автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Научно-практическое обоснование технологии и комплексная оценка потребительских свойств функциональных пищевых продуктов с использованием сапонинов корней культивированной мыльнянки

На правах рукописи

Черевач Елена Игоревна

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПОНИНОВ КОРНЕЙ КУЛЬТИВИРОВАННОЙ МЫЛЬНЯНКИ (SAPONARIA OFFICINALIS L.)

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 7 MAP 2014

Владивосток - 2014

005546543

Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет».

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор

Палагина Марина Всеволодовна

Официальные оппоненты: Решетник Екатерина Ивановна, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный аграрный университет», заведующая кафедрой технологии переработки продукции животноводства

Голуб Ольга Валентиновна, доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», профессор кафедры товароведения и управления качеством

Зориков Петр Семенович, доктор биологических наук, профессор, Федеральное бюджетное учреждение науки Горнотаёжная станция им. В.Л. Комарова Дальневосточного отделения Российской академии наук, директор

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет»

Защита состоится 29 апреля 2014 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.16 при Дальневосточном федеральном университете по адресу: 690922, г. Владивосток, нп. Русский Остров, п. Аякс, 10, корп. А, 10 этаж, зал заседаний диссертационных советов.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Дальневосточного федерального университета по адресу: 690090, г. Владивосток, ул. Алеутская, 65-6.

Автореферат разослан 14 марта 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Л.О. Коршенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время существует настоятельная потребность в разработке продуктов питания функциональной направленности, которые имеют сбалансированный химический состав с учетом жировой фазы и при этом обогащены различными эссенциальными пищевыми компонентами: аминокислотами, пищевыми волокнами, фенольными соединениями, витаминами, минеральными веществами и др. (Кочеткова, 2002, 2009; Тутельян и др., 1999; Тутельян, 2009; Нечаев, 2000; Нечаев и др., 2002; Сарафанова, 2003, 2007; Восканян и др., 2003; Доронин и др., 2009; Попов и др., 2009; Бутина и др., 2010; Ильинова и др, 2010; Степовой, 2010; Гумеров, Решетник, 2012; Лисицын и др., 2012; Малышев и др., 2012; Моисеева и др., 2012; Рождественская, Бычкова, 2012; Захарова, 2013).

Теоретико-методологические аспекты и основы практической реализации производства функциональных пищевых продуктов представлены в работах отечественных и зарубежных ученых, таких как И.В. Кизеветтер, A.A. Кочеткова, М.В. Гернет, Н.И. Дунченко, С.М. Доценко, В.И. Тужилкин, О.В. Голуб, А.П. Нечаев, М.В. Палагина, JI.H. Шатшок, Б.А. Шендеров, JI.B. Шульгина, Е.И. Решетник, В.Б. Спиричев, С.А. Хуршудян, M.F. Campbell, К.О. Honikel, D.T. Hopkins, L.A. Johonson, L. Kotter, B. Mariott и др.

Научно-обоснованный качественный и количественный выбор обогащающих добавок с учетом фонового содержания биологически активных веществ позволяет моделировать многокомпонентные пищевые системы функционального назначения. На сегодняшний день в массовом употреблении в рационах питания практически всех групп населения наиболее широко представлены перспективные системные продукты с заданными свойствами. К ним относятся пищевые эмульсии, сбивные кондитерские изделия и безалкогольные ароматизированные напитки. Данные виды продуктов, по структуре представляющие собой эмульсии и пены, являются агрегативно-неустойчивыми системами; для их производства необходимо применение пищевых добавок, обладающих свойствами поверхностно-активных веществ, в качестве которых в настоящее время, как правило, используют синтетические составляющие или их смеси (компаунды), выполняющие одновременно роль текстурирующих агентов, вкусо-ароматических веществ и др. Выбор отечественных натуральных (несинтетических) пищевых водорастворимых поверхностно-активных веществ с выраженными мицеллярными характеристиками на сегодняшний день в пищевой промышленности ограничен.

В связи с ростом ряда хронических патологий (сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, онкологических заболеваний, болезней обмена веществ и др.), способствующих снижению качества жизни, умственной и физической работоспособности человека, большое внимание уделяется поиску и использованию различных пищевых ингредиентов, восполняющих дефицит биологически активных веществ в организме человека. В этом аспекте растительные сапонины, образующие прочные комплексы с холестерином и желчными кислотами, способные замедлять абсорбцию холестерина и увеличивать его экскрецию в

виде желчных кислот (Oakenfull, Sidhu, 1990; Matsuura, 2001; Kim et al., 2003; Güflü-Ustündag, Mazza, 2007), а также обладающие свойствами высокомолекулярных поверхностно-активных веществ, являются перспективными натуральными пищевыми добавками, которые обеспечивают необходимую заданную консистенцию продуктов с эмульсионной и вспененной структурой и определяют их биологическую и физиологическую направленность (Oakenfull, 1981; Lacaille-Dubois, 2000; Rao, Gurfinkel, 2000; Sun et al., 2009; Man et al., 2010; Augustin et al, 2011, De Costa et al., 2011; Tam, Roner, 2011; Tamura et al., 2012; Zuniga et al., 2012).

Так, в настоящее время в ряде стран официально разрешены к использованию в пищевой промышленности сапонинсодержащие экстракты коры произрастающих в засушливых районах Южной Америки пенного дерева (Quillaja saponaria М.) (WHO Food Additives, 2001; U.S. Food and Drug..., 2003, 2005); юкки (Yucca schidigera R.) (Japanese Ministry..., 2005) и др. Их широко используют в качестве натуральных пищевых добавок (пенообразователей, эмульгаторов) при производстве шипучих напитков, эмульсионных соусов, дрессингов, а также как солюбилизаторы для улучшения вкуса и аромата безалкогольных напитков, получения растворимых порошкообразных и гранулированных препаратов витаминов и др. (Cheeke, 2000; Pat. JP 59007106; Pat. JP 60166676; Pat. JP 60064919; Pat. FR 2945936; Pat. EP 2359702).

В этом плане перспективным отечественным источником натуральных пищевых поверхностно-активных веществ (сапонинов) могут являться корни распространенного в России растения - мыльнянки лекарственной (Saponaria officinalis L.). Поэтому изучение строения и свойств сапонинов корней мыльнянки, вопросов культивирования этого растения в условиях Приморского края России, решение проблемы комплексной переработки корней для расширения ассортимента высокоэффективных эмульгаторов, пенообразователей и солюби-лизаторов и использование их в технологиях функциональных продуктов является актуальным.

Целью диссертационного исследования является научно-практическое обоснование технологии и комплексная оценка потребительских свойств функциональных пищевых продуктов с использованием сапонинов корней культивированной мыльнянки (Saponaria officinalis L.).

Для реализации цели были поставлены следующие задачи:

- представить научно-теоретическое обоснование технологии функциональных пищевых продуктов с использованием растительных сапонинов;

- экспериментально подтвердить возможность разведения мыльнянки (S. officinalis) махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России; определить условия культивирования, обеспечивающие максимальное накопление сапонинов в корнях растения;

- провести исследования токсичности и пищевой безопасности водных экстрактов и сапонинов корней мыльнянки методами in vivo и биологического тестирования на инфузории Tetrahymena pyriformis;

- установить структуру тритерпеновых гликозидов корней культивированной мыльнянки (£. officinalis');

- экспериментально изучить биологическое и физиологическое действие водных экстрактов корней мыльнянки (ш vivo и in vitro) для обоснования использования их в технологиях функциональных пищевых продуктов;

- исследовать физико-химические свойства сапонинсодержащих экстрактов корней мыльнянки для применения их в качестве поверхностно-активных веществ;

- обосновать рациональные параметры технологии гидромеханической обработки и сушки корней мыльнянки, экстрагирования из них биологически активных веществ и консервирования экстрактов с целью получения высокоэффективных сапонинсодержащих пищевых добавок длительного срока хранения;

- дать товароведную оценку качества сапонинсодержащих пищевых добавок по комплексу органолептических, физико-химических и микробиологических показателей;

- разработать рецептуры и технологии эмульсионных продуктов, сбивных кондитерских изделий и ароматизированных безалкогольных напитков с использованием сапонинсодержащих пищевых добавок из корней мыльнянки в качестве эмульгаторов, пенообразователей и солюбилизаторов;

- провести комплексную оценку потребительских свойств функциональных пищевых продуктов с использованием сапонинсодержащих добавок из корней мыльнянки;

- разработать пакеты нормативной документации (ТУ, СТО, ТИ) на корни мыльнянки, сапонинсодержащие добавки и новые виды пищевых продуктов с их использованием; провести государственную регистрацию сапонинсодержащих пищевых добавок;

- апробировать технологии новых пищевых добавок и продуктов на промышленных технологических площадках; выпустить их опытные партии; получить сертификаты соответствия.

Основная часть работы выполнялась в 2001-2013 гг. в рамках тематик госбюджетных и хоздоговорных работ на базе структурных подразделений ФГОАУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет» — лабораторий функциональных пищевых товаров; фундаментальных и прикладных проблем товароведения; аккредитованного испытательного центра «Лабораторный комплекс ветеринарно-санитарной экспертизы»; Инновационного технологического центра; малых инновационных предприятий.

Научная новизна работы.

Впервые показано, что сапонины культивированной мыльнянки (Saponaria officinalis L.) махровой формы являются функциональными ингредиентами в пищевых продуктах с агрегативно-неустойчивой структурой. Установлены две структуры тритерпеновых гликозидов мыльнянки махровой формы, которые являются бидесмозидами квиллаевой кислоты и имеют несущественные различия с доминирующим гликозидом корней мыльнянки обычной формы.

Научно обоснована возможность разведения мыльнянки махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России, установлены

сроки культивирования растения, обеспечивающие максимальное накопление корневой массы и сапонинов.

Впервые научно подтверждено использование экстрактов мыльнянки махровой формы в качестве высокоэффективных пищевых эмульгаторов, пенообразователей и солюбилизаторов.

Впервые выявлено гиполипидемическое, иммуномодулирующее, антиок-сидантное и антирадикальное действие сапонинсодержащих экстрактов мыльнянки махровой формы, которые позволяют обоснованно использовать их в технологиях функциональных пищевых продуктов.

Научно обоснованы методологические подходы к получению пищевых добавок из корней мыльнянки с максимальным извлечением сапонинов и сохранением их технологических свойств.

Научно обоснованы рациональные параметры технологий функциональных пищевых продуктов с агрегативно-неустойчивой структурой - эмульсий, сбивных кондитерских изделий и ароматизированных безалкогольных напитков с использованием сапонинсодержащих пищевых добавок из корней мыльнянки.

Основные положения, выносимые на защиту:

- научно-теоретическое и практическое обоснование технологий функциональных пищевых продуктов с использованием сапонинов корней мыльнянки (Saponaria officinalis L.) махровой формы;

- научное обоснование культивирования мыльнянки (S. officiinalis) махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России, обеспечивающее максимальное накопление корневой массы и сапонинов;

- структура и свойства сапонинов корней культивированной мыльнянки;

- методология получения пищевых сапонинсодержащих добавок из корней культивированной мыльнянки, обладающих выраженными поверхностно-активными свойствами;

- совокупность данных, обуславливающих технологии пищевых продуктов с агрегативно-неустойчивой структурой на основе пищевых добавок из корней мыльнянки в качестве эмульгаторов, пенообразователей и солюбилизи-рующих агентов.

Практическая значимость работы.

Экспериментально установлены рациональные технологические режимы комплексной переработки корней культивированной мыльнянки (S. officiinalis) для получения пищевых сапонинсодержащих добавок с длительными сроками хранения (ТУ 9372-001-68551160-2013 «Корень мыльный красный Saponaria officinalis L. высушенный»; ТУ 9145-002-02068634-2013 «Экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. сапонинсодержащий сухой»; СТО 914504-48025819-2013 «Экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. сапонинсодержащий сухой»; ТУ 9145-001-02068634-2013 «Экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. сапонинсодержащий концентрированный»; СТО 9145-03-48025819-2013 «Экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. сапонинсодержащий концентрированный»).

С использованием эмульгатора (экстракта из корней мыльнянки) разработаны рецептуры и технологические схемы производства устойчивых эмульсий - низкокалорийных соусов майонезных, паст эмульсионных закусочных и десертных, кремов кондитерских (СТО 9143-003-52110330-2013 «Соусы майонез-ные низкокалорийные «Здоровье»»; СТО 9120-006-52110330-2013 «Пасты десертные»; СТО 9140-005-52110330-2013 «Пасты закусочные»; СТО 9140-00752110330-2013 «Кремы кондитерские»). С использованием пенообразователя (экстракта из корней мыльнянки) получены сбивные кондитерские изделия (пастила, зефир, молочно-сбивные массы для конфет типа «Птичье молоко») с высокими органолептическими показателями (СТО 9128-009-52110330-2013 «Изделия кондитерские сбивные»). Разработана технология безалкогольных ароматизированных напитков «Водолей», «Крепкий орешек» и «Ритм», полученных на основе композиций из дикорастущих растений и солюбилизатора (экстракта из корней мыльнянки) (СТО 9185-008-52110330-2013 «Напитки безалкогольные на основе растительных экстрактов»).

