автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.14, диссертация на тему:Химико-технологическая оценка качества корнеплодов скорцонеры и овсяного корня в цикле "замораживание - хранение - переработка"

i

/

Санкт-Петербургская Государственная Академия холода и пищевых

технологий

На правах рукописи УДК 664.8.037.1

Румянцева Ольга Николаевна

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА КОРНЕПЛОДОВ СКОРЦОНЕРЫ И ОВСЯНОГО КОРНЯ В ЦИКЛЕ «ЗАМОРАЖИВАНИЕ-ХРАНЕНИЕ-ПЕРЕРАБОТКА»

г-

Специальность 05.18.14. - Холодильная технология

пищевых продуктов

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор Колодязная B.C.

Санкг-Петербург 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................ 4

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ, ЗАМОРАЖИВАНИЮ И ХРАНЕНИЮ РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ...........................................7

1.1. Агробиологическая характеристика; Пищевая ценность и лечебные свойства овощных культур скорцонеры и овсяного корня......................................................8

1.2. Современные представления о применении искусственного холода для переработки растительного сырья............................................... 15

1.2.1. Предварительная обработка растительного сырья......................................................... 16

1.2.2. Технологические аспекты замораживания продуктов растительного происхождения........... 22

1.2.3. Влияние замораживания на качество растительных продуктов............................... 27

2. ПРИМЕНЕНИЕ НЕТРАДИЦИОННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ЛЕЧЕБНО - ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ............................................................. 38

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА.................................................. 46

3.1. Объекты исследования............................................. 46

3.2. Методы исследования............................................... 47

3.3. Постановка эксперимента.......................................... 51

4. ХИМИКО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА КОРНЕПЛОДОВ СКОРЦОНЕРЫ И ОВСЯНОГО КОРНЯ ПРИ ОБОСНОВАНИИ РЕЖИМОВ БЛАНШИРОВАНИЯ, ЗАМОРАЖИВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ................................. 56

4.1. Исследования изменений в корнеплодах при

бланшировании.................................................... 56

4.2 Исследования изменений в растительной ткани в

процессе замораживания и хранения........................... 63

4.2.1.Углевод ы.................................................... 63

4.2.2. Обратимость процесса замораживания............... 100

4.2.3. Ферментативная активность корнеплодов............ 105

4.2.4. Титруемая кислотность....................................112

4.2.5. Теплофизические характеристики корнеплодов скорцонеры и овсяного корня......................114

4.2.6. Комплексный показатель качества корнеплодов................................................ 116

5. ОБОСНОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И РЕЦЕПТУРЫ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ЛЕЧЕБНО - ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ....... 119

5.1. Определение ингредиентов рецептуры......................... 119

5.2. Определение количественного состава рыбо-овощных полуфабрикатов....................................................121

5.3. Технологическая схема приготовления рыбо-овощных полуфабрикатов..........;..........................................126

5.4. Реологические характеристики рыбо-овощных полуфабрикатов............................................................... 128

5.5. Органолептическая оценка рыбо-овощных полуфабрикатов..................................................................... 134

ВЫВОДЫ.............................................

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ......................................

137 140 159

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Важным направлением пищевой индустрии является разработка эффективных технологий хранения и переработки растительных продуктов, а также рациональное использование нетрадиционного сырья и создание продуктов питания с заданным составом и повышенной биологической ценностью.

К нетрадиционным овощным культурам относятся корнеплоды скорцонеры и овсяного корня, обладающие лечебно-профилактическим действием и отличающиеся высоким содержанием растворимых Сахаров, полисахаридов, минеральных, дубильных веществ, белков, витаминов. Особую ценность скорцонере и овсяному корню придает наличие высокомолекулярного полисахарида - инулина, при гидролизе которого образуется фруктоза - сахар, легко усваиваемый больными сахарным диабетом.

Сезонность производства и непродолжительные сроки хранения корнеплодов в свежем виде предполагают поиск различных способов их консервирования. Распространенный в настоящее время способ маринования корнеплодов ограничивает использование их в диетическом питании из-за добавления пищевых кислот и длительной высокотемпературной обработки при производстве консервов.

Одним из перспективных способов сохранения нативных свойств скоропортящихся продуктов является быстрое замораживание и последующее низкотемпературное хранение.

