрастания

Фаза вегетации

Анатомические части растения

Исследование химического состава БАВ, установление подлинности, доброкачественности и токсикологических показателей безопасности. Выявление возможности использования в производстве продуктов питания

МОДУЛЬ X* 2. Установление оптимальных режимов и параметров технологии, формирующих качество продуктов переработки исследуемого сырья

Оптимизация технологического процесса переработки растительного сырья с целью получения продуктов с заданным составом, свойствами на основе формализованной модели

*

Товароведная оценка, исследование количественного н индивидуального

состава БАВ в том числе минорных компонентов продуктов переработки

* *

С02- Водно-спиртовые Шроты Пектин Эфирные

экстракты экстракты растений древесной зелен» масла

МОДУЛЬ № 3. Рациональный подбор ингредиентного состава рецептур, формирующего качество и свойства мучных кондитерских изделий

* у * ▼ *

Органолептические показатели Ф изико-химические показатели Структурно-механические свойства Показатели безопасности Пищевая ценность Установление сроков годности

т У ▼

Разработка рецептур и технологии новых видов мучных кондитерских изделий на основе продуктов переработки нетрадиционных видов растений

* 1

Сливочный крем с использованием эфирных масел, СО2 и водно-спиртовых экстрактов н изучение антиоксидантных и антимикробных свойств

Пирожные «Вдохновение», «Полевой аромат», «Чародейка», «Нежность»

Бисквитный полуфабрикат использованием шрота исследуемых растений

Кекс с пектином древесной зелени сосны обыкновенной

МОДУЛЬ № 4. Разработка технической документации и ее корректировка в период апробации в промышленных условиях

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

Глава 3. Выявление и анализ факторов, формирующих качество продуктов переработки нетрадиционных видов растений. В рамках первого модуля проведена товароведная оценка исследуемого сырья, включающая установление подлинности, доброкачественности и токсикологических показателей безопасности на соответствие требованиям нормативных и технических документов. По результатам анализа установлено, что тимьян ползучий, трава и корни пиона уклоняющегося соответствуют требованиями ГОСТ 21816-89, ФС 42-531-98, ФС 42-99-98 и считаются подлинными, что указывает на возможность дальнейшего исследования данных видов растительного сырья. На полынь Сиверса и пектин, полученный из древесной зелени, отсутствует НТД, что определило необходимость ее разработки ТУ 9373013-02067876-2013 «Трава полыни Сиверса» и ТУ 9169-012-02067876-2013 «Пектин». Полученные результаты подтвердили, что установленные показатели гигиенической и микробиологической безопасности образцов исследуемого сырья соответствуют требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».

Выявлены факторы, формирующие качество растительного сырья, к которым отнесли географический (место произрастания), биологический (анатомические части растений) и срок заготовки (фаза вегетации). Влияние этих факторов на индивидуальный состав исследуемого сырья определяли по количественному и качественному содержанию БАВ, в том числе минорных компонентов. Важным для выбранных объектов исследования является эфирное масло, содержащее вкусоароматические вещества, которые могут участвовать в формировании качества пищевых продуктов с точки зрения потребительских свойств (создание аромата и вкуса) и увеличения срока годности за счет бактерицидных, бактериостатических и антиоксидантных свойств.

Вкусоароматические вещества полыни Сиверса. Преобладающая часть эфирного масла полыни представлена компонентами сесквитерпеновой фракции, содержание которой в процессе развития растения возрастает почти в 2 раза (рис. 2). Противоположный характер в динамике накопления наблюдается у монотерпенов. Максимум соответствует фазе бутонизации 24,8 %, однако в процессе вегетации растения их доля уменьшается до 5,1 %.

Фат оутоиизпцнн Фягя цветения

Фаза плодоношения

Ш1-Монотерпены

■2-Кнслород-содержэщие

ЭЗ-Сесквитер-пены

И4-Не

идентифицировано

в 1 -Монотер-пекы

■ 2-Кислород-содержащие

вз-

Сесквитер-пены

04-Не идентифицировано

■2-Киелород-ссдержащие

ВЗ-Сесквитер-пены

Н4-Не идентифицировано

Рисунок 2 - Групповой состав эфирного масла полыни Сиверса, % от массы эфирного масла 11

Изменения по содержанию кислородсодержащей фракции эфирного масла в процессе роста полыни аналогичны монотерпенам, максимум (20,9 %) приходится на фазу бутонизации, минимум (6,2 %) - на фазу плодоношения. Количественно преобладающей массовой долей эфирного масла полыни являются сесквитерпены, которые представлены 20 веществами. Наиболее ценным компонентом в фармакологическом отношении считается хамазулен, оказывающий противовоспалительное действие. К доминирующим соединениям этой фракции относятся р-эвдесмол, нерил-3-метилбутаноат, селин-4-ен-11-ол, нерил-2-метилбутаноат, хамазулен, - они занимают от 76 до 86 % массы фракции в зависимости от фазы развития растения. Качественный состав монотерпеновой фракции представлен 9 компонентами, существенно не изменяется во время развития полыни Сиверса, однако количественное соотношение отдельных веществ варьирует в довольно значительных пределах. Среди монотерпенов основную долю от 71 до 91 % от массы занимают 1,8 цинеол и Р-мирцен. В индивидуальном составе монотерпеновой фракции установлен минорный компонент лимонен, в процессе вегетации он накапливается до периода цветения растения (0,31 %), а затем количество снижается в 2 раза. На кислородсодержащие соединения приходится 9 идентифицированных веществ, для них характерно уменьшение на протяжении всего периода вегетации растения. Суммарное количественное содержание наиболее значимых компонентов а-терпинеол, терпинеол 4, линалоол и борнеол составляет от 64 до 76 % от массы фракции и фазы вегетации. В результате проведенных исследований по определению содержания и индивидуального состава эфирных масел анатомических частей полыни Сиверса выявлено, что листья синтезируют эфирного масла в 2 раза больше, чем стебли. Установлены различия в количественных соотношениях между отдельными компонентами эфирных масел анатомических частей полыни.

Таким образом, впервые получены данные о составе вкусоароматических веществ биомассы, отдельных анатомических частей полыни Сиверса, произрастающей на территории Красноярского края. Показано, что ее лучше заготавливать в период цветения при максимальном накоплении эфирного масла и при полном составе компонентов в это время. Необходимо отметить, что в перечне индивидуальных соединений эфирного масла полыни Сиверса отсутствует токсичное вещество (туйон), которое ограничивает область применения растения для пищевых продуктов.

Вкусоароматические вещества тимьяна ползучего. Полученные результаты исследования по накоплению эфирного масла тимьяна ползучего в процессе вегетации подтвердили, что оптимальным сроком заготовки является фаза цветения, на нее приходится его максимальное содержание - 0,55 % от а.с.с. Доминирующая доля компонентного состава эфирного масла представлена кислородсодержащими веществами более 64 %. Среди них идентифицированы 9 компонентов, преобладающими по количеству являются борнеол и камфора, обуславливающие камфорный запах масла, их доля от массы фракции составляет более 68 %. Монотерпеновые соединения масла тимьяна занимают более 33 %, представлены 11 соединениями, ключевыми считаются 1,8-цинеол и камфен, усиливающие камфорный запах масла. В составе фракции обнаружен лимонен -

1,25 %, что в 4,8 раза больше, чем в полыни Сиверса. Массовая доля сесквитерпеновых компонентов в эфирном масле тимьяна незначительна -2 %, среди них определены лишь 4 вещества. Полученные данные позволяют отнести масло тимьяна ползучего к терпинеольному хемотипу. Принадлежность масла к указанному хемотипу и выявленные потребительские свойства определяют его дальнейшее использование как источник вкусоароматических веществ для пищевых продуктов.