Проведена санитарно-эпидемиологическая экспертиза технических условий на экстракты из корней мыльнянки, получены заключения ФБУЗ «Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора» (№ 10-1ФЦ/3223 и № 10-1ФЦ/3224 от 24.07.2013 г.) об их соответствии Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом РФ осуществлена регистрация пищевых добавок (разрешены для производства, реализации и использования в пищевой промышленности) и выданы свидетельства о государственной регистрации пищевых добавок:

- «Экстракт из красного мыльного корня SAPONARIA OFFICINALIS L. сапонинсодержащий концентрированный» (№ RU.77.99.88.009.Е006780.08.13 от 21.08.2013 г.);

- «Экстракт из красного мыльного корня SAPONARIA OFFICINALIS L. сапонинсодержащий сухой» (№ RU.77.99.88.009.E006781.08.13 от 21.08.2013 г.).

Выпущены опытные партии сапонинсодержащих добавок (концентрированный и сухой экстракты) из корней культивированной мыльнянки на базе технологической площадки ООО Научно-производственная фирма «Алтайский букет» (г. Барнаул). Новые виды пищевых продуктов прошли производственную апробацию на базе ООО НПФ «Алтайский букет» (г. Барнаул) и ООО «Торговый центр Арника» (г. Владивосток); получены сертификаты соответствия (ООО «ДВ-Эксперт», г. Владивосток).

Результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс ФГАОУ ВПО ДВФУ специальностей 080401.65 «Товароведение и экспертиза товаров», 260501.65 «Технология продуктов общественного питания» и бакалавриата по направлениям подготовки 100800.62 «Товароведение», 260100.62 «Продукты питания из растительного сырья», 260800.62 «Технология продукции и организация общественного питания». Материалы диссертации были использованы при подготовке учебного пособия «Эмульсионные соусы на основе

растительных масел» (Юдина, Черевач и др., 2011).

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы в 2001-2013 гг. были представлены на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях и симпозиумах.

Публикации результатов работы. По материалам диссертации опубликовано 82 печатные работы, в том числе 2 монографии, 32 статьи в периодических изданиях из перечня ВАК; получено в соавторстве 18 патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, теоретического обобщения литературных источников и патентной литературы, б глав собственных исследований, заключения, общих выводов, списка литературы (197 отечественных и 103 иностранных источника). Содержание диссертации изложено на 362 страницах текста, включающего 57 таблиц, 54 рисунка и 10 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и сформулированы цель и задачи исследований.

В главе 1 представлено научно-теоретическое обоснование перспективности использования растительных сапонинов в качестве полифункциональных пищевых добавок при разработке продуктов питания с агрегативно-неустойчивой структурой и необходимость комплексного подхода к технологии сапонинсодержащих экстрактов.

В главе 2 определены объекты, задачи и методология исследований. Объектами исследования являлись корни мыльнянки (Saponaria officinalis L., красный мыльный корень) махровой формы, культивированные на ГНУ «Плодово-ягодная опытная станция» (г. Владивосток) в 2005-2008 гг.; водные экстракты корней мыльнянки; комплексный эмульгатор-стабилизатор, содержащий экстракт корней мыльнянки и биогель ламиналь (продукт переработки Laminaria japónica)', пищевые сапонинсодержащие добавки из корней мыльнянки (концентрированный и сухой экстракты); опытные образцы функциональных пищевых продуктов, полученные с использованием пищевых добавок (эмульсии, сбивные кондитерские изделия; безалкогольные ароматизированные напитки).

В работе использовали современные общепринятые и специальные методы исследования - микробиологические, медико-биологические, патогистоло-гические, биохимические, физико-химические, в том числе хроматографиче-ские (тонкослойная (ТСХ), газо-жидкостная (ПКХ) и высокоэффективная жидкостная хроматографии (ВЭЖХ)); колориметрические, капиллярный электрофорез, метод флуоресцентных зондов, а также методы масс-спектрометрии (ESI-MS и MALDI-TOF), ЯМР-спектроскопии; спектрофотометрии, атомно-абсорбционной спектроскопии. Качество сырья, сапонинсодержащих добавок и опытных образцов пищевых продуктов оценивали общепринятыми стандартными методами. Статистическую обработку и визуализацию экспериментальных данных проводили с использованием компьютерных программ Statistica 6.0; MicroCAL Origin 7.5 Pro; MathCAD. Общая схема исследований представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общая схема исследований

В главе 3 представлено экспериментальное обоснование использования сапонинов корней культивированной мыльнянки махровой формы для высокотехнологичных функциональных пищевых продуктов.

Для подтверждения возможности разведения мыльнянки (Saponaria officinalis L.) махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России и обоснования сроков её культивирования проводили фенологические наблюдения и изучали динамику накопления сапонинов в корнях растения (таблица 1).

Таблица 1 - Влияние сроков вегетации на биометрические характеристики культивированной мыльнянки (Saponaria officinalis L.) махровой формы и содержание сапонинов в корнях _

Показатель Срок вегетации растения, год

первый второй третий

Высота растения, см 20-25 55-75 50-75

Цветение июль

Масса корневой системы с 1 м2, кг 0,4 1,0 1,2

Длина корней, см 7-20 10-35 8-40

Диаметр корней, мм 3-4 (75% корней) 5-10 (52% корней) 5-7 (60% корней)

Плотность корней (объёмно-весовой метод), кг/м3 456

Влажность корней, % 66,0-72,0

Содержание сапонинов в корнях, % - 30-32 35

Как видно из таблицы 1, наиболее активный рост корневой системы мыльнянки происходил в течение второго года вегетации (урожайность составила 10 т/га); к концу 3-го года общая масса корней увеличивалась незначительно, и из-за сильного разрастания корневой системы часть корней оставалась между гребнями, что значительно затрудняло заготовку сырья. Результаты исследования динамики накопления сапонинов в корнях растения также свидетельствуют о целесообразности сокращения срока культивирования мыльнянки махровой формы до 2 лет.

Учитывая то, что в пищевой промышленности используют водные сапо-нинсодержащие экстракты, было необходимо изучить качественный и количественный состав водных экстрактов (с содержанием сухих веществ 7%) из корней мыльнянки (2-го года вегетации), а также их биологическое действие (на примере гемолитической активности) в зависимости от фенологического цикла развития растений - фаза бутонизации (июль) и фаза плодоношения (сентябрь).

Результаты экспериментальных исследований представлены на рисунке 2 и в таблице 2.

73,1 бб,6

58,6

| I

ЭММ (Ф аза ЭММ (фаза ЭМО (фаза бутонизации) плодоношения) плодоношения)

а* 10 |й 8

9,1

I

ЭММ (фаза ЭММ (фаза ЭМО (фаза бутонизации) плодоношения) плодоношения)

А Б

ЭММ - экстракт мыльнянки (махровая форма), ЭМО —экстракт мыльнянки (обычная форма)

Рисунок 2 — Зависимость содержания сапонинов (А) и полисахаридов (Б) в водных экстрактах корней от фазы вегетации и вида мыльнянки

Таблица 2 - Зависимость гемолитической активности водных экстрактов корней мыльнянки от фазы вегетации растения__

Наименование экстракта Фаза вегетации Гемолитическая активность, ДК5о мкг/мл*

Из корней мыльнянки (обычная форма) Фаза плодоношения 250

Из корней мыльнянки (махровая форма) 250

Из корней мыльнянки (махровая форма) Фаза бутонизации 50

4 Концентрация, необходимая для достижения 50%-го лизиса эритроцитов.

Установлено, что в водных экстрактах культивированной мыльнянки значительную долю составляют сапонины; при этом фаза вегетации растения не оказывает существенного влияния на их содержание (66,6-73,1% в пересчете на сухие вещества). Следует отметить, что фракция полисахаридов в этих экстрактах представлена незначительно по сравнению с их содержанием в экстракте, полученном из многолетних корней обычной формы растения (см. рисунок 2, Б). Полученные данные свидетельствуют о том, что с увеличением возраста растения повышается доля полисахаридов и снижается содержание сапонинов в экстрактах, что также подтверждает целесообразность сокращения сроков культивирования растения. Анализ гемолитической активности экстрактов свидетельствует о том, что фаза вегетации мыльнянки оказывает существенное влияние на степень их токсичности. Так, концентрация сапонинов, которая необходима для достижения 50%-го лизиса эритроцитов крови, для экстрактов из культивированных корней, заготовленных в июле, значительно ниже, чем для экстрактов, полученных из корней, собранных в сентябре, что, по-видимому, связано со значительным содержанием низкополярных токсичных сапонинов в корнях летнего сбора (Ла е1 а1., 2002).

По результатам полученных экспериментальных данных подтверждена возможность культивирования мыльнянки махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России в качестве перспективного источника сапонинов. Обоснован оптимальный срок разведения - 2 года, обеспечивающий высокую урожайность и накопление значительных концентраций

сапонинов в корнях растения, а также показано, что для использования в пищевой промышленности необходимо проводить заготовку корней осенью, так как сапонины в фазу плодоношения растения обладают низкой токсичностью.

Для обоснования использования сапонинсодержащих экстрактов из корней культивированной мыльнянки (S. officinalis) в качестве пищевых добавок было необходимо установить их предельно-допустимые концентрации (в эксперименте in vivo), безопасные для организма человека, а также провести исследование пищевой безопасности доминирующей фракции сапонинов корней мыльнянки - тритерпеновых гликозидов действием на живую клетку в тест-культуре Tetrahymena pyriformis.

В эксперименте на мышах устанавливали острую токсичность сапонин-содержащего водного экстракта из корней культивированной мыльнянки (содержание сухих веществ 7%). Для этого после однократного введения возрастающих доз экстрактов (0,1-0,5 мл/20 г массы тела мыши) определяли среднюю летальную дозу (LD50), от которой через 24 ч погибало 50% животных. Было показано, что введение даже максимальной физиологически возможной дозы экстракта мыльного корня не вызвало гибели животных в течение 21 сут. Клинический осмотр животных в течение всего срока наблюдения не выявил существенных изменений их общего состояния, координации движений, рефлексов, массы тела; отсутствовали признаки угнетения дыхания. Было установлено, что экстракт из корней махровой формы мыльнянки в дозе 1,75 г/кг массы не обладает токсичностью, и в соответствии с классификацией токсичности лекарственных препаратов он может быть отнесен к группе малотоксичных веществ (LD50 перорально > 1500 мг/кг) (Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ, 2000).

Оценку хронической (подострой) токсичности экстракта мыльного корня проводили на крысах в течение 30 дней. В опытной группе не было отмечено ухудшения внешнего вида животных, их двигательной активности, снижения массы тела. Биохимические показатели плазмы крови крыс оставались в пределах нормы. После декапитации экспериментальных животных определяли массу внутренних органов, являющуюся высокоинформативным тестом при различных неблагоприятных воздействиях, а также проводили патогистологиче-ские исследования. Было установлено, что внутренние органы опытных животных не имели видимых изменений; достоверных отклонений массы внутренних органов и изменения их гистологического строения не наблюдалось. Полученные результаты позволили исключить токсическое действие водного экстракта корней культивированной мыльнянки махровой формы на организм экспериментальных животных в подостром опыте.

Результаты исследования влияния сапонинов культивированной мыльнянки на инфузорию Т. pyriformis свидетельствуют о том, что токсичность сапонинов имела концентрационную зависимость: при концентрации 10-5 мг/мл сапонины обладали токсичностью, поскольку гибель клеток наблюдалась в течение первых суток культивирования, в то время как при низких концентрациях (10-0,1 мкг/мл) проявлялся накопительный токсический эффект - 50%-я гибель клеток наступала в течение 3-4 сут. Медленное повреждение жизненных функ-

ций при высоких концентрациях (1 -5 мг/мл) указывает на слабую токсическую активность сапонинов по отношению к клеткам инфузории. Однако далее было установлено, что в водной среде с казеином (0,02%) или в присутствии белков питательной среды (пептон 1,0%; казеин 0,02%) сапонины теряли свою токсичность. При этом даже высокие концентрации сапонинов (1-5 мг/мл) не вызывали гибели клеток (рисунок 3).

Супси д Сутки £

♦ - 5 мг/мл; ■ - 1 мг/мл; А — 100 мкг/мл; х - 10 мкг/мл; ж - 1 мкг/мл; • — 0,1 мкг/мл; + - контроль (без внесения в культуру сапонинов)

Рисунок 3 — Влияние концентрации сапонинов мыльнянки на рост клеток культуры Т. pyriformis в присутствии казеина (А), белков питательной среды (Б)

Наблюдаемый эффект ингибирования токсичности, по-видимому, вызван взаимодействием сапонинов с присутствующими в системе белками, так как известна их способность образовывать прочные высокомолекулярные комплексы с казеином, стеринами и другими гидрофобными соединениями, что снижает токсичность сапонинов, обеспечивая их безопасность при пероральном применении (Francis at al., 2002; Gü^lü-Ostündag, Mazza, 2007). В присутствии питательной среды также не было обнаружено деформации клеток инфузории или изменения их морфологического строения.

По результатам исследований установлено, что экстракт из корней культивированной мыльнянки махровой формы относится к группе малотоксичных веществ. Отсутствие мутагенных свойств и потеря токсического действия на живую клетку в присутствии белка свидетельствуют о пищевой безопасности доминирующих сапонинов мыльнянки и подтверждают возможность их использования в качестве пищевых добавок при производстве продуктов питания.