В отечественной и зарубежной литературе отсутствуют данные по влиянию различных условий предварительной обработки, замораживания и хранения на качество и пищевую, в том числе биологическую ценность корнеплодов скорцонеры и овсяного корня. Отсутствует научная информация о возможности использования этих

овощей при производстве комбинированных продуктов лечебно-профилактического назначения.

В связи с вышеизложенным, исследования по влиянию условий предварительной обработки, замораживания и хранения на физико-химические и биохимические процессы и качество корнеплодов скорцонеры и овсяного корня, а также по использованию их при производстве комбинированных продуктов являются актуальными и имеют важное социальное и медико-биологическое значение.

Научная новизна. Выявлены закономерности изменения основных компонентов химического состава и активности терминальных оксидаз различных сортов корнеплодов скорцонеры и овсяного корня в зависимости от условий предварительной обработки, медленного быстрого и сверхбыстрого замораживания, а также продолжительности хранения.

Установлены корреляционные и регрессионные зависимости между влагоотдачей и содержанием пектиновых веществ корнеплодов, а также получены эмпирические уравнения, описывающие изменение содержания инулина и суммы водорастворимого пектина и протопектина от продолжительности хранения.

Выявлен качественный и количественный состав фракций пектиновых веществ в свежих, замороженных и хранившихся при низких отрицательных температурах овощах.

Определены теплофизические характеристики корнеплодов скорцонеры и овсяного корня различных сортов.

Методом планирования многофакторного эксперимента получена экспериментальная модель, характеризующая изменение структурно-механических показателей рыбо-овощных полуфабрикатов от количества растител ьного наполнителя и стабилизатора.

Практическая значимость. Рекомендованы сорта овощных культур скорцонеры и овсяного корня пригодные к замораживанию и длительному хранению

Установлены технологические режимы бланширования,

замораживания и хранения корнеплодов.

Составлена и утверждена нормативная документация (ТУ и технологическая инструкция) по производству и хранению замороженных корнеплодов скорцонеры и овсяного корня.

Разработаны рецептуры и проект нормативной документации рыбо-овощных полуфабрикатов, обладающих лечебно профилактическими свойствами.

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ, ЗАМОРАЖИВАНИЮ И ХРАНЕНИЮ РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ

Важнейшей проблемой человеческого общества в настоящее время является проблема несбалансированного и обедненного питания, которая в совокупности с отрицательным воздействием факторов окружающей среды приводит к ухудшению здоровья населения.

Рациональное питание человека обязательно учитывает использование растительных продуктов, в которых биологически активные вещества находятся в определенных соотношениях, способствующих лучшему усвоению организмом человека. Наиболее остро встает вопрос о производстве продуктов питания на основе растительного сырья с высокой биологической ценностью и обеспечение ими населения в течение всего года.

Наиболее эффективным способом, позволяющим длительное время сохранять пищевую, в том числе и биологическую ценность растительного сырья, является замораживание. В настоящее время разработаны технологии замораживания многих традиционных растительных продуктов, и возрастает интерес к разработке технологий замораживания нетрадиционного растительного сырья.

1.1. АГРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА; ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ И ЛЕЧЕБНЫЕ СВОЙСТВА ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР СКОРЦОНЕРЫ И ОВСЯНОГО КОРНЯ

АГРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

СКОРЦОНЕРА - Бсоггопега 1шратса1 - многолетнее растение семейства сложноцветных (астровых), корнеплоды которого принадлежат по своему строению к радичному типу [11,57,92]. Культивируется чаще как двухлетнее или однолетнее растение. В первый год жизни образует стоячую или раскидную розетку листьев и корнеплод" во второй год - цветочные побеги, соцветия и семена. Корень стержневой цилиндрический, черного или темно-коричневого цвета с белой плотной мякотью, массой до 100... 120 г, толщиной 19...25 см (на рыхлых почвах до 35 см). На срезе корнеплода выделяется млечный сок. Стебель у семенников разветвленный, каждый побег заканчивается соцветием. Цветки желтые, с приятным запахом ванили, собраны в соцветие - корзинку (диаметр - 2,5...5 см), в одном соцветии до сорока цветков. Семена узкие, удлиненные, беловато-желтоватые, длиной до 1,5 см, имеют хохолок, как у одуванчика [11,46, 53].

Урожайность корнеплодов скорцонеры - 180...200, семян -12...20 ц / га [129]. Дикорастущие формы распространены на Кавказе, Украине, юге России и странах Прибалтики в степных местах, на лугах и в прибрежных, но не затопляемых местностях [46, 94,116].