Вкусоароматические вещества пиона уклоняющегося. Исследовано количественное содержание эфирного масла пиона уклоняющегося в надземной и подземных частях в течение всего периода вегетации растения в зависимости от района заготовки. Результаты свидетельствуют, что надземная часть (листья и стебли) содержит эфирное масло в следовых количествах, поэтому дальнейшее изучение проводили, используя эфирное масло корней и корневищ. По количественному содержанию максимальным значением (1,46 %) характеризуется образец, заготовленный на юге Красноярского края, наименьшим - в Богучанском районе (север Красноярского края) (0,80 %) и пригороде г. Красноярска (0,93 %). Индивидуальный состав эфирного масла корней пиона уклоняющегося представлен: альдегидами (бензальдегид, салициловый альдегид); эфирами бензойной и салициловой кислот (метилбензоат, этилбензоат, метилсалицилат, эфир бензойной кислоты, эвгенол, пентилбензоат, бензилсалицилат); циклическими соединениями с одним и двумя циклами и др. Основная доля эфирного масла приходится на эфиры бензойной и салициловой кислот: от 82 % в фазе цветения до 97 % в период созревания семян. Установленный количественный и качественный состав эфирного масла корней пиона уклоняющегося дает основание рекомендовать проведение заготовки во время цветения на юге Красноярского края. Более 97 % вкусоароматических компонентов эфирного масла корней пиона обладают бактерицидными свойствами, что важно при производстве пищевых продуктов.

Полифенольные соединения. Среди полифенольных соединений исследуемых растений идентифицированы танины, фенолкарбоновые кислоты и флавоноиды, которые относятся к минорным компонентам (табл. 1). Листья и стебли пиона уклоняющегося накапливают полифенольных соединений в 2 раза больше, чем корни. Массовая доля этих веществ у тимьяна ползучего на 1,24 % больше, чем у корня пиона.

Таблица 1 — Полифенольные соединения исследуемых растений, % от а.с.с.

Показатель Содержание в расчете от а.с.с.

Полынь Сиверса Тимьян ползучим Пион уклоняющийся

корень (стебель и листья)

Полифенольные соединения, в т. ч.: 3,80 ±0,08 11,12 ± 0,31 9,88 ± 0,94 18,22 ±0,61

флавоноиды 1,12 ± 0,22 1,52 ±0,17 0,45 ± 0,08 1,01 ± 1,64

танины 2,26 ± 0,09 7,34 ±0,45 5,53 ± 0,44 12,58 ±0,15

фенолкарбоновые кислоты 0,42 ±0,11 2,26 ± 0,07 3,90 ± 0,48 4,63 ± 0,04

антоцианы 0,39 ±0,05 0,43 ± 0,04 0,17 ±0,02 1,56 ±0,08

Максимальное значение танинов имеет надземная часть пиона уклоняющегося, в 2 раза меньше их содержится в его корнях и биомассе тимьяна ползучего. По накоплению флавоноидов выделяется тимьян ползучий (1,52 %). В стеблях и листьях пиона обнаружено преобладание антоцианов в 3,9 раза, чем в тимьяне ползучем и полыни Сиверса.

Разработка комплексного подхода к переработке всей биомассы пиона уклоняющегося связана с его длительным периодом воспроизводства в дикорастущей флоре и отсутствием промышленных способов переработки и применения надземной части растения. Поэтому важно изучить факторы, влияющие на накопление в ней полифенольных соединений с целью выработки рекомендаций по заготовке и возможной промышленной переработке. По количественному содержанию флавоноидов из биомассы пиона уклоняющегося предпочтительнее использовать надземную часть, накапливающую их от 0,19 до 1,58 % в зависимости от фазы вегетации, что практически в 2 раза выше, чем в корневищах (от 0,14 до 0,74 %). Наибольшее содержание флавоноидов выявлено в период цветения и созревания - от 1,42 до 1,58 % в зависимости от места произрастания. Максимальное количество флавоноидов обнаружено в растениях, собранных на юге Красноярского края в фазу цветения в стеблях, - 1,59 %, в пригороде Красноярска - в фазу созревания семян в листьях -1,59 %, в Богучанском районе - в фазу цветения - 1,60 % и созревания семян в листьях -1,69 %. Танины и фенолкарбоновые кислоты имеют аналогичную динамику накопления в листьях и стеблях пиона в процессе вегетации, как и флавоноиды. На юге Красноярского края в фазе бутонизации в листьях танинов больше в 2,7 раза, чем в стеблях, и в 6,4 раза выше, чем в корнях. Фенольные кислоты во всех вегетативных частях пиона содержатся в максимальном количестве в фазе цветения. Надземная часть синтезирует фенольных кислот 5,5 %, а подземная - лишь 3,5 %. Поскольку максимальное количество полифенольных соединений пион накапливает в надземной части в фазах бутонизации и цветения, то заготовку сырья рекомендуется производить в этот период на юге Красноярского края.

По накоплению витаминов, обуславливающих пищевую ценность растений, для полыни Сиверса характерны максимальные значения витамина Е (535,12 мг/100 г) и хлорофилла а и Ь (241,05 мг/100 г), надземная часть пиона уклоняющегося отличается наибольшим количеством витамина С (47,89 мг/100 г). В исследуемых растениях максимальное значение Р-каротина (более 7,00 мг/100 г) обнаружено в полыни Сиверса, в тимьяне ползучем - в 7 раз меньше, чем в полыни, а листья и стебли пиона накапливает лишь третью часть от содержания в полыни. Впервые проведенные исследования по содержанию горечи в полыни Сиверса свидетельствуют о том, что она, как и большинство БАВ, накапливается в максимальном количестве в период цветения - 5100, далее в процессе развития происходит ее снижение до 4200.

Углеводный состав изучаемых растений представлен нерастворимыми и лелсогидролизуемыми полисахаридами (табл. 2).

Максимальное количество клетчатки накапливается в биомассе тимьяна ползучего - более 37 %, на 8 % меньше в полыни Сиверса. Пион уклоняющийся отличается высоким количеством пектиновых веществ - от 15 % в корнях до 17 % в стеблях и листьях. По' соотношению протопектина и растворимого пектина

исследуемые образцы можно объединить в одну группу с преобладанием массовой доли протопектина - от 71 % (корень пиона) до 100 % (тимьян ползучий).

Таблица 2 - Углеводный состав исследуемых растений, % от а.с.с.

Показатель Содержание в расчете от а.с.с.

Полынь Сиверса (стебель и листья) Тимьян ползучий (стебель и листья) Пион уклоняющийся

(корень) (стебель и листья)

Легкогидролизуемые полисахариды 19,85 ± 0,34 21,33 ± 0,21 23,12 ±0,63 22,62 ± 0,26

Клетчатка 29,06 ±0,42 37,44 ±0,13 14,41 ±0,26 19,91 ± 1,64

Лигнин 23,09 ±0,31 20,45 ±0,15 11,44 ±0,24 17,83 ±0,04

Пектиновые вещества, вт. ч.: 3,12 ±0,19 3,05 ± 0,07 15,40 ±0,03 17,93 ±0,04

водорастворимые 0,56 ± 0,20 0 4,37 ±0,02 3,23 ±0,05

протопектин 2,56 ±0,08 3,05 ±0,04 11,03 ±0,04 14,70 ±0,02

В рамках решения государственной задачи импортозамещения сырья, ингредиентов на отечественном продовольственном рынке предложено получение пектина при переработке хвойного вторичного сырья Красноярского края -древесной зелени сосны обыкновенной. В ходе исследований установлено, что количество пектина в древесной зелени сосны обыкновенной меняется в ходе годового цикла. Выявлено, что для нее свойственно накопление пектина в период покоя, зимой, до 4,6 %, а к весне его количество постепенно снижается, с минимумом в мае 3,9 %. Во фракционном составе пектина древесной зелени сосны обыкновенной наиболее значительную часть от 53 до 71 % занимает протопектин.

Таким образом, полученные данные в результате изучения влияния факторов, формирующих количественный и качественный состав БАВ нетрадиционного сырья, позволили определить анатомические части растений, сроки и районы заготовки для промышленного использования.

Далее в рамках второго модуля разработаны комплексные технологии переработки сырья, позволяющие максимально извлечь и сохранить БАВ сырья в полученных товарных продуктах.

Формирование качества продуктов переработки нетрадиционных растений состоит из двух этапов: I - установление технологических параметров процесса переработки сырья, II - оптимизация технологического процесса с целью получения максимального выхода продуктов переработки с заданным составом БАВ (рис. 3). Экстракцию полыни Сиверса проводили на промышленной установке сжиженной углекислотой при следующих технологических параметрах: давление 6,0 МПа, температура 20-22 °С, степень измельчения частиц от 3 до 5 мм, жидкостный модуль варьировал от 2 до 6, продолжительность экстрагирования от 1 до 7 ч. Проведенная углекислотная экстракция полыни при указанных выше технологических параметрах позволила получить более 4 % СОг-экстракта, при этом в сырье остается более 12 % экстрактивных веществ, извлекаемых 96 %-м этиловым спиртом и включающих жиро- и водорастворимые соединения.