Следующим этапом работы являлось установление структуры доминирующих сапонинов корней культивированной мыльнянки - тритерпеновых гликозидов. Для выделения полярных гликозидов была использована батарейная экстракция водой при t = 80"С в течение 40 мин. Согласно результатам об-ратнофазной ВЭЖХ в водном экстракте корней доминирующими являются два гликозида, содержание которых составляет 67% от суммы всех гликозидов (рисунок 4).

3 4 5 6 7 8 Время выходя, мин

Б

А Б

Рисунок 4 - Хроматограммы водного экстракта корней мыльнянки (А) и глико-зидов (Б) (ВЭЖХ, колонка «СЮ8С-18», подвижная фаза 30-60% СН3СЫ - 0,1% ТИА в Н20; В - 70% СН3ОН - 0,1% ТРА в Н20 1,0 мл/мин; Agelent 2100, США)

В результате дальнейшей очистки были выделены гликозиды, чистота которых подтверждена методом ТСХ (рисунок 5).

Методами масс-спектрометрии и ЯМР-спектроскопии установлено, что оба гликозида являются бидесмозидами квиллаевой кислоты, содержащими девять моносахаридных остатков, и различаются составом входящих моносахаридов. Гликозиды, несмотря на общие структурные фрагменты, отличаются строением углеводных цепей от доминирующего гликозида корней обычной формы растения - сапонариозида А. Так, помимо общих моносахаридов - фу-козы, хиновозы, ксилозы, галактозы и глюкуроновой кислоты в составе исследуемых гликозидов дополнительно обнаружены арабиноза и глюкоза.

Известно, что структура растительных сапонинов определяет широкий спектр их биологического и физиологического действия на организм человека (Сергеев и др., 2004; Matsuura, 2001; Gurfincel, Rao, 2003; Güílü-Üstündag, Mazza, 2007; Man et al., 2010; Tarn, Roner, 2011). Поэтому в последнее время сапонины приобретают особую привлекательность при производстве продуктов питания в качестве пищевых добавок, способствующих профилактике различных заболеваний, а также обладающих противомикробным и фунгицидным действием (Pat. CN 101361568; Pat. KR 20050045980; Fellenberg et al., 2011; Ta-mura et al., 2012; Zuniga et al., 2012).

В эксперименте in vivo изучали гиполипидемическое действие водных экстрактов культивированной мыльнянки (S. officinalis) махровой формы, методами in vitro - иммуностимулирующую активность доминирующих гликозидов корней. Так же исследовали антиокислительную и антирадикальную активность водных экстрактов, которые проявлялись за счет присутствующих в экстрактах корней фенольных соединений (1,0-1,5%).

А Б

Рисунок 5 - Хроматограммы водного экстракта корней мыльнянки (А) и гликозидов (Б) (ТСХ, 8огЬШ, Россия; система бутанол: метанол: уксусная кислота: вода—5 :6 :0,2 :1 об/об; проявление - серная кислота, I = 180°С)

Гиполипидемическое действие водных экстрактов культивированной мыльнянки и комплексного эмульгатора-стабилизатора изучали на группах крыс в течение трех недель в модели экспериментальной гиперлипопротеине-мии. Показано, что добавление сапонинсодержащих экстрактов и энтеросор-бентов в пищевой рацион животных с гиперлипопротеинемией оказывало благоприятное влияние на биохимические параметры сыворотки крови и морфологические показатели печени, а также способствовало повышению активности антирадикальной системы и нормализации показателей перекисного окисления липидов. Значительно улучшилось состояние липидного фона крови, которое проявилось в снижении содержания холестерина липопротеинов низкой плотности и увеличении уровня холестерина липопротеинов высокой плотности, что привело к снижению коэффициента атерогенности в 3,0-4,2 раза. В липид-ных экстрактах гомогенатов печени подопытных животных уменьшилось содержание диеновых конъюгатов (на 20,4%), малонового диальдегида (на 18%) и оснований Шиффа (на 19%); индекс интегральной антирадикальной активности достоверно увеличился на 29%.

При исследовании физиологического действия - иммуностимулирующей активности было выявлено дифференцированное влияние тритерпеновых гли-козидов корней мыльнянки на спонтанную индукцию цитокинов в культуре ин-тактных клеток периферической крови доноров, которое выражалось в стимулировании продукции цитокинов, секретируемых Тх1 типа (TNF-a, IL-6 и IL-IJ3 — противовоспалительные), коррелирующей с увеличением концентрации гли-козида в культуре, и в ингибировании провоспалитсльной продукции (INF-y и IL-4) независимо от концентрации гликозида (рисунок 6).

400

о" 350

I 300

§ 5 250

II 200

I 150

и 100

о

" 50 0

Контроль - продукция цитокинов в культуре клеток периферической крови, не обработанных сапонинами

Рисунок 6 - Влияние различных доз тритерпеновых гликозидов корней мыльнянки на индукцию цитокинов интактными клетками периферической крови

Усиление продукции цитокинов, секретируемых Тх1 типа, и результаты стимулирующего влияния сапонинов на созревание дендритных клеток свидетельствуют о преимущественной стимуляции иммунного ответа клеточного типа, что имеет важнейшее значение в реализации механизмов стимулирующего влияния сапонинов корней культивированной мыльнянки на факторы врожденного иммунитета.

Антирадикальную и антиокислительную активность экстрактов корней мыльнянки оценивали по их способности «гасить» радикал дифенилпикрилгид-

IL-1B

розила и тормозить реакцию термического окисления линетола. Установлено, что содержание активных веществ, способных «гасить» свободный радикал (в расчете на галловую кислоту) составило 4-10"3%, а содержание веществ, способных предотвращать окисление липидов, в пересчете на кверцетин — 6,3-10" 3%. Добавление в исследуемую среду этилацетатного линетола экстракта мыльнянки снижало начальную скорость окисления липидов в 2,5-3 раза.

На основании экспериментальных данных установлен иммуномодули-рующий дозозависимый эффект тритерпеновых гликозидов культивированной мыльнянки в отношении продукции основных про- и противовоспалительных цитокинов, а также гиполипидемическое действие, антирадикальная и антиок-сидантная активность водных экстрактов корней мыльнянки, что позволяет рекомендовать их к использованию в производстве функциональных продуктов питания и обосновывает возможность применения в качестве натуральных пищевых добавок для увеличения сроков хранения продуктов.

Физико-химические свойства сапонинсодержащих экстрактов из корней культивированной мыльнянки (S. officinalis) оценивали по показателям, характеризующим эффективность поверхностно-активных веществ: поверхностной (межфазной) активности и критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Исследовали также пенообразующие, эмульгирующие свойства и со-любилизационную емкость экстрактов.

Поверхностную активность экстрактов определяли методом подсчета капель (Практикум по коллоидной..., 2005), ККМ - методом флуоресцентных зондов, основанным на встраивании флуоресцирующей метки (ANS — 8-анилиннафтолсульфокислоты) в образованные мицеллы (Добрецов, Владимиров, 1980).

Изотерма поверхностного натяжения представлена на рисунке 7, влияние концентрации сухих веществ экстракта корней мыльнянки на встраивание зон-

Кищстщдам эюпрага, 1-й С, •/. Концентрация экстр акта, мг/мл

Рисунок 7 - Изотерма поверхностного Рисунок 8 - Величина ККМ

натяжения экстракта корней экстракта корней мыльнянки

мыльнянки

Характер кривой поверхностного натяжения свидетельствует о высокой межфазной активности экстракта корней мыльнянки, так как наблюдается резкое снижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз в области на-

чальных концентраций, а в дальнейшем - с увеличением концентрации - минимальное снижение поверхностного натяжения до величины 55-58 мН/м. Наблюдаемая зависимость - переход через минимум, по-видимому, обусловлена присутствием незначительных концентраций сапонинов, обладающих более высокой степенью связывания с межфазной поверхностью, что было показано методом капиллярного электрофореза — сапонины корней мыльнянки представляют собой сложную гетерогенную смесь веществ, отличающихся различной степенью полярности. Возрастание флуоресценции, свидетельствующее о начале формирования мицелл в водном экстракте, наблюдалось при концентрации 1,24 мг/мл. Наклон кривых флуоресценции, определяемый количеством включенного зонда, указывает на способность сапонинов корней мыльнянки махровой формы образовывать мицеллы высокой степени гидрофобности.

Результаты исследования пенообразующих свойств по показателям пено-образующей способности и устойчивости пены в зависимости от концентрации сухих веществ в экстрактах мыльнянки представлены на рисунке 9.

<50 ■

а1» 400 ■

350 '

1 = зсо •

250 -

2СС •

4 <5 8 10 12 МЗСХ'ЕЗЛ' ДОЛЯ С?УЯХ ЙЛВ, °

Массовая дот еухях веществ, %

Рисунок 9 - Зависимость пенообразующей способности (А) и устойчивости пены (Б) от концентрации сухих веществ в водных экстрактах корней мыльнянки

Установлено, что экстракты способны образовывать обильную пену, высота и стабильность которой находится в линейной зависимости до определенных значений сухих веществ - 10-12%, свыше которых происходит «гашение» пены; пенообразующая способность экстракта при этом составила 450-480%; устойчивость пены достигла 100%.

Изучение влияния основных технологических факторов производства — скорости оборотов и времени взбивания на пенообразующие свойства экстрактов мыльного корня показало, что они проявляли наибольшие пенообразующие свойства при скорости гомогенизации 600 об/мин; образование обильной и устойчивой пены наблюдалось в течение 10-25 мин.

Исследование эмульгирующих свойств экстрактов свидетельствует о том, что они образуют мелкодисперсные и однородные эмульсии со средним размером частиц 4-9 мкм, стойкость которых линейно возрастала с увеличением массовой доли сухих веществ (рисунок 10). Максимальное значение стойкости эмульсии (95-100%) соответствовало экстрактам с массовой долей сухих веществ от 6 до 8%. Точка инверсии также находилась в пропорциональной зависимости от массовой доли сухих веществ (рисунок 11).

к

В loo -\ 80

б 60--1-1-т-т-т-т-,-т-1-т-I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Массоваядоля сухих веществ, %

Рисунок 10 - Зависимость стойкости

эмульсий от концентрации сухих веществ в водных экстрактах корней мыльнянки

Для определения солюбилизационной емкости экстрактов корней мыльнянки была изучена кинетика равновесного растворения гидрофобного красителя («Судан III», Индия) в мицеллярных растворах сапонинов мыльнянки, концентрацию которого определяли по оптической плотности раствора при

Характер изотермы солюби-лизации свидетельствует о том, что начало растворения красителя наблюдается при концентрации экстракта выше значения 1,24 мг/мл — величины критической концентрации мицеллообразова-ния, установленной нами для экстракта корней культивированной мыльнянки махровой формы. Дальнейшее повышение концентрации сухих веществ экстракта до 5% приводит к линейному увеличению растворимости красителя, что обусловлено, по-видимому, возрастанием степени агрегации образованных сапонинами мицелл; при более высоких концентрациях солюби-лизационная способность мицелл снижалась.

Результаты изучения динамики равновесного растворения гидрофобного красителя свидетельствуют о том, что процесс солюбилизации мицеллами сапонинов является длительным — 48 ч при температуре 24°С. Поэтому была исследована возможность ускорения данного процесса с помощью температуры и ультразвукового воздействия (рисунок 13).

Массоваядоля сухих веществ, %

Рисунок 11 — Точка инверсии водных экстрактов корней мыльнянки

длине волны 540 нм (рисунок 12).

Массовая доля сухих веществ, %

Рисунок 12 - Изотерма солюбилизации гидрофобного красителя в мицеллах сапонинов корней мыльнянки

■ - 24°С, А- 37°С, ♦ - 50°С, X - 70°С, Ж - 80°С, • - ультразвук

Рисунок 13 - Влияние температуры

и ультразвука на растворение гидрофобного красителя в мицеллах сапонинов корней мыльнянки

" 2,5

е

0 о

1

§ 1,5

О

я

i 3

о

12 3 4

Бремя, ч

Из представленных данных следует, что воздействие ультразвуковых колебаний (ультразвуковая ванна ГРАД 40-35, частота 35 КГц, Россия) сопровождается наиболее существенным изменением солюбилизационной эффективности сапонинов, поскольку оно приводит к значительному сокращению времени достижения солюбилизационно-го равновесия (до 3 ч) и максимальному увеличению солюбилизационной емкости сапонинов (в 13 раз) по сравнению с солю-билизацией при температуре 24°С. При повышении темпера-

туры до 50°С характер растворения красителя практически не меняется; при температурах 70 и 80°С наблюдается увеличение солюбилизационной емкости мицелл сапонинов в 3 и 7 раз по сравнению с температурой 24°С, что, по-видимому, связано с увеличением агрегационного числа образованных мицелл. Однако длительное воздействие высоких температур приводит к снижению растворения красителя, что обусловлено структурным изменением мицелляр-ных агрегатов сапонинов при высоких температурах. Полученные результаты согласуются с литературными данными о том, что размер мицелл структурно родственных сапонинов коры дерева Quillaja saponaria незначительно изменяется с повышением температуры от 24 до 40°С, так как гидродинамический радиус мицелл увеличивается с 3,4 до 5,8 нм (Mitra, Dungan, 1997).