Посев скорцонеры производится осенью или ранней весной. Прорастание происходит через 8... 10 дней. Убирают корнеплоды через 100... 120 дней от всходов или ранней весной после зимовки. Для

закладки на хранение предпочтительна более поздняя уборка, но до заморозков (середина октября), так как вегетационный период у скорцонеры очень длинный. Хранят корнеплоды во влажном песке в хранилищах, при этом идет накопление аскорбиновой кислоты и сухого вещества [106].

Скорцонера - растение холодостойкое, может зимовать в открытом грунте [46,53,116]. Перезимовавшие корнеплоды под воздействием низких температур приобретают нежную консистенцию и приятный вкус.

Сортов скорцонеры немного, наиболее известны: Русский великан, Вулкан, Однолетний исполинский с крупным корнеплодом, Черный Питер и Черная Луиза, из зарубежных сортов - Продол, имеющий выровненные корнеплоды средней длины - 19,6 см , Длинный Жан (Нидерланды) [57,88,128].

Существует несколько названий этой культуры - скорцонера, козелец, сладкий корень, черный корень. Как овощное растение скорцонера известна с XVI века. В настоящее время скорцонера распространена в Нидерландах, Бельгии, Италии и Франции.

ОВСЯНЫЙ КОРЕНЬ - Т^оро§оп роггНЫиБ (корень пореелистный) -двулетнее растение семейства астровых. В первый год жизни образует серовато-белый корнеплод (диаметр 3...4 см) с большим количеством тонких корешков и розетку прикорневых (более 30 см) листьев. Листья розетки направлены вверх, линейно-ланцетовидные, расширенные у основания и заостренные на вершине (длина - 60...70 см, ширина - 1,7...2,0 см). На второй год растение переходит к цветению и образованию семян. Стебли прямостоячие, собраны в соцветия - корзинки. Плод - семянка бурого цвета с шероховато-белым хохолком [11,46,129].

Овсяный корень - белый корень, бородач - известен с давних времен как овощное растение. В настоящее время его возделывают в ряде стран Западной Европы, США и Канаде. Дикорастущие формы встречаются в ряде центральных районов Европейской части России, в Крыму и Нижнем Поволжье, где употребляются в пищу местными жителями. Селекционных сортов крайне мало, наиболее известен сорт Мамонт [128].

В свежем виде (неохлажденные склады, ямы) корнеплоды хранят не более 3 мес, так как они не имеют четко выраженного эпидермиса и при низкой влажности воздуха в окружающей среде теряют тургор, увядают и заболевают.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СКОРЦОНЕРА. В овощной культуре скорцонере более ценным по химическому составу является корнеплод, превосходящий листья по содержанию сухих веществ, суммы растворимых Сахаров, инулина, пектиновых веществ и минеральных соединений в среднем в два раза. Для листьев характерно более высокое содержание биологически активных веществ: витаминов С и Е, каротина, сырого белка [128].

Содержание основных компонентов химического состава корнеплодов скорцонеры варьируют в широких пределах. Так, содержание сухого вещества в корнеплодах по данным разных авторов изменяется от 17 до 30 % [11,57,128]. В работе Церевитинова Ф.В. указывается, что в 100 г свежих корнеплодов скорцонеры содержится 2,2 % Сахаров, 2,3 % клетчатки,1,0 % сырого белка, 12,6 % безазотистых экстрактивных веществ [137]. По данным Всесоюзного НИИ растениеводства им Н.И.Вавилова в скорцонере Сахаров содержится 7,5...21,0 % сырой массы, витамина С - 1,5...6,0 мг на 100 г [129]. В работах [57,128] отмечено, что содержание в корнеплодах углеводов