I У

II

-С

ТЕХНОЛОГИЯ Технологические режимы и параметры

.А, Д, А

СЫРЬЕ ТЕХНОЛОГИЯ

Технологические режимы и параметры

|

и Й

«I

гдг^

СЫРЬЕ Факторы, формирующие качество

1~ГХХ

Оптимизация процесса экстракции Технологические режимы и параметры

| и £

гхз

I:

Показатели качества

Водно-спиртовый экстракт

Угле кислотный экстракт

Поэтому целесообразно продолжить извлечение БАВ из послеэкстракционного остатка полыни этиловым спиртом концентрации от 40 до 96 %, температура экстракции от 20 до 40 °С, изменяя жидкостный модуль. В результате получены уравнения регрессии зависимости выхода экстрактивных веществ из остатка полыни от технологических параметров: температуры, жидкостного модуля, концентрации спирта, - и определены их уровни варьирования.

Экстракция при температуре 20 °С и жидкостном модуле 1:10 96 %-й этиловый спирт-у = Х/(1,4606 + 0,2294 • X + 0,0297 • X2). 70 %-й этиловый спирт-у = 5,7631 + 3,3949 • ^ (X) + 0,4930 • 1§(Х)2. 40 %-й этиловый спирт-у = 11,7533 - 1,4854/Х + 0,0015/Х2. Экстракция при температуре 40 °С и жидкостном модуле 1:10 96 %-й этиловый спирт-у = 0,3174 + 1,4703 • X - 0,1283 • X2 70 %-й этиловый спирт - у = 8,1349 + 1,9386 • ^(Х) - 0,2571 • ^(Х)2. 40 %-й этиловый спирт-у = 12,1448 - 1,1338/Х + 0,0011/Х2. Экстракция при температуре 20 °С и жидкостном модуле 1:50 96 %-й этиловый спирт - у = Х/(0,8970 + 0,2071 ■ X + 0,0071 • X2). 70 %-й этиловый спирт-у = 11,9933 -3,6372/Х +0,0036/Х2,

где X - продолжительность экстракции, ч.

В результате исследований выявлено, что максимальный выход экстрактивных веществ и полифенольных соединений возможен при экстрагировании путем мацерации травы и корней пиона 40 %-м этиловым спиртом при гидромодуле 1:5. В работе установлено влияние технологических параметров: степень измельчения сырья - от 2 до 4 мм, температура 60-100 °С, продолжительность экстракции - 0,5-1,5 ч, гидромодуль 1:10, на количественное содержание пектина древесной зелени и установлены уровни их варьирования.

Глава 4. Оптимизация процесса переработки нетрадиционных видов растительного сырья. Экстрагирование растительной биомассы подчиняется общим закономерностям массопередачи. Однако они не дают должного результата, так как условия процесса меняются. В связи с этим появляется необходимость изучения процесса экстракции с целью установления оптимальных условий при изменении технологических параметров. Решение подобных задач может быть найдено при кибернетическом подходе, который предусматривает использование результатов экспериментов и полученных уравнений регрессий. Известно, что задача оптимизации решается более простыми способами при выборе заданного критерия оптимальности и наложении определенных ограничений на другие. В настоящей работе при экстракции сжиженной

углекислотой полыни Сиверса в качестве основного параметра оптимизации выбран максимальный выход вкусоароматических веществ (У2). При этом выход суммарных экстрактивных веществ (У1), хамазуленов (УЗ) и витамина Е (У4) также максимизировался. Выбраны следующие независимые переменные технологических параметров: Х1 - продолжительность экстракции, ч; Х2 - степень измельчения частиц, мм; Х3 - жидкостный модуль; Х4 - месяц заготовки сырья (порядковый номер).

В результате получены следующие уравнения регрессии:

У1=2,72+0,94Х]-0,13Хг+0,09Хз+0,53X4-1,35Х]2+0,45Х22-0,24Х42.

У2=7,81-0,97Xi-4,65X2-2,45Хз-1,27X4+1,83Х]2+1,74X2 +5,10X4 .

УЗ=69,05+6,75Х1-24,99Х2+3,45Хз-33,12Х12+25,74Х22-25,86Хз2-17,79Х42.

У4=69,29+0,95Х,-8,78Х2+7,89Хз+13,77X4+4,53Х,2+7,98Х22-21,84Х4.

Полученные математические модели оказались адекватными изучаемым процессам при доверительной вероятности, равной 95 %. Показатели качества полученных углекислотных экстрактов по-разному связаны с технологическими параметрами процесса экстракции. Оптимальный режим получения максимального выхода углекислотного экстракта и БАВ находили решением системы полученных регрессионных уравнений. В данном случае решалась компромиссная задача, в которой находили условный экстремум одного из параметров оптимизации при условии соблюдения ограничений, накладываемых на остальные параметры. Это позволило использовать метод математического программирования. Условия задачи оптимизации формировались с учетом требований нормативной документации, и выглядят следующим образом:

Yl > max, Y2 > 10, Y3 > 95, Y4 > 80.

В результате исследований и расчетов впервые получены оптимальные параметры С02-экстракции полыни Сиверса: продолжительность экстракции 4 ч, степень измельчения сырья - 3 мм, жидкостный модуль 1:6, срок заготовки сырья -июль.

Установлены оптимальные параметры водно-спиртовой экстракции послеэкстракционного остатка полыни Сиверса: продолжительность экстракции -2,5 ч, концентрация этилового спирта - 44 %, жидкостный модуль - 1:10, температура процесса экстракции - 60 °С.

Получены оптимальные параметры водно-спиртовой экстракции травы пиона уклоняющегося: продолжительность экстракции 180 мин, концентрация экстрагента 40 %. Установлены оптимальные технологические параметры получения водно-спиртового экстракта корней и корневищ пиона с максимальным выходом: полифенольных соединений (продолжительность экстракции 55 мин, концентрация экстрагента 40 %); экстрактивных веществ (продолжительность экстракции - 120 мин, концентрация экстрагента - 40 %).

В результате проведенных исследований разработаны:

- комплексная технология переработки полыни Сиверса, тимьяна ползучего, состоящая из трех ступеней: 1 - экстракция растения сжиженной углекислотой, 2 - экстракция послеэкстракционного остатка водно-спиртовым раствором, 3 - получение шрота для пищевого применения;

- комплексная технология переработки надземной и подземной частей пиона уклоняющегося с получением водно-спиртовых экстрактов травы, корней, шротов для пищевого использования.

Глава 5. Товароведная оценка качества эфирных масел, экстрактов, шрота и пектина. Изученные органолептнческие и физико-химические показатели эфирных масел служат критериями определения соответствия требованиям нормативно-технической документации и определяют их пригодность для дальнейшего использования в пищевых продуктах.

В установленных оптимальных технологических параметрах получены продукты переработки исследуемых растений: углекислотные экстракты полыни Сиверса, тимьяна ползучего; водно-спиртовые экстракты из послеэкстракционных остатков полыни Сиверса, тимьяна ползучего, из надземной, подземной частей пиона уклоняющегося; пектин древесной зелени сосны обыкновенной. Изучены их органолептнческие, физико-химические показатели, индивидуальный состав БАВ (табл. 3-6).

Определен невысокий выход экстрактивных веществ тимьяна, извлекаемых сжиженной углекислотой, по сравнению с экстрактом полыни, что можно объяснить более плотной структурой, строением растительной ткани и расположением эфиромасличных желез. Выявлено, что показатель эфирного числа СОг-экстракта тимьяна ползучего в 2 раза ниже, чем у экстракта полыни Сиверса, что характеризует значительное содержание сложных эфиров. Йодное число определяет присутствие непредельных жирных кислот, которые обусловливают пищевую ценность продукта переработки растений.

Таблица 3 - Физико-химические показатели углекислотных экстрактов

Показатель Экстракт

СОз-тимьяна ползучего СОг-полыниСиверса

Экстрактивные вещества, % от а.с.с. 1,41 ±0,26 2,94±0,24

Кислотное число, мг КОН/г экстракта 26,52±3,61 19,50±1,42

Эфирное число, мг КОН/г экстракта 58,85±8,08 118,20±3,45

Йодное число, мг/г экстракта 92,53±12,31 72,76±2,32

Карбонильное число, мг КОН/г экстракта 63,31±5,68 82,00±2,86

Свободных жирных кислот, % к экстракту 14,25±1,14 15,90±0,86

Хамазулены, мг/100 г - 110,08±3,21

Хлорофилл а и Ь, мг/100 г 0,21 ±0,02 7,62±0,16

3-каротин, мг/100 г 8,63±1,08 1,80±0,08

Витамин Е, мг/100 г 89,9б±б,94 81,64±1,89

Карбонильное число характеризует наличие ароматических веществ. Нейтральные липиды представляют наиболее значимую долю жирорастворимых веществ углекислотного экстракта тимьяна ползучего - более 73 %, что на 17,63 % меньше, чем в экстракте полыни Сиверса (рис. 4).