В результате проведенных исследований показаны выраженные поверхностно-активные и технологические свойства водных сапонинсодержащих экстрактов культивированной мыльнянки (S. officinalis) махровой формы. Доказано, что сапонины корней проявляют характерную для всех поверхностно-активных веществ линейную зависимость пенообразующих, эмульгирующих свойств и растворимости гидрофобного ингредиента от концентрации сухих веществ. Экспериментально установлено, что наиболее выраженные поверхностно-активные свойства проявляют экстракты при следующих концентрациях сухих веществ: 10-12% (пенообразующие свойства); 6-8% (эмульгирующие свойства); 5% (солюбилизирующая способность).

В главе 4 представлены научно-практические основы технологии сапонинсодержащих экстрактов из корней культивированной мыльнянки, обеспечивающей максимальное извлечение сапонинов с сохранением их технологических свойств.

На данном этапе работы было необходимо определить рациональные параметры технологии гидромеханической обработки и сушки корней, экстракции сапонинов и консервирования экстрактов с целью получения высоко-

эффективных пищевых добавок длительного срока хранения - концентрированного и сухого экстрактов.

Высокая степень разветвленности корней, обусловленная ботаническими особенностями (наличие множества мелких боковых отростков длиной от 10 до 35 см, а также большой разброс диаметров корней (1-10 мм)) создают определенные трудности при реализации технологических процессов их обработки, заключающиеся в необходимости удаления из межкорневого пространства большого количества грунта, содержащего гнилостную микрофлору, а также увеличения площади контакта, необходимой для оптимизации массообменных процессов.

Для увеличения эффективности сушки корней и процесса экстрагирования проведены исследования влияния диаметра (1-10 мм) и длины (5, 10, 15 мм) корней мыльнянки на величину удельной площади поверхности. В результате установлено, что оптимальный размер частиц корней диаметром от 1 до 5 мм составил 5 мм; корни диаметром свыше 5 мм целесообразно подвергать дроблению, что позволит в 2,1 раза увеличить развитую поверхность контакта сырья с сушильным агентом или экстрагентом.

На основании полученных данных разработана инженерная установка для гидромеханической обработки корней (патент РФ на полезную модель № 64746), предусматривающая стадии многократного их промывания от балластных веществ (грунта и др.) водой (температура 45°С; гидромодуль вода : корни — 4 : 1), измельчение корней (в зависимости от диаметра) на разработанном нами дисковом измельчителе (патент РФ на полезную модель № 100734) или вальцовой дробилке до заданного размера и удаление поверхностной влаги на наклонном сетчатом транспортере.

Следующим этапом работы являлось определение рациональных режимов сушки корней, предусматривающих получение сухого сырья, сохраняющего исходные химический состав и свойства, а также обладающего способностью к длительному хранению без потери товарного качества.

Учитывая климатические особенности Приморского края России, осуществлять сушку корней культивированной мыльнянки в естественных условиях (на открытом воздухе) не целесообразно. Для интенсификации процесса сушки использовали модернизированную экономичную сушильную установку конвективного типа «Конвекс-1», 28/220 (Россия), в которой предусмотрено интенсивное зигзагообразное принудительное циркулирование сушильного агента (нагретый воздух) относительно продукта (метод активного вентилирования).

В процессе сушки изучали влияние температуры и скорости сушильного агента, а также степени измельчения сырья на процесс обезвоживания корней (до достижения влажности не более 10%). Температуру сушильного агента варьировали в пределах от 47,2 до 140°С при мощности нагревательных элементов от 1,2 до 3,2 кВт, при этом температура мокрого термометра на каждом режиме температур находилась в интервалах от 24 до 46°С, температура воздуха до калорифера регистрировалась от 15,6 до 26,8°С, скорость сушильного агента составляла 1,09-1,45 м/с, начальная влажность корней — 72%, высота насыпного слоя сырья не превышала 10 мм.

Показано, что дробление сырья сокращало время сушки в 2 раза, так как с увеличением площади контакта кусочков с сушильным агентом возрастало количество удаленной влаги, а испарение происходило также с поверхности более доступного для нагретого воздуха стержня корня. Время сушки, хотя и зависит от скорости сушильного агента, но не растет с ее увеличением безгранично, при этом наблюдается экстремум при скорости сушильного агента 1,26 м/с, выше которого скорость сушки корней начинает падать, а время сушки — увеличиваться незначительно. На основании данных результатов исследований оптимальной была принята скорость воздуха 1,26 м/с при максимальной температуре сушильного агента.

Для определения оптимальных параметров процесса сушки на основании полученных эмпирических данных с использованием программы МаШСАБ построены две математические модели, визуальные отображения которых представлены на рисунке 14.

Рисунок 14 - Зависимость параметров сушки корней культивированной

мыльнянки (А - дробленые, Б - резаные) от скорости и температуры воздушного потока

Математические модели конвективной сушки корней выражаются в виде полиноминальных уравнений третьей (1) и четвертой (2) степени:

г(х,у) = -24,565ху2 +615,173у3- 524,627у2- 505,834у + (1)

+ 31,632ху + 0,18х2у + 16,033х - 0,478х2 +1,028-10-'х3; т(х,у) = -411,228ху2- 7,094-10'у' + 5,555-10"у2-8,062-10"у + (2)

+322,627ху + 4,63х2у + 1,353-10'х - 19,582х2 +0,052х5.

Данные математические модели позволяют выбрать рациональные режимы сушки корней в пределах границ применимости при изменении технологических параметров.

Экспериментально установлены выраженные технологические свойства водных экстрактов, полученных из высушенных в установке конвективного типа корней мыльнянки: пенообразующая способность составила 450%, эмульгирующая способность — 12,3-12,6 ед., стойкость эмульсии и устойчивость пены — 100%. Следовательно, конвективная сушка не вызывает существенных струк-

турных изменений сапонинов корней мыльнянки, что позволило восстановить их свойства при последующем обводнении.

Процесс извлечения сапонинов из мыльного корня (экстрагирование водой) изучали с помощью двух методов: статического — метод настойной экстракции и динамического - батарейной экстракции. Установлено, что при настойной экстракции (варка при повышенной температуре) полнота извлечения сапонинов из сухих корней наступала в течение 3 ч при гидромодуле сырьё : вода —1:8; максимальный выход растворимых сухих веществ при рациональных параметрах экстракции составил 24%.

Для интенсификации экстрагирования исследовали диффузионные процессы, происходящие при батарейной экстракции высушенных методом активного вентилирования корней культивированной мыльнянки (содержание влаги 8,2%). Предварительные эксперименты показали, что максимальных выход сапонинов в экстракт наступает на второй стадии экстрагирования, и дальнейший процесс обработки корней мыльнянки экономически нецелесообразен. На основании полученных данных при исследовании процесса батарейной экстракции корни мыльнянки подвергали только двукратной экстракции, получая при этом экстракты первой и второй фракций, различающиеся по содержанию сапонинов и балластных веществ.

При батарейном экстрагировании использовали 5 перколяторов при общем гидромодуле с учетом замачивания сырьё : вода - 1 : 7,5. Корни для предварительного замачивания (в течение 30 мин) одновременно загружали во все батареи равными долями и заливали горячей водой (1 = 87-90°С) при соотношении сырьё : вода —1:3. Оставшееся количество экстрагента добавляли в первую батарею и проводили экстракцию корней (I = 100°С; т = 10 мин) при перемешивании; концентрация сухих веществ в экстракте составила 5%. Полученный экстракт поочередно направляли в последующие батареи; концентрация сухих веществ в экстрактах в каждой последующей батарее возрастала на 1%. Вторичное экстрагирование сырья проводили аналогично, но без стадии замачивания. В таблице 3 представлена характеристика различных фракций, полученных при батарейной экстракции корней мыльнянки махровой формы.

Таблица 3 - Характеристика различных фракций, полученных из корней культивированной мыльнянки при батарейной экстракции_

Характеристика экстракта Батарейная экстракция

фракция 1 фракция 2

Выход экстракта, % 38,4 35,0

Массовая доля растворимых сухих веществ, % 9 5

Выход растворимых сухих веществ, % 32,7 9,3

Время экстрагирования, мин 80 50

Установлено, что батарейная экстракция имеет преимущества перед настаиванием по выходу экстрактивных веществ (в расчете на массу сухого корня) и времени технологического процесса при практически одинаковом гидромодуле (80 и 180 мин соответственно).

В таблице 4 представлена сравнительная характеристика химического состава и технологических свойств экстрактов корней, полученных при различных видах экстракции.

Таблица 4 - Сравнительная характеристика экстрактов корней культивированной мыльнянки, полученных методами батарейной и настойной экстракции

Характеристика экстракта Батарейная экстракция Экстракт, полученный методом настаивания

фракция 1 фракция 2

Содержание сапонинов (в пересчете на сухие вещества), % 72,6 43,1 72,1

Содержание полисахаридов (в пересчете на сухие вещества), % 4,6 21,2 8,2

Пенообразующая способность, % 500 280 380

Устойчивость пены,% 100 78 100

Эмульгирующая способность, ед. 17,3 9,0 11,4

Точка инверсии, мл 138 88 85

Стойкость эмульсии, % 100 90 100

Показано, что для первой фракции при батарейной экстракции корней характерно самое высокое содержание сапонинов и низкое полисахаридов, что обуславливает её более выраженные технологические свойства по сравнению со второй фракцией и экстрактом, полученным методом настаивания. Вторую фракцию экстракта можно предварительно смешивать с первой с целью улучшения её свойств (пенообразующая способность — 380%; устойчивость пены -94%; эмульгирующая способность - 12,1 ед.; стойкость эмульсии - 98%) и использовать в качестве пенообразователей и эмульгаторов. Более низкие технологические свойства настойного экстракта связаны, по-видимому, с повышенным содержанием полисахаридов (8,2%) и некоторым отрицательным влиянием высоких температур на действующие вещества корней. Однако для этого экстракта характерны высокие значения показателей устойчивости пены (100%) и стойкости эмульсии (100%), поэтому он также может быть использован в пищевой промышленности в качестве пищевых поверхностно-активных веществ.

Возможность концентрирования экстрактов корней мыльнянки изучали методом нанофильтрации на мембранной установке ЯОСБ-б (Россия), минимальный размер пор мембран составлял 5-10 А (0,5-1 нм). Установлено, что концентрирование при давлении 5,2 кг/см2 в течение 62 мин приводит к получению концентрата с массовой долей растворимых сухих веществ 26%, в то время как дальнейшее повышение давления позволяет увеличить массовую долю растворимых сухих веществ до 50%.

По результатам исследований разработана установка, позволяющая осуществлять процесс экстрагирования корней культивированной мыльнянки и дальнейшее концентрирование сапонинсодержащего экстракта с возможностью гибкого перехода от одного вида экстракции (настойной экстракции) к другому (батарейной экстракции) (новизна технических решений подтверждена патентами РФ на полезные модели № 62539 и № 64925).

Так как обезвоживание является одним из наиболее распространенных методов длительного сохранения пищевых продуктов, была разработана конвективная сушилка распылительного типа, предназначенная для сушки концентрата из сапонинсодержащего экстракта корней мыльнянки (до влажности не более 10%) в условиях активного вентилирования с использованием контактных наполнителей из инертного материала. Данная установка позволила улучшить качественные характеристики производимого продукта (патент РФ на полезную модель № 73059).

Экспериментально обоснованные технологические режимы обработки корней легли в основу установки для комплексной переработки корней культивированной мыльнянки (патент РФ на полезную модель № 69760), состоящей из отдельных, связанных между собой периодически действующих аппаратов, работающей по замкнутому безотходному экологически чистому технологическому циклу и позволяющей гибко управлять процессами гидромеханической обработки, сушки и экстрагирования корней, концентрирования и сушки экстрактов с максимальным извлечением сапонинов. При этом получен комплекс продуктов с необходимыми технологическими характеристиками и свойствами, в том числе сапонинсодержащие пищевые добавки (концентрированный и сухой экстракты).

Товароведную оценку качества сапонинсодержащих пищевых добавок проводили по комплексу показателей качества.

Характеристика органолептических и физико-химических показателей экстрактов представлена в таблице 5. Установлено, что сапонинсодержащие пищевые добавки из корней культивированной мыльнянки (S. officinalis) махровой формы, полученные с учетом обоснованных нами технологических решений, имеют высокие значения показателей пенообразующей и эмульгирующей способности, устойчивости пены и стойкости эмульсии. Срок хранения консервированных экстрактов составил 12 мес в герметичной упаковке в вентилируемых помещениях при температуре не ниже 0°С и не выше +35°С и относительной влажности воздуха не более 60%.

На основании результатов исследований утверждена нормативная документация (ТУ, СТО, ТИ), получены свидетельства о государственной регистрации пищевых добавок, выпущены опытные партии. Документально подтверждено их соответствие требованиям Технических регламентов Таможенного союза: «О безопасности пищевой продукции» (TP ТС 021/2011), «Пищевая продукция в части ее маркировки» (TP ТС 022/2011) и «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» (TP ТС 029/2012).

В главе 5 представлены принципиальные технологии пищевых продуктов с агрегативно-неустойчивой структурой с использованием сапонинсодержащих пищевых добавок из корней культивированной мыльнянки в качестве эмульгаторов (эмульсионная продукция), пенообразователей (сбивные кондитерские изделия) и солюбилизаторов (безалкогольные ароматизированные напитки).