составило 20,4 %, азотистых веществ - 4,5 %, жира- 0,3 % сырой массы; в сухом веществе корнеплода: инулина содержится 38,0...46,5 %, сахарозы - 4,9...6,5 %, мальтозы - 21,3...23,0 %. По данным Токаревой Г.Н. содержание инулина в сухом веществе корнеплода - 16...44 %, клетчатки - 3,8...7,6 %, гемиделлюлозы - 1,4...2,2 %, растворимых Сахаров 42,7...49,9 %, из них моносахаридов -1,3...3,5 %, сахарозы -92,2...97,5 %; количество пектиновых веществ - 1,5... 1,7 % (в сумме пектиновых веществ на протопектин приходится 15,0... 19,1 %), сырого белка - 1,7...2,3 %, витамина С - 6,9...9,1 мг на 100 г сырой массы [128]. Кроме того, корнеплоды скорцонеры содержат амиды - глютамин и аспарагин, играющие важную роль в белковом обмене растений. В корнеплодах обнаружены: флаваноиды - апигенин, лютеолин, высшие жирные кислоты, липиды, альдегиды и их производные, тригерпеноиды - тараксатерин, а-лактуцерол, сосюроя, фенольные соединения, азотсодержащие - холин. В соке растения содержатся циклозиты -инозит [57,137]. Содержание минеральных веществ в скорцонере составляет: К - 520,2, Са - 78,3 , Р - 87,3 , - 37,8, Мп - 1,2, Ъ\\ - 0,5 мг на 100 г сырой массы [128].

Скорцонера отличается высоким содержанием инулина, лишь не многим, уступая цикорию [55]. Содержание каучука в корне до цветения максимально и составляет 1,4 %. В коре содержится в два раза большее количество каучука, чем в корневой массе в целом [92].

ОВСЯНЫЙ КОРЕНЬ. Данные по химическому составу и пищевой ценности овсяного корня в литературе немногочисленны.

Содержание сухих веществ в корнеплодах составляет 17...27 % [46,55,128]. Так, по данным работы [55] в сухом веществе корнеплодов содержится 19,7 % безазотистых экстрактивных веществ, 3,3 % жира.

Исследования Ивановой Т.Л. показали, что содержание инулина в корнеплоде составило до 8,0 %, Сахаров - 5,0... 15,0 %, клетчатки — 1,8...2,2 %, сырого белка - 0,9... 1,0 % сухого вещества. В сыром веществе содержится до 3,5 мг витамина С [46].

По данным Токаревой Г.Н. в сухом веществе овсяного корня содержится 34,1 ...50,7 % растворимых углеводов, из них моносахаридов - 1,2...4,0 %, сахарозы - 89,8...97,8 %, инулина содержится 15,2... 19,6 %, клетчатки - 5,9...6,3 %, пектиновых веществ - 12,2... 12,6 % (на долю протопектина приходится 16,8...22,2 % от общей массы пектиновых веществ). В 100 г сырой массы корнеплода содержится 8,2... 13,5 % белка, 1,3...2,1 % гемиделлюлозы, 3,0...8,3 мг на 100 г витамина С. Содержание минеральных веществ в корнеплоде составило: К - 391,8, Са - 79,8, *Р - 78,2, - 47,1, Бе - 8,6, Мп - 1,3, гп - 0,6 мг на 100 г сырой массы [128].

ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ И ЛЕЧЕБНЫЕ СВОЙСТВА КОРНЕПЛОДОВ СКОРЦОНЕРЫ И ОВСЯНОГО КОРНЯ СКОРЦОНЕРА - зимний деликатесный овощ, по вкусу напоминает спаржу, поэтому ее называют «зимней спаржей». Благодаря содержанию в млечном соке дубильных веществ, гликозидов и альдегидов корнеплод в отварном и тушеном виде очень приятен на вкус. В пищу используются и молодые листья, из которых делают салаты и соусы. Корнеплоды скорцонеры используют в свежем, сушеном и консервированном виде. Вместе с другими овощами или отдельно они служит для приготовления супов, соусов, а так же включается в салаты, винегреты и другие блюда [46,53,92]. Скорцонера также используется для приготовления прохладительных напитков, сиропов в кондитерской промышленности. Сушеные корнеплоды могут быть использованы как суррогат кофе [53,55].

Лечебные свойства скорцонеры известны с давних времен. Так, в тибетской медицине скорцонеру называли священным лекарством и разводили для лечения змеиных укусов, кори, чумы. Корнеплоды скорцонеры содержат высокомолекулярный полисахарид инулин, при гидролизе которого образуется а,Э-фруктоза. Фруктоза медленнее усваивается в кишечнике, чем глюкоза и, поступая в кровь, быстро из нее выходит, не вызывая перенасыщения сахаром, что важно для профилактики сахарного диабега. До 80 % фруктозы задерживается в печени. Доказана прямая зависимость выносливости и работоспособности человека от содержания этого вещества в мышцах печени [12]. Лечебные свойства инулина связаны с воздействием на иммунную систему и регулированием обмена веществ в организме: снижает уровень сахара и холестерина в крови, усиливает тканевое дыхание, способствует