Полынь Спверса

Тимьян ползучий

и Нейтральные лптщы

ВГлпколшшды ^Фосфолнпвды

янейтряльные лшпцы

ВПшслшпзды ЕФосфошшнды

91.6

Рисунок 4 - Групповой состав липидов углекислотных экстрактов

Для СОг-экстракта тимьяна характерно повышенное содержание гликолипидов - в 5 раз, чем для экстракта полыни. Доля фосфолипидов экстракта полыни меньше в 2,7 раза, чем у тимьяна. Содержание витамина Е углекислотного экстракта тимьяна выше на 8,4 %, чем полыни. Экстракт С02-полыни Сиверса отличается большим содержанием хлорофиллов - 7,6 %, а в экстракте тимьяна лишь 0,2 %. Углекислотный экстракт тимьяна характеризуется значительным количеством Р-каротина - в 4,8 раза больше, чем в полыни.

В ходе эксперимента выявлено, что жирные кислоты, идентифицированные в составе сложных эфиров углекислотного экстракта полыни Сиверса, представлены более полно (Си~С2б), а в С02-экстракте тимьяна ползучего отсутствует миристиновая, арахиновая, изолинолевая кислоты (табл. 4).

Таблица 4 - Индивидуальный состав жирных кислот углекислотных экстрактов,

% от суммы кислот

Кислота Экстракт

С02-тимьяна ползучего С02-полыни Сиверса

Насыщенные кислоты

С 14:0 - Миристиновая - 0,98±0,06

С 16:0 - Пальмитиновая 17,1±2,84 11,98±1,06

С 16:1 - Гексадеценовая 1,8±0,67 2,68±0,95

С 18:0 - Стеариновая 3,6±1,78 2,92±1,00

С 20:0 - Арахиновая - 2,12±1,04

Ненасыщенные кислоты

С 18:1 - Олеиновая 20,3±5,42 22,86±1,98

С 18:2 - Линолевая 23,9±6,08 32,10±2,23

Изо-С 18:2-Изолинолевая - 15,85±2,14

С 18:3 - Линоленовая 29,2±4,98 7,25±2,00

С 22:0 - Бегеновая 2,8±1,08 0,94±0,09

С 24:0 - Лигноцериновая Сл. Сл.

С 26:0 - Церотиновая 1,3±0,62 0,32±0,04

Установлено, что основную долю жирных кислот С02-экстракта тимьяна ползучего составляют ненасыщенные - 77,1 %, что меньше на 1,9 %, чем у полыни. Преобладают среди них линоленовая кислота - 32 % в экстракте тимьяна

и 41 % - полыни от суммы неомыляемых кислот. Насыщенные жирные кислоты в углекислотных экстрактах тимьяна и полыни представлены в основном пальмитиновой - 75 и 58 % соответственно от омыляемых кислот.

Вкусоароматические соединения тимьяна и полыни извлекаются сжиженной углекислотой из исходного сырья в нативном состоянии практически полностью, что определяет почти идентичный запах сырья и СС^-экстрактов. При исследовании компонентного состава экстракта полыни Сиверса выявлено, что превалирующей группой выступают сесквитерпены - более 76 % от массы летучих веществ, установлены основные вещества: р-эвдесмол - 35,7 %; хамазулен -13,8; селин-4-ен-11-ол - 8,6; нерил-3-метилбутаноат - 5,3; нерил-2-метилбутаноат -2,8 %. На долю кислородсодержащих соединений приходится 12,6 % от массы летучих веществ, превалируют среди них а-терпинеол - 2,8 %; борнеол - 2,2 и терпинеол-4 - 1,9 %, обусловливающие камфорный запах экстракта. Доля монотерпенов невелика в массе летучих веществ экстракта полыни - 8,41 %. Значительное содержание приходится на 1,8-цинеол - 5,7 %; Р-пинен - 0,8; у-терпинен - 0,7; лимонен - 0,3 %, определяющие индивидуальный аромат экстракта полыни.

Преобладающую долю эфирного масла СОг-экстракта тимьяна ползучего занимают кислородсодержащие компоненты - более 77 %, основными считаются борнеол (31,4 %) и камфора (18,4 %), составляющие 67 % массы фракции. Количество монотерпеновых углеводородов составляют более 13 %, которые представлены 8 веществами. Доминирующим признан 1,8-цинеол - 6,3 %, его доля 58 % от массы фракции. Количество лимонена - 0,34 % от летучих веществ. Незначительное содержание летучих компонентов приходится на сесквитерпеновые соединения - 5,1 %, обнаружены 4 компонента.

Вторая ступень комплексной технологии предполагает экстракцию водно-спиртовым раствором послеэкстракционных остатков растений, которая позволяет извлечь более 21 % экстрактивных веществ (табл. 5).

Таблица 5 - Физико-химические показатели водно-спиртовых экстрактов

Показатель Водно-спиртовый экстракт тимьяна ползучего Водно-спиртовый экстракт полыни Сиверса

Кислотное число, мг КОН/г экстракта 6,78±0,08 4,36±0,98

Эфирное число, мг КОН/г экстракта 26,74±1,38 23,21±1,04

Йодное число, мг/г экстракта 8,04±0,09 5,10±1,08

Карбонильное число, мг КОН/г экстракта 44,9б±2,04 41,99±2,30

Горечь - 4600±12,36

Содержание хлорофилла а и Ь, мг/100 г Сл. 0,39±0,03

Танины, % от а.с.с. 5,62±0,0б -

Флавоноиды, % от а.с.с. 0,62±0,001 -

Водно-спиртовый экстракт тимьяна характеризуется значительным содержанием танинов, флавоноидов, пигментов, что дает основание рекомендовать его в качестве антиоксидантной добавки для пищевых продуктов. Оценивая потребительские свойства экстракта полыни, необходимо отметить

индивидуальную особенность, характерную для нее, - содержание горечи, что ограничивает область применения при создании широкой линейки продуктов питания. Хотя несомненно его конкурентное преимущество в части разработки БАД и продуктов лечебного и профилактического назначений, улучшающих и повышающих аппетит.

Показатели качества водно-спиртовых экстрактов пиона характеризуются максимальным выходом экстрактивных веществ более 44 % и полифенольных соединений от 12 до 16 % (представлены в таблице 6).

Таблица 6 - Органолептические и физико-химические показатели экстрактов пиона

Показатель Водно-спиртовый экстракт травы пиона Водно-спиртовый экстракт корней и корневищ пиона

Цвет Темно-зеленый, мутный Желтый, мутный

Вкус Терпкий Терпкий

Запах Травянистый, своеобразный Горького миндаля

Экстрактивные вещества, % 44,04±4,05 44,62±3,28

Сумма полифенольных соединений, % 16,02±2ДЗ 12,38±1,35

Наряду с характеристикой эфирных масел, экстрактов, были изучены органолептические, физико-химические показатели и показатели безопасности шротов. Шроты растений получены из послеэкстракционных остатков полыни Сиверса, тимьяна ползучего, пиона (травы и корней) путем высушивания, измельчения до размера частиц не более 0,1 мм, просеивания и упаковки. Тонкий помол шрота обусловливает его поверхностно активные свойства, что позволяет его легко перемешивать с мукой, сахаром, крахмалом и вводить в мучные кондитерские изделия на разных стадиях технологического процесса. В шротах сохраняется значительное количество белка - от ОД до 9,9 %, что свидетельствует об их биологической ценности. Шрот корней вызывает ощущение приятного слегка сладкого привкуса за счет высокого содержания более 17 % легкогидролизуемых полисахаридов, в смеси травы и корней их меньше на 4,81 %, а в остальных шротах их не более 7 %. С точки зрения оценки шротов как функциональных ингредиентов, они характеризуются высоким содержанием пищевых волокон - от 62 до 80 %, в том числе пектина - от 2 до 19 %. Установлено, что по гигиеническим и микробиологическим показателям безопасности шроты растений соответствуют требованиям ТР ТС 021/2011, группа 1.8.10.