Таблица 5 - Органолептические и физико-химические показатели сапонинсо-держащих пищевых добавок из корней культивированной мыльнянки махровой формы___

Показатель Концентрированный экстракт, полученный методом нанофильтрации Сухой экстракт, полученный методом распылительной сушки

Органолептические показатели

Внешний вид Вязкая прозрачная жидкость Однородный порошок

Запах Травянистый, свойственный аромату мыльного корня

Цвет Равномерный, красно-коричневый Светло-коричневый

Физико-химические показатели

Массовая доля сухих веществ, % 45,0 91,5

Плотность, г/см"1 (1 = 20°С) 1,02 -

Растворимость в воде, % - 90,0

Активная кислотность (рН) 5,2 5,5

Пенообразующая способность*, % 500 480

Устойчивость пены*, % 100 99,7

Эмульгирующая способность, в единицах объема масла на одну единицу объёма экстракта* 17,3 16,3

Стойкость эмульсии *, % 100 99,5

* Для экстракта с массовой долей сухих веществ 7%.

В зависимости от вида продукта в рецептурах использовали 5-7%-й экстракт в концентрации не более 1-3% (об/вес) соответственно и 12%-й в концентрации от 0,1 до 0,25% (об/вес), что не превышает концентраций, соответствующих допустимой норме экстракта A. gypsophiloides, разрешенного в качестве классического пенообразователя при производстве халвы (ГОСТ 6502), и экстракта сапонинов коры дерева Q. saponaria, получившего в США статус «полностью безопасного» - Generally recognized as safe (GRAS) при использовании его в производстве безалкогольных напитков (U.S. Food and Drug..., 2003, 2005).

Перед использованием в технологиях новых продуктов питания предусматривается разведение сапонинсодержащих добавок (концентрированный или сухой экстракт) водой при t = 20-25°С, тщательное перемешивание до однородной консистенции в течение 10-15 мин с последующим фильтрованием раствора для удаления взвесей и осадка.

Ассортимент разработанной эмульсионной продукции включает:

— соусы майонезные низкокалорийные с использованием комплексного эмульгатора-стабилизатора и ферментативного белкового гидролизата из мантии гребешка приморского (Patinopectenyessoensis) (массовая доля жира 32%) -майонезно-белковый, майонезно-белковый с горчицей;

- соусы майонезные низкокалорийные «Здоровье» (массовая доля жира 20%) - с ксантановой камедью, с карбоксиметилцеллюлозой, со смешанным стабилизатором MSC-635 (Х-каррапшан + ксантановая камедь), Со LTD, Ю. Корея;

- пасты эмульсионные (массовая доля жира 40%) - закусочные (с молоками лососевых рыб, с баклажанами) и десертные (шоколадно-ореховая, сли-вочно-ореховая и фруктово-овощная);

— кремы кондитерские (массовая доля жира 40%) — «Лакомка» (с сиропом «Шарлотт»), «Сладкоежка» (с полуфабрикатом «Заварной»), «Фантазия» (с сиропом «Гляссе»).

Для определения рационального содержания стабилизаторов и наполнителей в различных видах эмульсионной продукции были проведены эксперименты - изучены вязкостные свойства модельных систем на программируемом вискозиметре Брукфильда БУ-Н+РКО (США). Показано, что карбоксиметил-целлюлоза и МЭС-бЗб способны образовывать эмульсии в диапазоне вязкости от 5 до 16 Па с, в отличие от них ксантановая камедь образует менее вязкие эмульсии - их эффективная вязкость находится в пределах от 1 до 2 Пас. При значениях вязкости от 130 до 135 Па с эмульсии сохраняли стабильность и имели пастообразную консистенцию; при значениях вязкости от 30 до 34 Па-с -кремообразную консистенцию. На основании полученных данных установлено, что в рецептурах низкокалорийных эмульсий целесообразно для производства соусов майонезных «Здоровье» с жидкой текучей консистенцией использовать ксантановую камедь (массовая доля 0,5%), со сметанообразной — М8С-635 (0,6%); с обволакивающей - карбоксиметилцеллюлозу (0,6%); для соусов с белковым гидролизатом - ламиналь (12%). Для рецептур эмульсионных паст и кремов кондитерских установлен следующий диапазон пищевых ингредиентов: ламиналь - 6-12%, сиропы «Шарлот» - 20-40% или «Гляссе» - 20-35%, полуфабрикат «Заварной» - 20-40%, молоки дальневосточных лососевых рыб - 3545%, баклажаны - 40-50%, плодово-ягодные наполнители - 10-30%.

Технологическая схема получения эмульсионных продуктов предусматривает наличие следующих основных этапов: подготовка растительного эмульгатора (разведение до содержания сухих веществ 7%); приготовление стабилизаторов, наполнителей (варка, обжаривание, гомогенизация с последующей пастеризацией при I = 80-90°С в течение 2-3 мин); приготовление гидролизита из мантии морского гребешка с помощью ферментного препарата Декозим-№ (Со ЬТО, Ю. Корея); подготовка вкусо-ароматических компонентов; купажирование растительных масел; получение жировой эмульсии (гомогенизация при скорости 3000 об/мин); её стабилизация и тщательное перемешивание входящих ингредиентов (при скорости 600 об/мин); упаковка, маркировка, хранение.

Ассортимент разработанных сбивных кондитерских изделий включает зефир, пастилу и молочно-сбивные массы для конфет типа «Птичье молоко».

Для получения новых сбивных кондитерских изделий высокого качества, соответствующих требованиям ГОСТ 4570, ГОСТ 6441, изучали влияние экстрактов из корней мыльнянки (с массовой долей сухих веществ 12%) в различных концентрациях (для пастилы - от 0,05 до 0,15 кг/т, для зефира - от 0,2 до 0,35 кг/т и для молочно-сбивных масс - от 0,15 до 0,25 кг/т в пересчете на сухие вещества) на плотность готового продукта и его органолептические свойства. Установлено, что для получения продукции с показателями плотности, соот-

ветствующими традиционным изделиям (с пенообразователем - белком куриного яйца), концентрация растительного пенообразователя (экстракта мыльнянки) в рецептурах должна составлять: 0,1 кг/т для пастилы; 0,25 кг/т для зефира; 0,2 кг/т для молочно-сбивных масс для конфет типа «Птичье молоко».

Технологическая схема получения пастельных изделий предусматривает наличие следующих основных операций: подготовка и сбивание растительного пенообразователя в течение 10 мин при скорости гомогенизации 600 об/мин до получения устойчивой пены; дальнейшее сбивание с яблочным пюре (содержание сухих веществ 57-59%); смешивание с агаро-сахаро-паточным сиропом (при температуре 60-65°С) в течение 3-4 мин до равномерного распределения компонентов; формование, выстойка и подсушка. Для получения молочно-сбивных масс для конфет типа «Птичье молоко» сапонинсодержащий экстракт взбивали с агаро-сахаро-паточным сиропом в течение 10 мин при скорости гомогенизации 600 об/мин до получения однородной пышной массы; соединяли её со сбивной массой кремообразной консистенции, полученной из сливочного масла и сгущенного молока; добавляли вкусовые и ароматические вещества согласно рецептуре, перемешивали в течение 2-3 мин; затем направляли на формование и выстойку, упаковку и маркировку.

Разработку рецептур безалкогольных ароматизированных напитков проводили в соответствии с требованиями действующей нормативной документации (ГОСТ 28188, Сборник технологических инструкций..., 1990). На основании изучения физиологического действия дикорастущих растений были разработаны три растительные композиции, водные экстракты которых явились основой в составах безалкогольных напитков, оказывающих направленное оздо-равливающее действие на сердечно-сосудистую, мочевыделительную и иммунную системы организма человека (таблица 6).

Таблица 6 - Состав композиций растительного сырья, используемого для производства безалкогольных напитков, и их воздействие на организм человека

Композиция 1 (для сердечно-сосудистой системы), % Композиция 2 (для мочевыделительной системы), % Композиция 3 (для укрепления иммунитета), %

Боярышник (плоды) — 60,6 Шиповник (плоды) — 65,6 Смородина черная (лист) - 50,0

Клюква (ягоды) - 18,1 Тысячелистник (лист) - 9,4 Гибискус (цветки) - 20,0

Мелисса (лист) - 15,2 Толокнянка (лист) - 9,4 Эхинацея (трава) - 30,0

Душица (лист) - 6,1 Мята перечная (лист) - 15,6 -

Воздействие на организм человека (Пилат, Иванов, 2002)

Антиоксидантное, антира-дикапьное, капилляроук-репляющее действие, нормализация холестеринового обмена Бактерицидная, противовирусная активность, диуретическое действие Антибактериальное, гипотензивное, спазмолитическое, антимикробное, иммуномодули-рующее действие

Поскольку растительные дикоросы содержат значительные концентрации природных антиоксидантов, обладающих выраженным лечебно-профилактическим эффектом, изучали возможные проявления синергизма и антагонизма

антиоксидантного действия биологически активных веществ растений и композиций из них. Содержание антиоксидантов во всех разработанных композициях оказалось значительно выше, чем в каждом отдельном растении (таблица 7).

Таблица 7 - Содержание антиоксидантов в индивидуальных растениях и композициях из них, мг/г по галловой кислоте_

Композиция Ингредиенты Содержание антиоксидантов

в растениях в композициях

№ 1 Боярышник (плоды) 0,8 20,7

Мелисса (лист) 14,0

Душица (лист) 12,3

Клюква (ягоды) 8,8

№2 Шиповник (плоды) 7,2 21,5

Тысячелистник (лист) 0,6

Мята перечная (лист) 10,5

Толокнянка(лист) 14,5

№3 Смородина черная (лист) 17,2 50,9

Гибискус(цветки) 6,6

Эхинацея (трава) 9,0

На основе растительных экстрактов разработан ассортимент и технологическая схема безалкогольных ароматизированных напитков: «Ритм» (композиция № 1); «Водолей» (композиция № 2); «Крепкий орешек» (композиция № 3).

Так как в основе создания безалкогольных ароматизированных напитков лежит способность экстракта сапонинов корней мыльнянки (с содержанием сухих веществ 5%) солюбилизировать натуральные гидрофобные ингредиенты -эфирные масла, необходимо было исследовать кинетику солюбилизации различных пищевых эфирных масел (1 = 25°С; рН 7,0) (рисунок 15).

Результаты показали, что процесс солюбилизации зависит от способа получения масла - для равновесного растворения масла лимона, полученного методом прессования (холодного отжима) и содержащего примесные органические кислоты, требуется значительно больше времени (30 ч), чем для масел мяты и герани, полученных методом дистилляции (возгонки паром) -24 ч. Исследование влияния рН среды на время насыщения эфирных масел представлено на рисунке 16.

12 24 36

* Время, ч

—•—Маслогерани —■—Маслолимона —*—Масломяты

Рисунок 15 - Кинетика солюбилизации

пищевых эфирных масел в водных растворах сапонинов корней мыльнянки

Я }

6 I

8-3 § 2 18

18 24 30 36

13 11 -9 -

30 36 Время, ч

-рН7 4 -рН4 0

Рисунок 16 - Влияние рН-среды на солюбилизационную емкость экстрактов корней мыльнянки по отношению к пищевым эфирным маслам: А - масло герани; Б - масло лимона; В - масло мяты

Как видно, солюбилизационная емкость экстрактов корней мыльнянки находится в определенной зависимости от рН-среды, причем для каждого типа масла просматривается индивидуальная закономерность, по-видимому, обусловленная химической структурой доминирующих компонентов эфирных масел. Так, максимальное растворение масла герани, основными компонентами которого являются спирты, наблюдается в нейтральной среде (рН 7,4); масло лимона, содержащее смесь нейтральных терпенов, хорошо растворяется в нейтральной и кислой средах, а масло мяты, содержащее значительные концентрации органических кислот и их эфиров, растворяется в воде и нейтральной среде. Установлено, что сапонинсодержащий экстракт проявляет самый высокий солюбилизационный потенциал по отношению к маслу герани.

Наступление равновесного растворения эфирного масла достигается в течение 12-24 ч, что вносит определенные трудности в предлагаемую технологию напитков. Длительность процесса солюбилизации удается сократить за счет высокой солюбилизационной емкости экстракта, которая в зависимости от типа масла составляет 0,1-0,2 мл/г сухого вещества. Для введения рекомендуемых согласно органолептическим показателям (вкус и запах) концентраций эфирных масел - 2-4 мл на 1 ООО л напитка (Сборник технологических инструкций..., 1990), солюбилизацию рекомендуется проводить в течение 60-90 мин. Процесс солюбилизации можно ускорить с помощью двух подходов, широко используемых для данной цели: ультразвукового воздействия, позволяющего сократить процесс солюбилизации до 10-15 мин и проведения процесса солюбилизации при повышенной температуре, поскольку нагревание до 70-75°С в три раза сокращает время солюбилизации.