В разработанном оптимальном режиме получен пектин древесной зелени сосны обыкновенной, показатели качества которого соответствуют требованиям ГОСТ 29186-91 «Пектин», а по гигиеническим и микробиологическим нормативам безопасности ТР ТС 021/2011, что дает основание рекомендовать его для применения в составе пищевых продуктов. Выявлено, что по степени этерификации более 57 % он относится к группе высокоэтерифицированных пектинов, его комплексообразующая способность составляет 83,60 мг Рв2+/г, что дает основание использовать его в качестве функционального ингредиента.

В работе проведена оценка конкурентоспособности пектина древесной зелени сосны обыкновенной, которая позволяет заключить, что его комплексный показатель определен как наивысший, равный 1, а свекловичного пектина - 0,72. Конкурентные преимущества пектина древесной зелени в сравнении с традиционными импортными аналогами: хорошие потребительские свойства и экономическая доступность. Поэтому его можно рекомендовать в качестве импортозамещающего сырья для пищевых производств.

Глава 6. Формирование качества мучных кондитерских изделий на основе продуктов переработки нетрадиционных растений. Инновационные подходы к формированию потребительских свойств мучных кондитерских изделий (МКИ) связаны в первую очередь с применением нетрадиционного растительного сырья, содержащего натуральные БАВ и обладающего функциональными свойствами. С этой целью изучена возможность использования продуктов переработки изучаемых растений в производстве мучных кондитерских изделий.

На стадии рационального подбора ингредиентного состава рецептуры были приготовлены экспериментальные образцы сливочного крема с введением в рецептуру водно-спиртовых экстрактов от 1 до 4 % от массы крема. В традиционной рецептуре сливочного крема для ароматизации используется пудра ванильная и коньяк (или десертное вино), в рецептурах с продуктами переработки указанные добавки исключены, так как они обладают индивидуальными специфичными ароматами, которые обусловлены входящими вкусоароматическими веществами растений. Оценку качества сливочного крема с водно-спиртовыми экстрактами растений осуществляли по органолептическим показателям. Установлено, что при дозировке экстракта полыни более 2,0 % от массы крема он приобретает горьковатый привкус. Введение в рецептуру крема экстракта пиона в количестве более 3,0 % и тимьяна более 3,5 % отрицательно влияет на текстуру, она становится неоднородной, творожится с дальнейшим расслоением. Проведенная комплексная органолептическая оценка сливочного крема с экстрактами установила, что лучшими потребительскими свойствами обладают образцы, в которых не более 1,0 % экстракта полыни Сиверса, 2,5 % травы и корней пиона, 3,0 % тимьяна ползучего от массы крема.

Подбор оптимальной дозировки эфирных масел для отделочного полуфабриката проводили в диапазоне от 0,01-0,05 % от массы сливочного крема путем оценки органолептических показателей. Выявлено, что оптимальным количеством эфирного масла растений в рецептуре сливочного крема можно считать для полыни Сиверса 0,01 %, корней пиона уклоняющегося - 0,02 % и тимьяна ползучего - 0,03 %.

В связи с тем, что консистенция углекислотных экстрактов пастообразная, масляная, их необходимо разводить в спиртовом растворе. Предварительные проработки выявили, что оптимальное соотношение экстракта и 40 %-го водно-спиртового раствора 1:10, их необходимо тщательно перемешивать при температуре 20-25 °С. Количество подготовленных углекислотных экстрактов вносили в сливочный крем в интервале 0,01-0,05 % от массы продукта. Анализ результатов комплексной органолептической оценки установил, что лучшим по

потребительским показателям признан сливочный крем с 0,02 %-м углекислотным экстрактом полыни, 0,04 %-м экстрактом тимьяна ползучего.

Для изучения антиоксидантных свойств продуктов переработки растений использовали образцы сливочного крема с установленной оптимальной дозировкой водно-спиртовых, углекислотных экстрактов, эфирного масла в соответствующих рецептурах. Оценочным критерием эксперимента принято количественное накопление перекисных и гидроперекисных соединений, образующихся при окислительных процессах, протекающих в молочном жире в процессе хранения отделочных полуфабрикатов. Полученные результаты свидетельствуют, что введение водно-спиртовых экстрактов не исключает протекание гидролиза молочного жира, содержащегося в сливочном креме, однако этот процесс значительно замедляется, особенно в кремах с экстрактами травы и корней пиона уклоняющегося, при хранении (рис. 5).

—»—Сливочный крем - контроль

—е— Сливочный крем с экстрмлом полыяи Сиверса

—=>— Сливочный крем с экстрактом тимьяна ползучего

■ Слввочвый крем с экстрактом травы пиона

Продолжительность хранения, сут

Рисунок 5 -Динамика изменения перекисного числа молочного жира сливочного крема с водно-спиртовым экстрактом в процессе хранения (4±2) °С

Накопление перекисных и гидроперекисных соединений в креме замедляется в 1,15 раза при использовании экстракта полыни Сиверса; в 1,5 раза -экстракта тимьяна ползучего; 1,67 раза - экстракта корней пиона и в 2,0 раза -экстракта травы пиона по сравнению с контрольным образцом при хранении 120 ч. Это можно объяснить тем, что экстракты пиона, содержащие значительную долю полифенольных соединений, ингибируют свободнорадикальные реакции и уменьшают образование токсических продуктов перекисей и гидроперекисей. Установили, что за весь период хранения сливочного крема без добавок перекисное число увеличилось в 6 раз, тогда как в образцах с эфирными маслами корней пиона уклоняющегося - в 2,4 раза; полыни Сиверса - в 3 раза и тимьяна ползучего - в 3,8 раза. Полученные результаты можно объяснить тем, что эфирные масла обладают антиокислительными свойствами вследствие наличия в их составе терпенов, терпеноидов и хамазулена. Значение перекисного числа увеличивается в сливочном креме с С02-экстрактом полыни в процессе хранения на 0,007 % 12, с С02-экстрактом тимьяна - на 0,009 % 12, а в контрольном образце - на 0,030 % 12. Выраженное антиоксидантное действие С02-экстрактов объясняется присутствием в их составе монотерпенов, кислородсодержащих соединений, хамазулена, витамина Е.

пч,% 12

0,035 -

0 4-,-,-т--'-'->

0 12 3 4 5

Важным критерием качества отделочных полуфабрикатов, определяющим срок их годности, служит кислотное число молочного жира. Поэтому изучили содержание свободных жирных кислот в образцах сливочного крема с продуктами переработки в процессе их хранения (рис. 6).

0 12 3 4

Продолжительность хранения, сут

С эфирным маслом тимьяна ползучего

- С эфирным маслом полыни Сиверса

- С эфирным маслом корней пиона

-С утлешслотным экстрактом тимьяна ползучего

- С утлекнслотньш экстрактом полыни Сиверса

-Контроль

Рисунок 6 -Динамика изменения кислотного числа сливочного крема с продуктами переработки растений при хранении (4±2) °С

Полученные результаты свидетельствуют, что за период хранения 120 ч кислотное число липидов меньше в образцах с эфирным маслом тимьяна ползучего на 41 %, с маслом полыни - на 37 % и с маслом корней пиона на 29 % в сравнении с кремом без добавок. Это связано с тем, что БАВ эфирных масел растений замедляют рост микроорганизмов, в том числе продуцирующих липолитические ферменты, катализирующие гидролиз липидов. Внесение в рецептуру сливочного крема С02-экстрактов полыни Сиверса и тимьяна ползучего приводит к значительному снижению значения кислотного числа при хранении в 3,2 и 2,6 раза соответственно по сравнению с контрольным образцом, что обусловлено присутствием в них сабинена, у-терпинена, а-терпинена, терпинеол-4, хамазулена в нативном состоянии. Установлено, что введение в рецептуру крема водно-спиртового экстракта травы пиона уменьшает содержание свободных жирных кислот на 45 %; экстракта корней - на 34; экстракта тимьяна ползучего - на 28 и экстракта полыни Сиверса - на 13 % по сравнению с контролем при хранении 120 ч. Наибольший ингибирующий эффект проявляют водно-спиртовые экстракты травы и корней пиона за счет содержащихся в них значительного количества полифенольных соединений.