Технологическая схема производства ароматизированных безалкогольных напитков предусматривает следующие операции: подготовка солюбилизи-рующего агента (разведение до содержания сухих веществ 5%), приготовление экстрактов дикоросов (настаивание при I = 90-100°С; т = 10-15 мин; гидромодуль сырьё : вода —1:5); солюбилизацию эфирных масел мицеллами сапонинов (перемешивание при I = 70-75°С; т = 25-30 мин; скорость 600 об/мин), смешивание входящих в рецептуру ингредиентов, розлив в потребительскую тару, маркировка и хранение.

В главе 6 представлена комплексная оценка потребительских свойств функциональных пищевых продуктов с использованием сапонинсодержащих добавок из корней культивированной мыльнянки. Оценку качества проводили по орга-нолептическим, физико-химическим показателям и показателям безопасности.

Установлено, что все образцы эмульсионной продукции имели привлекательный внешний вид, без признаков расслоения; консистенцию от однородной сметанообразной и густой сметанообразной, обволакивающей (для соусов май-онезных) до вязкой, пластичной, нежной (для паст эмульсионных) и кремооб-разной пышной (для кремов кондитерских); вкус и запах были выраженными, приятными, соответствующими входящим в рецептуру ингредиентам, без посторонних привкусов и запахов. Профилограммы внешнего вида и консистенции контрольных (с эмульгатором - желтком куриного яйца) и новых эмульсий представлены на рисунке 17.

Использование высокоэффективного сапонинсодержащего эмульгатора, подобранные сочетания стабилизаторов и наполнителей, а также исключение сливочного масла из рецептур кондитерских кремов позволили получить ассортимент низкокалорийных изделий, что является важным критерием при создании функциональных продуктов питания. Наименее калорийными являются соусы майо-незные «Здоровье» (массовая доля жира 21,6-21,9%), их энергетическая ценность составляет 196,7-199,4 ккал. Наиболее калорийными (524,2-532,9 ккал) являются пасты эмульсионные десертные (шоколадно-ореховая и сливочно-ореховая), что обусловлено значительным содержанием жиров в используемом сырье.

Для обеспечения оптимальных для функциональных продуктов питания соотношений полиненасыщенных жирных кислот в качестве наполнителей были использованы ядра кедрового ореха и молоки дальневосточных лососевых рыб, в качестве жировой основы - купажированные растительные масла с соотношением полиненасыщенных жирных кислот со-6 : со-3 семейств от 12 : 1 до 5:1, что соответствует рекомендуемым нормам: 10:1- для здорового питания; 5:1- для диетических продуктов (Тутельян, 2009). За счет введения в рецептуры эмульсионных соусов ферментативного гидролизата из мантии гребешка приморского отмечено высокое содержание белковых веществ (11,612%), в том числе незаменимых аминокислот, выполняющих важнейшие физиологические функции в организме человека. Значительное содержание белка характерно и для эмульсионных паст: ореховых (5,1%), из молок лососевых рыб (14,1%). Соотношение в новых эмульсиях физиологических партнеров Са, и Р, необходимых для регуляции обменных процессов, приближены к оптимальным, рекомендуемым - 1 : 1,5: 0,5-0,75 (Пилат, Иванов, 2002).

ОДНОРОДНЫЙ

сметанообразная

пластичная

"пастообразная

- " майонезно-белконый

— майонезно-&глкош1й с горчицей ••• сМЗС

— сКМЦ • сКК

— контр ОЛЬ с КК

-Паста из баклажанов

---Паста из молок

- • -Пастыореховые

— — Шсга фрукгово-овощная

ОДНОРОДНЫЙ

кремообразная!

пластичная

'фантазия" - -

— — 'Сладкоежка" — • - Контроль'фантазия"

Рисунок 17 - Профилограммы внешнего вида (прописные буквы) и консистенции (строчные буквы) аналогов и новых эмульсионных продуктов: низкокалорийные соусы майонезные (А), пасты эмульсионные (Б), кремы кондитерские (В)

За счет присутствия в рецептурах биогеля ламиналь пасты и кремы «Фантазия» в количестве 10-15 г удовлетворяют суточную потребность организма в йоде. Содержание в 100 г кремов таких минеральных элементов, как железо и цинк, удовлетворяет необходимой суточной норме их потребления на 46,054,0% и 10,5-13,0%; содержание в эмульсиях витаминов С и Е, являющихся основными пищевыми ингредиентами антиоксидантной направленности, - на 30,0-86,7% и 36,7-48,3% соответственно.

Новые продукты являются функциональными, поскольку соответствуют требованиям ГОСТ 52349 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» (изменение № 1). Биологическая ценность продуктов функционального назначения на тест культуре инфузории Т. Руг1-/огт1э составила от 58,5 до 98,7%. Стойкость различных видов эмульсий достигла 98-100%. Качество разработанных продуктов соответствовало требованиям ГОСТ Р 53590; ТР ТС 024/2011 «Технический регламент Таможенного союза на масложировую продукцию».

Новые пастельные изделия отличались от контрольных образцов - аналогов (с пенообразователем - белком куриного яйца) менее плотной и более воздушной консистенцией. Разработанные безалкогольные ароматизированные напитки представляли собой однородную жидкость, без признаков отделения эфирных масел и без осадка; вкус и запах соответствовали введенным в рецептуру ингредиентам. Содержание витамина С в 250 мл напитков составило 28,5-30,0% от его суточной нормы, рекомендуемой для нормального функционирования организма (Тутельян, 2009).

Органолептические и физико-химические характеристики сбивных изделий и безалкогольных ароматизированных напитков соответствовали требованиям ГОСТ 4570, ГОСТ 6441, ГОСТ 28188 на данные виды продукции.

На основании проведенных исследований доказано, что разработанные продукты питания являются полноценными и натуральными, имеют высокие органолептические характеристики и обладают свойствами функциональных продуктов, предназначенных для систематического употребления в составе пищевых рационов, сохраняющих и улучшающих здоровье и снижающих риски развития заболеваний. Мы считаем, что функциональные свойства разработанных пищевых продуктов также обусловлены используемыми в их рецептурах сапонинсодержащими добавками: «Экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. сапонинсодержащий сухой» (ТУ 9145-002-020686342013) и «Экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. сапонинсодержащий концентрированный» (ТУ 9145-001-02068634-2013). Основное физиологическое действие этих добавок аналогично действию клетчатки, обладающей функцией адсорбировать холестерин и желчные кислоты в желудочно-кишечном тракте и выводить их из организма (Пилат, Иванов, 2002). Эти факты подтверждены нами экспериментально (результаты подробно представлены в третьей главе диссертации).

Микробиологические и токсикологические показатели разработанных пищевых продуктов соответствовали требованиям ТР ТС 021/2011 «Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевых продуктов» и Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). На основании проведенных исследований установлены гарантийные сроки хранения, составившие: для соусов майонезных с белковым гидролизатом из гребешка морского - 25 сут, соусов «Здоровье» - 40 сут, паст эмульсионных - 20 сут, кремов кондитерских - 10 сут, пастельных изделий - 30 сут, молочно-сбивных масс для конфет типа «Птичье молоко» - 20 сут, безалкогольных ароматизированных напитков - 30 сут. Сроки хранения разработанных пищевых продуктов превышают сроки хранения их аналогов, что свидетельствует о том, что сапо-нинсодержащие экстракты, обладающие антиоксидантной и антирадикальной активностью, являются природными консервантами.

На основании полученных данных разработаны пакеты технической документации (ТУ, СТО, ТИ) на 6 видов пищевой продукции с использованием сапонинсодержащих пищевых добавок; выпущены их опытные партии, получены сертификаты соответствия.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. По результатам проведенных научно-теоретических и практических исследований показано, что тритерпеновые гликозиды культивированной мыльнянки (S. officiinalis) махровой формы являются функциональными ингредиентами в пищевых продуктах с агрегативно-неустойчивой структурой.

2. Экспериментально подтверждена возможность разведения мыльнянки (S. officiinalis) махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России; установлены сроки культивирования растения - 2 года, обеспечивающие максимальное накопление корневой массы (урожайность 10 т/га) и сапонинов (до 32%). На основании исследования гемолитической активности экстрактов, полученных из корней мыльнянки различных периодов вегетации, установлено, что в пищевой промышленности необходимо использовать корни, собранные в фазу плодоношения (сентябрь).

3. Исследование токсичности водного экстракта корней культивированной мыльнянки махровой формы в эксперименте in vivo показало, что он может быть отнесен к группе малотоксичных веществ (LD50 перорально > 1500 мг/кг). В дозе 1,75 г/кг массы животного экстракт токсичностью не обладал. Изучение пищевой безопасности сапонинов корней на инфузории Т. Pyriformis свидетельствует об отсутствии мутагенных свойств и потере токсического действия на живую клетку в присутствии белка, что подтверждает возможность использования сапонинсодержащих экстрактов в качестве пищевых добавок при производстве продуктов питания.

4. Методами масс-спектрометрии и ЯМР-спектроскопии установлены две структуры тритерпеновых гликозидов махровой формы мыльнянки, которые являются бидесмозидами квиллаевой кислоты, содержащими девять моносаха-ридных остатков, и различаются составом входящих моносахаридов. Гликозиды, несмотря на общие структурные фрагменты, отличаются строением углеводных цепей от доминирующего гликозида корней обычной формы растения -сапонариозида А.

5. В экспериментах in vivo и in vitro установлено биологическое (гиполи-пидемическое) и физиологическое (иммуномодулирующее) действие водных экстрактов корней культивированной мыльнянки и фракции тритерпеновых гликозидов, что позволяет рекомендовать их к использованию в производстве функциональных продуктов питания. Установлено антиоксидантное и антирадикальное действие фенольных соединений экстракта мыльнянки, что обосновывает возможность его применения в качестве натуральной пищевой добавки для увеличения сроков хранения пищевых продуктов.

6. Результаты исследования физико-химических свойств водных сапонинсодержащих экстрактов мыльнянки свидетельствуют об их высокой межфазной активности и способности снижать минимальное поверхностное натяжение на границе раздела фаз до значения 55-58 мН/м. Величина критической концентрации мицеллообразования составила 1,24 мг/мл. Показано, что сапонины корней проявляют линейную зависимость пенообразующих, эмульгирующих свойств и растворимости гидрофобного ингредиента от содержания

сухих веществ. Экспериментально установлено, что наиболее выраженные поверхностно-активные свойства проявляют экстракты при следующих концентрациях: 10-12% (пенообразующие свойства); 6-8% (эмульгирующие свойства); 5% (солюбилизирующая способность).

7. Экспериментально обоснованы рациональные параметры технологии гидромеханической обработки и сушки корней мыльнянки, экстрагирования из них биологически активных веществ, а также способов консервирования экстрактов. Установлено, что для получения сапонинсодержащих пищевых добавок с выраженными технологическими свойствами рекомендуется сушку корней осуществлять в экономичных установках конвективного типа с принудительной циркуляцией воздуха, для извлечения сапонинов использовать батарейную экстракцию, концентрирование проводить методом ультрафильтрации (нанофильтрации), обезвоживание экстрактов - в аппаратах распылительной сушки. Разработана установка для комплексной переработки корней культивированной мыльнянки, позволяющая получать сапонинсодержащие экстракты из корней мыльнянки в концентрированном и сухом виде.

8. Проведена товароведная оценка качества пищевых добавок из корней мыльнянки, полученных с учетом обоснованных технологических решений. Установлено, что они обладают выраженными пенообразующими (пенообра-зующая способность 480-500%, устойчивость пены 99,7-100%) и эмульгирующими (эмульгирующая способность 16,3-17,3 ед., стойкость эмульсии 99,5100%) свойствами и могут быть использованы в качестве высокоэффективных поверхностно-активных веществ в технологиях пищевых продуктов с агрега-тивно-неустойчивой структурой. Срок хранения консервированных экстрактов составил 12 мес в герметичной упаковке при температуре 0-3 5°С и относительной влажности воздуха не более 60%.

9. Разработаны научно обоснованные рецептуры и технологии широкого ассортимента эмульсионных продуктов (низкокалорийные соусы майонезные, пасты эмульсионные закусочные и десертные, кремы кондитерские), сбивных кондитерских изделий (зефир, пастила, молочно-сбивные массы для конфет типа «Птичье молоко») и безалкогольных ароматизированных напитков с использованием сапонинсодержащих пищевых добавок из корней мыльнянки в качестве эмульгаторов, пенообразователей и солюбилизаторов.

10. Проведена комплексная оценка потребительских свойств ассортимента функциональных пищевых продуктов по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим и токсикологическим показателям на соответствие их требованиям действующих нормативных документов. Установлено, что содержание в них ряда функциональных ингредиентов соответствует требованиям ГОСТ 52349 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения». Показано, что структура разработанных изделий практически не отличается от аналогов, в рецептурах которых присутствуют традиционно используемые поверхностно-активные вещества животного происхождения. Доказано, что сроки хранения новых пищевых продуктов превышают сроки хранения аналогов.

11. Разработаны пакеты нормативной документации (ТУ, СТО, ТИ) на корни культивированной мыльнянки (S. officiinalis), сапонинсодержащие пищевые добавки (концентрированный и сухой экстракты) и новые виды пищевых продуктов на их основе. Проведена санитарно-эпидемиологическая экспертиза технических условий на новые пищевые добавки, получены свидетельства об их государственной регистрации {разрешены для производства, реализации и использования в пищевой промышленности).