Антимикробную активность образцов сливочного крема с продуктами переработки изучаемых растений оценивали по скорости роста санитарно-показательных микроорганизмов (КМАФАнМ). Среди водно-спиртовых экстрактов наибольшим антимикробным действием обладают экстракты корней пиона уклоняющегося, содержащие эфиры бензойной и салициловой кислот. Экстракты полыни Сиверса и тимьяна ползучего в меньшей степени задерживают развитие микроорганизмов, так как они практически не содержат терпенов, обладающих бактериостатическим действием. В сливочном креме без добавок после 120 ч хранения количество микробных клеток возросло в 6,8 раз; с маслом тимьяна ползучего - в 2,5 раза; с маслом полыни Сиверса - в 3,0 раза; с маслом корня пиона - в 3,5 раз. Бактерицидным действием в эфирных маслах тимьяна ползучего и полыни Сиверса обладают монотерпены: камфен, лимонен, а-пинен, р-пинен, 1,8-цинеол, в масле полыни дополнительно присутствуют сесквитерпены: хамазулен, Р-эвдесмол. Бактериостатические свойства характерны для кислородсодержащих соединений эфирных масел тимьяна и полыни:

борнеола, вербенола, геранеола, нерола, линалоола, а-терпинеола, терпинеола-4. Эфирное масло корней пиона уклоняющегося содержит альдегиды, эфиры бензойной и салициловой кислот, бензальдегид, проявляющие бактерицидные и бактериостатические свойства. Выявили, что наиболее выраженным антимикробным действием обладают углекислотные экстракты полыни и тимьяна. Общее микробное число крема с ними при хранении 120 ч минимально -140 и 120 единиц соответственно, что в 5,8 и 6,8 раза меньше, чем в контрольном образце. Выраженное антимикробное действие проявляют углекислотные экстракты в составе сливочного крема по сравнению с другими продуктами переработки, что обусловлено входящими в их состав терпенами, сесквитерпенами, терпеноидами и токоферолом.

Изучение возможности применения пектина древесной зелени сосны обыкновенной в производстве сдобного изделия. Показатели качества МКИ зависят от хлебопекарных свойств муки, поэтому исследовали влияние пектина древесной зелени на содержание сырой клейковины и ее качественные характеристики. В результате чего выявили снижение от 1 до 34 % содержания сырой клейковины по сравнению с контрольным образцом. В то же время наблюдается ее укрепление, о чем свидетельствуют данные прибора ИДК-ЗМ. Пектин сосны обыкновенной характеризуется большим количеством метоксильных и карбоксильных групп, последние, вступая в реакцию с белковыми молекулами, приводят к возникновению дополнительного вида связей, которые упрочняют структуру белковой молекулы. Эта способность пектинов предопределяет их использование при переработке муки слабой или с пониженным содержанием клейковины. Таким образом, выявлено положительное влияние пектина сосны обыкновенной на хлебопекарные свойства пшеничной муки при дозировке 0,6 % от массы муки.

Для установления оптимального количества пектина древесной зелени в рецептуре кекса, приготовленного на дрожжах, изучили его влияние на физико-химические, структурно-механические показатели (рис. 7).

» Влажность. %

Я Пористость, %

- Общая сжимаемость ДНобщ

—'—Пластичность мякиша ДНлласт

Упругость мякиша ДНупр

Рисунок 7 - Влияние дозировки пектина древесной зелени сосны обыкновенной на качество дрожжевых кексов

Использовали безопарный способ приготовления теста, порошок пектина перемешивали с мукой и вносили в тесто. Комплексная органолептическая оценка качества готовых изделий выявила, что оптимальная дозировка пектина древесной зелени составляет 0,6 % в рецептуре кекса. Установили, что кислотность образцов с пектином соответствует требованиям сборника рецептур, за исключением двух проб с 0,8-1,0 %-й добавкой пектина. При введении пектина удельный объем кекса повышается от 3 до 14 % и пористость от 5 до 15 % вследствие укрепления структуры клейковины. Увеличение показателя сжимаемости мякиша ДНобщ от 12 до 29 % свидетельствует, что добавление пектина в указанных дозах может

26

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Дозировка пектина, % от массы муки

замедлить процесс черствения кексов, что обусловлено содержанием гидрофильных компонентов, увеличивающих влагоудерживающую способность изделия. Для установления срока годности проанализировали изменения структурно-механических свойств мякиша, микробиологические показатели кекса в процессе хранения в течение 120 ч. Значение показателя ДНобщКонтрольного образца уменьшается на 30,1 %, тогда как в кексе с пектином величина ДН0бЩ снижается на 11,2 %. Аналогичная закономерность характерна для изменения пластичности и упругости мякиша в процессе хранения: в кексе «Майском» АНт снижается на 24,5 %, в кексе с пектином на 9,6 %, ДНупр уменьшается на 23,4 % и на 15,4 % соответственно. Результаты исследований показателей безопасности установили, что полученные значения по микробиологическим нормативам соответствуют требованиям ТР ТС 021/2011. Полученные положительные данные в совокупности по органолептическим, структурно-механическим и микробиологическим показателям дают основание увеличить срок годности кекса «Бодрость» с пектином древесной зелени сосны обыкновенной до 3 суток при температуре (18±3) "С. Степень удовлетворения физиологической нормы потребности (ФНП) по содержанию пектина в рецептуре кекса составляет 15 %.

Изучение возможности применения шротов растений в производстве бисквитного полуфабриката. В процессе эксперимента установлен оптимальный ингредиентный состав бисквитов с заменой 5, 10 и 15 % сахара на шрот растений, их смесь на основании органолептических показателей. Введение в рецептуру бисквита различных видов шрота растений в любой дозировке приводит к снижению плотности теста по сравнению с контрольным образцом от 484 до 383 кг/м3, что определяет показатели качества выпеченного бисквита. Проведенная комплексная органолептическая оценка опытных образцов бисквита выявила, что введение в их рецептуру всех видов шрота значительно улучшает вкус, запах и цвет (рис. 8).

Форма

10

Поверхнос

—Контрольный

-15% шрота корней снова

— 5°/о шрота нольош Сиверса

— 10% шрота травы пиона

-5% шрота смеси травы и корней пиона

— 10% шрота тимьяна ползучего

Цвет

Рисунок 8 - Органолептические показатели бисквитных полуфабрикатов с оптимальной дозировкой вводимого шрота

В результате эксперимента выявлено, что замена доли сахара шротом от 15 % и выше приводит к появлению горьковатого, выраженного интенсивного травянистого вкуса, плотной мелкопористой и неэластичной структуры мякиша. Введение в рецептуру бисквита шрота полыни - 5 %; смеси шротов травы и корней пиона - 5; тимьяна, травы пиона - 10; шрота корней - 15 % улучшает физико-химические показатели изделий: удельный объем увеличивается на 10,0; 10,9; 12,3; 13,2; 11,1 %, пористость - 11,3; 12,8; 13,2; 14,1; 15,7 % соответственно по сравнению с контрольным образцом. Дозировка шрота полыни более 5 %, тимьяна и пиона - свыше 10 % ухудшает структурно-механические свойства бисквитных полуфабрикатов: общая сжимаемость мякиша уменьшается от 3,4 до 6,5 %, пластичность мякиша - от 1,4 до 2,9 %, упругость мякиша - от 2,0 до 12,0 %

соответственно по сравнению с контролем. Дозировка шрота свыше 5 % смеси шротов пиона снижает значения показателей ДН^щ. на 4,3 %; ДНпласт - на 6,2; ДНупр- на 5,6 % в сравнении с контролем.

Установлен важный факт, что экспериментальные образцы не имели яичного запаха, свойственного бисквиту основному, а отличались приятным своеобразным травянистым ароматом. Конкурентным преимуществом разработанной технологии бисквита со шротом является сокращение времени производства готовых изделий на 7 ч, за счет исключения операции «выстойка». Кроме того, шроты пиона выступают в качестве натуральных красителей, придавая бисквиту не только естественный травянистый аромат, но и приятные оттенки окраски мякиша: оливковый создает шрот травы, светло-розовый - шрот корней. Разработанный бисквит «Здоровье» со шротом корней содержит пищевые волокна, в том числе функциональный ингредиент - пектин, их содержание в изделии составляет соответственно 17 и 39 % от ФНП.

На основании проведенных комплексных экспериментальных исследований разработаны рецептуры и технология приготовления новых видов пирожных: состоящих из бисквита «Здоровье» со шротом корней пиона уклоняющегося; геля отделочного «Карамельный»; глазури кондитерской; для пирожных: «Вдохновение» используется крем сливочный с водно-спиртовым экстрактом корней пиона, «Нежность» - крем сливочный с водно-спиртовым экстрактом травы пиона, «Полевой аромат» - крем сливочный с водно-спиртовым экстрактом тимьяна, «Чародейка» - крем сливочный с водно-спиртовым экстрактом полыни. Установлен срок годности пирожных 5 суток при температуре хранения 4±2 °С на основании изучения органолептических и микробиологических показателей. Все разработанные пирожные можно отнести к обогащенным изделиям, так как степень удовлетворения ФНП по содержанию пектина составляет 16 %. Значительное количество флавоноидов в составе пирожных «Нежность» и «Вдохновение» определяет степень удовлетворения ФНП по данной группе веществ на 155 и 116 % соответственно. В составе пирожного «Полевой аромат» присутствуют минорные компоненты танин и флавоноиды, степень удовлетворения ФНП составляет 32 и 8 % соответственно.

Глава 7. Расчет технико-экономических показателей комплексной технологии переработки растительного сырья. По произведенным расчетам технико-экономических показателей срок окупаемости цеха по переработке 3000 кг в год изучаемых растений составил 2,4 года, следовательно, проект по комплексному использованию растений с выработкой углекислотных, водно-спиртовых экстрактов и шрота является эффективным. Применение продуктов переработки растений в производстве новых видов МКИ позволяет снижать себестоимость сырьевого набора бисквитных полуфабрикатов от 1 до 2 %, сливочного крема - от 2 до 11 % и увеличивает стоимость сырья при приготовлении кекса на 2,5 % по сравнению с традиционными рецептурами.

Выводы

1. Получены новые данные по составу нетрадиционных дикорастущих видов сырья, произрастающих в Красноярском крае: полыни Сиверса, тимьяна ползучего, пиона уклоняющегося, пектина древесной зелени сосны обыкновенной с целью промышленной заготовки и дальнейшей переработки. Дана товароведная оценка сырья на соответствие требованиям действующей нормативно-технической документации.

2. Выявлены факторы (место произрастания, фаза вегетации, анатомическая часть растения) и изучено их влияние на количественный и индивидуальный состав витаминов, углеводов, вкусоароматических, полифенольных соединений и

минорных компонентов нетрадиционных растений. Определены анатомические части объектов исследования, подлежащие сбору и использованию в производстве пищевых продуктов, их сроки заготовки в зависимости от места произрастания сырья, в период максимального накопления БАВ, в том числе минорных компонентов.

3. Установлены технологические параметры (степень измельчения сырья, продолжительность и температура экстракции, жидкостный модуль, вид экстрагента) и уровни их варьирования, влияющие на выход продуктов переработки: эфирных масел, углекислотных и водно-спиртовых экстрактов полыни Сиверса, пиона уклоняющегося, пектина из древесной зелени.

4. Определены оптимальные режимы технологии переработки сырья для получения максимального выхода:

- углекислотного экстракта полыни Сиверса, витамина Е, хамазулена, вкусоароматических соединений;

- водно-спиртового экстракта послеэкстракционного остатка полыни Сиверса, хлорофиллов а и Ь, горечи, водорастворимых соединений;

- водно-спиртовых экстрактов травы и корней пиона уклоняющегося, полифенольных веществ;

- пектина древесной зелени с заданными свойствами (молекулярная масса, степень этерификации) на основании формализованной модели технологического процесса.

5. Разработаны следующие комплексные технологии:

- переработка полыни Сиверса, тимьяна ползучего, представляющая собой последовательную экстракцию сырья сжиженной углекислотой на первой ступени, на второй - экстракцию послеэкстракционного остатка водно-спиртовым раствором, на третьей ступени - получение шрота;

- переработка пиона уклоняющегося (надземной и подземной частей) на первой ступени - экстракция водно-спиртовым раствором и получение шрота.

6. Дана товароведная оценка продуктов переработки сырья (эфирных масел, углекислотных и водно-спиртовых экстрактов, пектина древесной зелени, шротов исследуемых растений). Выявлены особенности химического состава продуктов переработки нетрадиционных видов сырья, полученных в оптимальных условиях. Эфирные масла полыни Сиверса, тимьяна ползучего и корней пиона уклоняющегося характеризуются содержанием сесквитерпенов, кислородсодержащих компонентов и монотерпенов, в том числе минорного компонента - лимонена. Углекислотные экстракты полыни Сиверса и тимьяна ползучего отличаются высоким содержанием вкусоароматических соединений, хамазулена, витамина Е, хлорофиллов а и Ь, (З-карсггина, жирных кислот, в том числе линоленовой кислоты в нативном состоянии. Водно-спиртовые экстракты травы и корней имеют повышенное количество полифенольных соединений. Комплексный показатель качества для пектина древесной зелени сосны обыкновенной равен 1, что характеризует его конкурентоспособность в сравнении с традиционными импортными видами сырья.

7. Определены дозировки и способы введения продуктов переработки в сливочный крем: эфирных масел - от 0,01 до 0,03 %; углекислотных экстрактов - от 0,02 до 0,04; водно-спиртовых экстрактов - от 1 до 3,5 % от массы отделочного полуфабриката. Комплексная оценка качества органолептических показателей сливочного крема с продуктами переработки растений выявила целесообразность замены традиционных вкусоароматических добавок.

8. Исследование антиоксидантных свойств продуктов переработки определило, что накопление перекисных и гидроперекисных соединений в креме замедляется от I до 2 раз при введении водно-спиртового экстракта растений. Углекислотные

экстракты полыни и тимьяна в составе сливочного крема приводят к значительному снижению значения кислотного числа при хранении в 3,3 и 2,6 раза соответственно по сравнению с контрольным образцом. Анализ антимикробного действия продуктов переработки растений показал, что наиболее выраженными свойствами обладают углекислотные экстракты полыни Сиверса и тимьяна ползучего.

9. Показано положительное влияние пектина древесной зелени сосны обыкновенной на хлебопекарные свойства пшеничной муки (увеличиваются упруго-эластичные свойства клейковины). Выявлены закономерности изменения структурно-механических свойств, физико-химических показателей кекса в зависимости от продолжительности хранения и дозировки пектина древесной зелени. Установлено увеличение удельного объема, пористости, показателей деформации мякиша кекса при дозировке пектина 0,6 % от массы муки. Введение в рецептуру кекса «Бодрость» пектина древесной зелени позволяет увеличить срок годности до 3 суток при температуре (18±3) °С.

10. Разработаны рецептуры и технология бисквитных полуфабрикатов со шротом растения. Введение в состав бисквита шрота полыни Сиверса - 5 %, смеси шротов травы и корней - 5; шрота тимьяна ползучего - 10; шрота травы пиона уклоняющегося - 10; шрота корней - 15 % от массы сахара улучшает качество выпеченных полуфабрикатов: пористость увеличивается от вида шрота от 11 до 16 %; удельный объем - от 10 до 13; ДНобщ,- от 8,7 до 16,3; ДНпласт- от 11,1 до 17,5; ДНупр - от 19,8 до 25,4 % по сравнению с контролем. Бисквитный полуфабрикат «Здоровье» со шротом корней пиона относится к обогащенному изделию по содержанию пищевых волокон и пектина.

11. Разработаны рецептуры и технология приготовления пирожных «Вдохновение», «Нежность», «Полевой аромат», «Чародейка» с применением шрота корней пиона уклоняющегося, водно-спиртовых экстрактов растений. Состав разработанных пирожных отличается от традиционных содержанием полифенольных соединений, флавоноидов, витамина Е, вкусоароматических веществ, хамазулена, хлорофиллов а и Ь, Р-каротина, что обусловило увеличение срока годности до 5 суток при температуре (4±2) °С.

12. Разработана техническая документация на продукты переработки нетрадиционных растений и мучные кондитерские изделия с их применением. Продукты переработки растений и разработанные МКИ апробированы в промышленных условиях и внедрены на предприятиях г. Красноярска ООО «Эковит», ОАО «Красноярский хлеб», ООО «КУЛИНАР», ООО «АРТЕЛЬ-кондитеръ», ООО «Смарт», столовая учебно-производственного комплекса ФГАОУ ВПО СФУ, ООО «Лагуна-М».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Губаненко, Г.А. О химическом составе вегетативной части Artemisia sieversiana Willd. / ГА. Губаненко, Л.П. Рубчевская, С.М. Репях // Химия растительного сырья. - 1998. -№2.-С. 11-13.