12. Технологии разработанного ассортимента пищевых продуктов прошли производственную апробацию на базе ООО НПФ «Алтайский букет» (г. Барнаул) и ООО «Торговый центр Арника» (г. Владивосток); выпущены опытные партии сапонинсодержащих добавок из корней культивированной мыльнянки и продуктов питания на их основе; получены сертификаты соответствия (ООО «ДВ-Эксперт», г. Владивосток).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Использование биологически активных веществ растений для создания функциональных продуктов питания: монография / Е.В. Савватеев, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач. - Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2007. - 192 с.

2. Использование растительных сапонинов в качестве пищевых эмульгаторов: монография / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Э.С. Горень-ков. - Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2007. - 164 с.

Статьи в журналах из перечня ВАК

3. Изучение антиоксидантной активности экстрактов мыльнянки лекарственной / Т.П. Юдина, Н.П. Мищенко, Е.И Цыбулько, Т.А. Ершова, Е.И. Черевач // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. - № 10. — С. 37-38.

4. Кремы функционального назначения с эмульгатором из корней мыльнянки / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.А. Ершова, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин // Кондитерское производство. — 2004. - № 3. — С. 2-3.

5. Анализ экстрактов сапониноносных растений семейства гвоздичных Acanthophyllum gypsophiloides и Saponaria officinalis / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Бабин, Э.С. Гореньков // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2006. - № 10. - С. 29-30.

6. Инновационность и экономическая привлекательность эмульгаторов на основе корней мыльнянки / Т.П. Юдина, К.И. Сафонова, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Э.С. Гореньков // Масложировая промышленность. - 2006. - № 5. - С. 30-31.

7. Исследование реологических свойств экстрактов сапонинсодержащих растений, используемых для формирования структуры пищевых эмульсий / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Бабин // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2006. -№ 4. - С. 62-65.

8. Формирование структуры эмульсионных продуктов при использовании растительных экстрактов и гидроколлоидов / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Бабин // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2006. - № 4. - С. 34-36.

9. Эмульгаторы на основе корня мыльнянки / Т.П. Юдина, К.И. Сафонова, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько // Масложировая промышленность. - 2006. -№4.-С. 20-21.

10. Эмульсионная паста функционального назначения / Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Бабин // Рыбная промышленность. — 2006. -№ 3. - С. 32-33.

11. Влияние способов консервирования экстрактов сапонинов на функциональные свойства / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Е.В. Масленникова, И.С. Баркулова, Т.А. Сидорова // Хранение и переработка сельхоз-сырья. - 2007. - № 12.-С. 39-41.

12. Гиполипидемическое действие водного экстракта из корней интроду-цированной мыльнянки Saponaria officinalis L. / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Е.В. Масленникова, Н.В. Плаксен, Н.С. Хильченко // Известия вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 4. — С. 61-63.

13. Исследование процессов экстракции сапонинов из корней мыльнянки Sapo-naria officinalis L./Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин, И.С. Баркулова, Т.А. Сидорова, Е.В. Масленникова, Э.С. Гореньков, В.А. Голованец // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2007. - № 10. — С. 21-23.

14. Определение токсичности растительного эмульгатора - водного экстракта из корней мыльнянки лекарственной Saponaria officinalis L. / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Е.В. Масленникова, Н.В. Плаксен, Н.С. Хильченко // Известия вузов. Пищевая технология. - 2007. — № 5-6. — С. 28-29.

15. Технологические режимы гидромеханической обработки корней культивированной мыльнянки лекарственной (Saponaria officinalis L.) / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, В.А. Голованец, Т.А. Сидорова, И.С. Баркулова, Е.В. Масленникова// Известия вузов. Пищевая технология. — 2007. — № 2. - С. 41-42.

16. Характеристика малотоннажной установки для экстракции сапонинов из кор-ней мыльнянки Saponaria officinalis L. / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин, И.С. Баркулова, Т.А. Сидорова, Е.В. Масленникова, Э.С. Гореньков, В.А. Голованец // Известия вузов. Пищевая технология. - 2007. — № 5-6. — С. 74-76.

17. Гиполипидемическое действие комплексного эмульгатора, содержащего водоросль ламиналь и водный экстракт из корней мыльнянки Saponaria officinalis L., в эксперименте на крысах / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Е.В. Масленникова, Н.В. Плаксен, Н.С. Хильченко // Вопросы питания. - 2008. - Т. 77, № 2. - С. 76-79.

18. Изучение режимов сушки корней мыльнянки Saponaria officinalis L. / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин, Т.А. Сидорова, И.С. Баркулова, Е.В. Масленникова, В.О. Дурново, Э.С. Гореньков, В.А. Голованец // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. -№ 2. - С. 38-41.

19. Поиск перспективного источника сапонинов для получения растительного эмульгатора / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Бабин // Известия вузов. Пищевая технология. - 2008. - № 2-3. - С. 33-36.

20. Динамика и биологическая активность сапонинов в экстрактах из корней мыльнянки (>Saponaria officinalis L.) / Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Г.М. Фро-

лова, Р.И. Живчикова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2009. - № 4. -С. 25-28.

21. Разработка многокомпонентных эмульсионных систем / Е.В. Масленникова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько // Известия вузов. Пищевая технология. - 2009. - № 4. - С. 48-49.

22. Структурно-механические свойства низкокалорийных эмульсий на основе растительных сапонинов / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Г.М. Фролова, Э.С. Гореньков, Е.В. Масленникова, И.С. Баркулова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. -№ 3. - С. 51-54.

23. Технология белкового гидролизата из мантии гребешка / Е.В. Масленникова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Ю.В. Бабин, Е.И. Цыбулько // Пищевая промышленность. -2009. — № 5. - С. 18-19.

24. Физико-химические и мицеллярные свойства сапонинов корней Saponaria officinalis L., культивированной в Приморском крае / Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Г.М. Фролова, Ю.В. Бабин // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2009. - Т. 52, вып. 9. - С. 66-69.

25. Использование коллагеназы камчатского краба для получения гидролизата из мантии гребешка Patinopecten yessoensis / Е.В. Масленникова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Ю.В. Бабин, Е.И. Цыбулько // Известия вузов. Пищевая технология.-2010.-№ 1,-С. 46-47.

26. Пищевая безопасность сапонинов корней Saponaria officinalis L. / Т.П. Юдина, Т.Г. Сахарова, О.В. Сахарова, А.А. Юферова, Е.И. Черевач, Г.М. Фролова // Известия вузов. Пищевая технология. — 2010. — № 5-6. — С. 22-25.

27. Разработка рецептур низкокалорийньгх соусов майонезных на основе сапонинов Saponaria officinalis L. / Е.В. Масленникова, Т.А. Сидорова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина // Масложировая промышленность. - 2010. — № 6. -С. 29-30.

28. Солюбилизирующая способность сапонинов корней Saponaria officinalis L. / Е.В. Власова, Г.М. Фролова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина // Известия вузов. Пищевая технология. -2010.-№ 5-6.-С. 41-44.

29. Тритерпеновые гликозиды корней махровой формы Saponaria officinalis L. / Г.М. Фролова, Е.И Черевач, Т.П. Юдина, Ю.В. Бабин // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2010. - Т. 53, вып. 12. - С. 120-123.

30. Клочкова, И.С. Экстракт Saponaria officinalis L. в технологии производства сбивных кондитерских изделий / И.С. Клочкова, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач // Кондитерское производство. - 2011. -№ 2. - С. 12-15.

31. Иммуностимулирующая активность тритерпеновых гликозидов корней Sapo-nsria officinalis L. / Д.А. Еделев, Т.А. Кузнецова, JI.A. Иванушко, Т.П. Юдина, Г.М. Фролова, Е.И. Черевач, С.А. Новак // Традиционная медицина. -2012. -№ 2. -С. 44-47.

32. Растительные тритерпеновые гликозиды (сапонины) - натуральные пищевые эмульгаторы / Д.А Еделев, Т.П. Юдина, С.А. Новак, Г.М. Фролова, Е.И. Черевач // Пищевая промышленность. - 2012. - № 7. - С. 50-53.

33. Черевач, Е.И. Разработка технологии функциональных эмульсионных напитков с использованием сапонинсодержащего экстракта Saponaria

officinalis L. / Е.И. Черевач, JI.A. Теньковская, М.Е. Панкова // Известия вузов. Пищевая технология. — 2013. - № 4. - С. 71-74.

34. Черевач, Е.И. Растительные антиоксиданты для моделирования безалкогольных напитков биокоррегирующего действия / Е.И. Черевач, JI.A. Теньковская, М.Е. Панкова // Пиво и напитки. - 2013. - № 4. - С. 70-72.

Научные статьи и материалы конференций

35. Состав комплексного эмульгатора из сапонинсодержащего растительного сырья / Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, О.И. Иванова, О.В. Пермякова // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». - СПб., 2001. - С. 399.

36. Эмульгирующие свойства экстракта корня мыльнянки / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.А. Ершова, Е.И. Черевач // Тез. докл. межрег. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы качества: теория и практика». - Владивосток, 2001.-С. 70-72.

37. Пищевые эмульсии функционального назначения: эмульгатор-стабилизатор для их производства / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.А. Ершова, Е.И. Черевач // Материалы Междунар. симпоз. «Федеральный и региональный аспекты политики здорового питания». - Кемерово, 2002. - С. 202-211.

38. Антиоксидантная и антирадикальная активность сапонинсодержащего сырья, используемого в производстве растительного эмульгатора / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.А. Ершова, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин // Современные наукоемкие технологии. - 2004. - № 2. - С. 77-78.

39. Комплексный эмульгатор-стабилизатор с широким спектром физиологического действия / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.А. Ершова, Е.И. Черевач // Современные наукоемкие технологии. — 2004. — № 2. - С. 78-79.

40. Юдина, Т.П. Разработка технологии десертной эмульсионной продукции функционального назначения на основе комплекса эмульгатор-стабилизатор / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач // Материалы науч.-техн. конф. «Технологии живых систем». - М., 2004. - С. 76-78.

41. Ингибирующий эффект экстрактов из сапониносодержащего сырья на модели термического автоокисления липидов / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Н.П. Мищенко, Ю.В. Бабин // Материалы VIII Всерос. конгр. «Оптимальное питание - здоровье нации». - М., 2005. - С. 301.

42. Исследование динамики реологических свойств при сушке растительных экстрактов / Е.И. Цыбулько, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин // Материалы Междунар. конф. «Технологии и продукты здорового питания». - М.: МГУПП, 2005. - С. 282-285.

43. Влияние степени измельчения корней мыльнянки Saponaria officinalis L. на процесс сушки в естественных условиях / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, В.А. Голованец, Т.А. Сидорова, И.С. Баркулова, Е.В. Масленникова, Э С. Го-реньков // Сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. «Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей». -М.; Видное: ВНИИКОП, 2007. - С. 364-370.

44. Гиполипидемическое действие комплексного эмульгатора-стабилизатора на основе водного экстракта из корней интродуцированной

мыльнянки лекарственной Saponaria officinalis L. и ламиналя / Т.П. Юдина, Е.В. Масленникова, И.С. Баркулова, Т.А. Сидорова, Е.И. Черевач // Сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. «Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей». — М.; Видное: ВНИИКОП, 2007.-С. 174-178.

45. Моделирование процесса сушки корней мыльнянки Saponaria ojficinalis L. / Т.А. Сидорова, В.О. Дурново, Е.В. Масленникова, И.С. Баркулова, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, В.А. Голованец // Материалы VI Междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения». - М.: МГУПБ, 2007. - С. 59-61.

46. Технологические режимы гидромеханической обработки корней мыльнянки культивированной Saponaria offlcinalis L. / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, В.А. Голованец, Т.А. Сидорова, Е.В. Масленникова, И.С. Баркулова // Сб. материалов II Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых «Актуальные проблемы технологии живых систем». — Владивосток, 2007. - С. 92-94.

47. Экстрагирование сапонинов из корней мыльнянки лекарственной Saponaria officinalis L. / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, И.С. Баркулова, Т.А. Сидорова, Е.В. Масленникова, В.А. Голованец, Э.С. Гореньков // Сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. «Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей». - М.; Видное: ВНИИКОП, 2007.-С. 357-364.

48. Использование растительных сапонинов корней Saponaria officinalis L. в качестве пищевых эмульгаторов / Г.М. Фролова, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин // Сб. докл. III Междунар. конф. по коллоидной химии и физико-химической механике. - М., 2008. - С. 46.

49. Dynamic surface tensión and dilational viscoelasticity of adsorption layers of saponins / G.M. Frolova, I.G. Plaschina, E.I. Cherevach, T.P. Yudina, Yu.V. Babin // Internat. Conf. on Saponins «New trends in saponins». - Nancy, France, 2009.-P. 37.

50. Food emulsions on the basis of Saponaria officinalis L. / E.I. Cherevach, G.M. Frolova, T.P. Yudina, Yu.V. Babin // Internat. Conf. on Saponins «New trends in saponins». - Nancy, France, 2009. - P. 34.

51. Изучение методов выделения сапонинов из корней мыльнянки Saponaria officinalis L. / И.С. Клочкова, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Ю.В. Бабин // Материалы X Междунар. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». - Казань, 2009. — С. 314.