2. Губаненко, Г.А. Растительные биологически активные добавки из полыни Сиверса / Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская, С. М. Репях // Пищевая промышленность. - 1998. - № 6. -С. 26-29.

3. Губаненко, Г.А. Натуральные ароматизаторы / Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская, С.М. Репях // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1999. - № 1. - С. 39-40.

4. Морозова, Е.В. Антимикробные свойства продуктов переработки пиона уклоняющегося Paeonia anómala / Е.В. Морозова, Г.А. Губаненко // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007. - № 3. - С. 30-32.

5. Речкина, ЕЛ. Пектин хвои. Оценка безопасности / Е.А. Речкина, Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская // Пищевая промышленность.-2010,-№7,- С. 13-14.

6. Речкина, Е.А. Особенности производства пектиновых веществ из хвойного сырья / Е.А. Речкина, Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская // Современные наукоемкие технологии. -2010.-№ 1.-С. 35-38.

7. Речкина, Е.А. Выделение пектиновых веществ из древесной зелени сосны обыкновенной / Е.А. Речкина, Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская // Химия растительного сырья. -2010,-№4.-С. 189-190.

8. Губаненко, Г.А. Перспективы использования пиона в пищевых технологиях / Г.А. Губаненко, Е.В.Морозова //Пищевая промышленность. -2010.- № 12.-С. 90-91.

9. Оценка конкурентоспособности пектина сосны обыкновенной / Е.А. Речкина, Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская [и др.] // Пищевая промышленность. - 2011. - № 3. - С. 32-34.

10. Губаненко, Г.А. Исследование антиоксидантных свойств пиона уклоняющегося в производстве отделочных полуфабрикатов / Г.А. Губаненко, Е.В. Морозова // Ползуновский вестник. - 2012. - № 2/2. - С. 224-227.

11. Губаненко, Г.А. Перспективы применения тимьяна ползучего в производстве продуктов питания / Г.А. Губаненко, Л.А. Маюрникова // Ползуновский вестник. - 2013. -№4. -С. 183-187.

12. Анализ потенциала Красноярского края для формирования тематического кластера по производству функциональных пищевых продуктов / Г.А. Губаненко, ЕЛ. Речкина, Л.П. Рубчевская [и др.] // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 12. - С. 252-258.

13. Губаненко, Г.А. Изучение возможности использования новых видов растительного сырья Красноярского края в производстве функциональных пищевых продуктов / ГА. Губаненко // Вестник КрасГАУ. - 2014. - № 1.-С. 182-186.

14. Губаненко, Г.А. Влияние природно-климатических факторов на содержание флавоноидов в биомассе пиона уклоняющегося Paeonia Anómala L. / Г.А. Губаненко, E.B. Морозова, Л.П. Рубчевская // Химия растительного сырья. - 2014. - № 1.- С. 165-170.

15. Пушкарева, Е.А. Технологические аспекты применения пектина древесной зелени сосны обыкновенной в производстве мучных кондитерских изделий / Е.А. Пушкарева, Г.А. Губаненко, Е.А. Речкина // Вестник КрасГАУ. -2014. - № 10. - С. 221-225.

16. Губаненко, Г.А. Перспективы комплексного использования регионального нетрадиционного растительного сырья при производстве пищевых продуктов / Г.А. Губаненко, Л.А. Маюрникова, Л.П. Рубчевская // Пищевая промышленность. - 2015. -№4.-С. 23-27.

Патенты РФ

17. Пат. № 2135552, Российская Федерация, RU 2135552 С1, С 11 В 1/10, 9/02, А 23 L 1/226. «Комплексная переработка пряно-ароматического сырья» / С.М. Репях, Л.П. Рубчевская, Г.А. Губаненко-, заявитель и патентообладатель «Сибирский государственный технологический университет». - № 98111167/13; заявл. 10.06.1998; опубл. 27.08.1999.

18. Пат. № 2364409, Российская Федерация, МПК RU 2364409 Cl, А61К 36/15. «Способ переработки древесной зелени сосны обыкновенной» / Е.А. Речкина, ГА. Губаненко, Л.П. Рубчевская; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет». - № 2008126692/15; заявл. 30.06.2008; опубл. 20.08.2009.

Монографии

19. Губаненко, Г.А Комплексная оценка новых видов растительного сырья Красноярского края и целесообразность его использования в производстве функциональных пищевых продуктов: монография / Г.А. Губаненко, Л.А. Маюрникова, Л.П. Рубчевская. -Красноярск: Изд-во СФУ, 2013. - 260с.

Материалы симпозиумов, конгрессов, конференций

20. Губаненко, Г.А. Утилизация послеэкстракционного остатка полыни Сивере / Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская, С.М. Репях, H.A. Величко // Лесной комплекс-проблемы и решения: тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф . - Красноярск, 1999. - С. 127.

21. Губаненко, Г.А. Эколого-экономические аспекты использования пряно-ароматических растений Сибири / Г.А. Губаненко, Ю.Л. Александров // Эколого-

экономические проблемы Восточно-Сибирского региона: сб. науч. работ. - Красноярск, 2001.-С. 35-^1.

22. Губаненко, Г.А. Бактерицидные свойства Paconia anómala в производстве продуктов питания I Г.А. Губаненко, В.Д. Некрасова, Е.В. Морозова // Высокоэффективные биотехнологии нового поколения: сб. науч. работ. - Новосибирск, 2002. - С. 202-204.

23. Морозова, Е.В. Изменение индивидуального состава эфирного масла в корнях PAEONIA ANOMALA в процессе вегетации / Е.В. Морозова, Г.А. Губаненко II Лесной и химический комплекс - проблемы и решения: мат-лы всерос. науч.-практ. конф. -Красноярск, 2004. - С. 160-164.

24. Морозова, ЕВ. Перспективы использования эфирного масла PAEONIA ANOMALA / Е.В. Морозова, ГА. Губаненко II Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Челябинск, 2005. - С. 203-206.

25. Речкина, Е.А. Исследование годичной динамики содержания водорастворимых пектиновых веществ в древесной зелени сосны обыкновенной / Е.А. Речкина, Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская // Лесной и химический комплекс - проблемы и решения: мат-лы всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2007. - С. 22-24.

26. Морозова, Е.В. Комплексная технология переработки биомассы пиона уклоняющегося / Е.В. Морозова, Г.А. Губаненко II Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2008. -С. 151-155.

27. Речкина, Е.А. Древесная зелень хвойных - перспективный источник пектиновых веществ / Е.А. Речкина, Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская // Фундаментальные аспекты биологии в решении актуальных экологических проблем: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Астрахань, 2008. - С. 56-58.

28. Речкина, ЕА. Комплексная переработка древесной зелени сосны обыкновенной / Е.А. Речкина, Г.А. Губаненко, Л.П. Рубчевская // Новые достижения химии и химической технологии растительного сырья: мат-лы всерос. науч.-практ. конф. - Барнаул, 2009. -С. 45-46.

29. Речкина, Е.А. Сосна обыкновенная - источник пектина для пищевой промышленности / Е.А. Речкина, ГА. Губаненко, Л.П. Рубчевская // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири: тез. докл. 15-й междунар. науч.-практ. конф. - Томск, 2009.-С. 56-58.

30. Губаненко, ГЛ. Органолептическая оценка качества отделочного полуфабриката с растительными экстрактами / ГА. Губаненко, ЕЛ. Заика // Общество, наука и инновации: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Уфа, 2013. - С. 30-32.

31. Губаненко, Г.А. Разработка и оценка качества кекса с пектином сосны обыкновенной / ГА. Губаненко, E.H. Заика, Е.А. Речкина // Пищевые инновации и биотехнологии: мат-лы междунар. науч. конф. - Кемерово, 2014. - С. 242-244.

32. Губаненко, Г.А. Перспективы совершенствования производства мучных кондитерских изделий с использованием нетрадиционного сырья / Г.А. Губаненко, E.H. Заика, Е.А. Речкина // Приоритетные направления развития науки и образования: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Чебоксары, 2014. - С. 221-222.

33. Губаненко, Г.А. Компонентный состав эфирного масла Thymus serpyllum L. / ГА. Губаненко II Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: мат-лы VI Всерос. конф. с междунар. участ. - Барнаул, 2014. - С. 214-216.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 3.09.2015. Формат 60*90/16. Бумага тип. № 1. Печать - ризограф. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 379 Редакционно-издательский центр Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117