52. Масленникова, Е.В. Структурно-механические свойства многокомпонентных эмульсионных систем на основе природных эмульгаторов / Е.В. Масленникова, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач // Сб. докл. IV Междунар. науч.-техн. конф. «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». - СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. - С. 365-367.

53. Многокомпонентные эмульсионные системы / Е.В. Масленникова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько // Сб. материалов II межвед. науч.-практ. конф. «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». - М.: МГУПП, 2009. - С. 101-105.

54. Оптимизация параметров обработки корней Saponaria officinalis L. / Т.А. Сидорова, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, В.А. Голованец, Е.В. Масленникова // Сб. материалов II межвед. науч.-практ. конф. «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». - М.: МГУПП, 2009. - С. 105-108.

55. Сидорова, Т.А. Влияние сушки корней мыльнянки Saponaria officinalis L. на функциональные свойства водных экстрактов / Т.А. Сидорова, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач // Материалы X Междунар. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». - Казань, 2009. - С. 337.

56. Солюбилизирующая способность экстракта мыльнянки Saponaria officinalis L. / Е.В. Власова, Е.И. Черевач, Л.И. Иващенко, Е.В. Масленникова // Материалы X Междунар. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». — Казань, 2009. - С. 302.

57. Низкокалорийные соусы майонезные / Е.В. Масленникова, Т.А. Сидорова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина // Высокие технологии, исследования, промышленность. Т. 2: сб. тр. IX Междунар. науч.-практ. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». — СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. — С. 25-26.

58. Влияние перорального введения сапонинов из S.officinalis на функциональную активность макрофагов и нейтрофилов в зависимости от дозы / И.В. Максяткина, Т.С. Запорожец, Т.П. Юдина, Е.И. Черевач // Материалы X регион, конф. студентов, аспирантов вузов и научных организаций Дальнего Востока России «Актуальные проблемы экологии, морской биологии и биотехнологии».—Владивосток, 2011. —С. 165.

59. Сидорова, Т.А. Структурно-механическая характеристика многокомпонентных пищевых эмульсионных систем с использованием сапонинов и различных стабилизаторов / Т.А. Сидорова, Е.И. Черевач, А.А. Юферова // Материалы VI Междунар. науч.-практ. конф. «Техника и технология: перспективы развития». - М.: Спутник+, 2012. - С. 89-95.

60. Юферова, А.А. Исследование антиоксидантной активности дикорастущих растений Дальневосточного региона и их композиций для производства безалкогольных напитков направленного действия / А.А. Юферова, Е.И. Черевач, Д.В. Колпакова // Материалы II Междунар. науч.-практ. конф.: сб. науч. тр. - Краснодар, 2012. - Т. 3. - С. 116-119.

61. Панкова, М.Е. Влияние рН среды на динамику солюбилизационной емкости растворов сапонинов культивированной S. officiinalis по отношению к гидрофобным ингредиентам / М.Е. Панкова, Е.И. Черевач // Сб. материалов VI Междунар. науч.-практ. конф. «Достижения вузовской науки». - Новосибирск, 2013.-С. 114-117.

62. Панкова, М.Е. Влияние температуры и ультразвукового поля на растворение эфирного масла герани в мицеллах сапонинов корней Saponaria officinalis L. / М.Е. Панкова, Е.И. Черевач // Сб. материалов II Междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы современной науки: свежий взгляд и новые подходы». - Йошкар-Ола, 2013. - С. 23-26.

63. Панкова, М.Е. Изучение зависимости солюбилизационного потенциала сапонинсодержащего экстракта S. officiinalis от структуры пищевых эфирных

масел / М.Е. Панкова, Е.И. Черевач // Сб. материалов VII молодеж. Междунар. науч.-практ. конф. «Наука XXI века: новый подход». - СПб., 2013. - С. 13-16.

64. Теньковская, JI.A. Разработка многокомпонентных пищевых систем функционального назначения на основе сапонинов S. officiinalis / JI.A. Теньковская, Е.И. Черевач // Сб. материалов III Междунар. науч.-техн. конф. «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений». - Воронеж: ВГУИТ, 2013. — С. 91-93.

Патенты РФ на изобретение и полезную модель

65. Пат. № 2254025 РФ, МПК A23L 1/035. Комплексный растительный эмульгатор / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Т.А. Ершова, Е.В. Макарова, Ю.В. Бабин; ФГАОУ ВПО ДВФУ (RU). - № 2003100853; заявл. 10.01.2003; опубл. 20.06.2005; Бюл. № 17. - 7 с.

66. Пат. № 2255601 РФ, С2 МПК А 23 L 1/24. Пищевая эмульсия / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Т.А. Ершова, Е.В. Макарова, Ю.В. Бабин; ДВГАЭУ (RU). -№ 2003100855; заявл. 10.01.2003; опубл. 10.07.2005; Бюл. № 19.-7 с.

67. Пат. № 2255602 РФ, С2 МПК А 23 L 1/24. Пищевая эмульсия / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Т.А. Ершова, Е.В. Макарова, Ю.В. Бабин; ДВГАЭУ (RU). -№ 2003100856; заявл. 10.01.2003; опубл. 10.07.2005; Бюл. № 19.-7 с.

68. Пат. № 2259790 РФ, МПК А 23 L 1/24. Пищевая эмульсия / Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Т.А. Ершова, Е.В. Макарова, Ю.В. Бабин; ФГАОУ ВПО ДВФУ (RU). - № 2003100854; заявл. 10.01.2003; опубл. 10.09.2005; Бюл. № 25. - 7 с.

69. Пат. № 2280994 РФ, С2 МПК А 23G 3/00 A23L 1/06. Состав кондитерских кремов / Т.А. Ершова, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Е.В. Макарова, Ю.В. Бабин; ТГЭУ (RU). - № 2004110875; заявл. 08.04.2004; опубл. 10.08.2006; Бюл. №22.-11 с.

70. Пат. № 2280995 РФ, С2 МПК А 23G 3/00 A23L 1/06. Состав кондитерских кремов / Т.А. Ершова, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Е.В. Макарова, Ю.В. Бабин; ТГЭУ (RU). - № 2004110876; заявл. 08.04.2004; опубл. 10.08.2006; Бюл. №22,- 11 с.

71. Пат. № 2280996 РФ, С2 МПК А 23G 3/00 A23L 1/06. Состав кондитерских кремов / Т.А. Ершова, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Е.В. Макарова, Ю.В. Бабин; ФГАОУ ВПО ДВФУ (RU). - № 2004110877; заявл. 08.04.2004; опубл. 10.08.2006; Бюл. № 22. - 11 с.

72. Пат. № 2292167 РФ, С1 МПК A23L 1/24. Пищевая эмульсионная паста и способ ее получения / Е.И. Цыбулько Е.И., Черевач, Т.П. Юдина, Ю.В. Бабин; ТГЭУ (RU). - № 2005115689; заявл. 23.05.2005; опубл. 27.01.2007; Бюл. № 3. - 11 с.

73. Пат. № 62539 РФ, U1 В01 D12/00 Установка для производства экстракта из мыльнянки лекарственной / Т.П. Юдина, В.А. Голованец, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Маслак, Ю.В. Бабин Т.А., Сидорова, И.С. Баркулова; ООО «Биолайф» (RU). - 2006142999; заявл. 04.12.2006; опубл. 27.04.2007; Бюл. № 12.-2 е.: ил.

74. Пат. № 64746 РФ, Ш Р26 ВЗ/ОО Установка для обработки корней мыльнянки лекарственной / Т.П. Юдина, В.А. Голованец, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Маслак, Ю.В. Бабин, Т.А. Сидорова, И.С. Баркулова; ООО «Биолайф» (1Ш). - 2006136820; заявл. 17.10.2006; опубл. 10.07.2007; Бюл. № 19.-2 е.: ил.

75. Пат. № 64925 РФ, Ш В01 011/02 Установка для производства концентрата из экстракта мыльнянки лекарственной / Т.П. Юдина, В.А. Голованец, В.А. Потапов, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Маслак, Ю.В. Бабин, Т.А. Сидорова, И.С. Баркулова; ООО «Биолайф» (1Ш). - 2007109848; заявл. 16.03.2007; опубл. 27.07.2007; Бюл. №21.-2 е.: ил.

76. Пат. № 2305416 РФ, С2 МПК А23Ь 1/24. Пищевая эмульсионная паста и способ ее получения / Е.И. Цыбулько, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Ю.В. Бабин; ФГАОУ ВПО ДВФУ (ЯЦ). - № 2005115688; заявл. 23.05.2005; опубл. 10.09.2007; Бюл. №3.-11 с.

77. Пат. № 69760 РФ, Ш В01 Е)11/00 Установка для комплексной переработки мыльнянки лекарственной / Т.П. Юдина, В.А. Голованец, Э.С. Гореньков, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Маслак, Ю.В. Бабин, Г.М. Фролова; ООО «Биолайф» (1Ш). -№ 2007128427; заявл. 23.07.2007; опубл. 10.01.2008; Бюл. № 1.-2 е.: ил.

78. Пат. № 73059 РФ, Ш В01 П)11/02 Аппарат для сушки концентрата из экстракта мыльнянки лекарственной / Т.П. Юдина, В.А. Голованец, Э.С. Гореньков, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Маслак Ю.В., Бабин, Г.М. Фролова; ООО «Биолайф» (ЯЦ). -2007123238; заявл. 20.06.2007; опубл. 10.05.2008; Бюл. № 13. -2 е.: ил.

79. Пат. № 2365291 РФ, МПК А23Ь 1/24. Белковый соус / Е.В. Масленникова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.С. Мясоеденкова, Ю.В. Бабин; ФГАОУ ВПО ДВФУ (Яи). - № 2008104729; заявл. 07.02.2008; опубл. 27.08.2009; Бюл. № 24. - 10 с.

80. Пат. № 2365290 РФ, МПК А23Ь 1/24. Способ приготовления майонез-ного горчично-белкового соуса / Е.В. Масленникова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.С. Мясоеденкова, Ю.В. Бабин; ФГАОУ ВПО ДВФУ (1Ш). - № 2008104727; заявл. 07.02.2008; опубл. 27.08.2009; Бюл. № 24. - 12 с.

81. Пат. № 2372797 РФ, МПК А23Ь 1/24, 1/39. Способ приготовления майонезно-белкового соуса / Е.В. Масленникова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина, Е.И. Цыбулько, Т.С. Мясоеденкова, Ю.В. Бабин; ФГАОУ ВПО ДВФУ (1Ш). -№ 2008104728; заявл. 07.02.2008; опубл. 20.11.2009; Бюл. № 32.-11 с.

82. Пат. № 100734 РФ, МПК В02С. 18/06. Измельчитель корней мыльнянки лекарственной / Т.П. Юдина, В.А. Голованец, Э.С. Гореньков, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Ю.В. Маслак, Ю.В. Бабин, Е.В. Масленникова, Т.А. Сидорова, И.С. Клочкова; ФГАОУ ВПО ДВФУ (1Ш). - № 2010117528; заявл. 30.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 36. -2 е.: ил.

Черевач Елена Игоревна

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПОНИНОВ КОРНЕЙ КУЛЬТИВИРОВАННОЙ МЫЛЬНЯНКИ оSAPONARIA OFFICINALIS L.)

Автореферат диссертации

Подписано в печать 11.03.2014. Формат 60*84/16 Усл. печ. л. 2,6. Уч.-изд. л. 2,75. Тираж 130 экз. Заказ № 100

Дальневосточный федеральный университет 690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8

Отпечатано в типографии Дирекции публикационной деятельности ДВФУ 690990, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 10

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

052014506Ó7

ЧЕРЕВАЧ ЕЛЕНА ИГОРЕВНА

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПОНИНОВ КОРНЕЙ КУЛЬТИВИРОВАННОЙ МЫЛЬНЯНКИ

(SAPONARIA OFFICINALIS L.)

Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых

продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор,

Палагина Марина Всеволодовна

Владивосток 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................... 6

ГЛАВА 1 НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСТИТЕЛЬНЫХ САПОНИНОВ............... 14

1.1 Современные подходы к оценке потребительских свойств пищевых

продуктов................................................................................... 14

1.1.1 Основные группы биологически активных веществ, определяющие функциональную направленность пищевых продуктов.................................. 16

1.2 Особенности строения и свойств растительных сапонинов................. 26

1.2.1 Характеристика мыльнянки (Saponaria officinalis L.) - перспективного источника тритерпеновых сапонинов.......................................... 40

1.3 Современные методы выделения биологически активных веществ из растительного сырья..................................................................... 42

1.4 Технологические особенности пищевых продуктов с агрегативно-

неустойчивой структурой............................................................... 52

1.4.1 Характеристика пищевых добавок, регулирующих структурно-

механические свойства пищевых продуктов....................................... 55

ГЛАВА 2 ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ...................................................... 71

2.1 Методологический подход к организации эксперимента.................... 71

2.2 Объекты исследований.............................................................. 73

2.3 Методы исследований............................................................... 75

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ САПОНИНОВ КОРНЕЙ КУЛЬТИВИРОВАННОЙ МЫЛЬНЯНКИ (SAPONARIA OFFICINALIS L.) ДЛЯ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ........................................................................... 86

3.1 Культивирование мыльнянки махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России.............................. 87

3.2 Исследование безопасности сапонинов корней культивированной мыльнянки и водных экстрактов..................................................... 91

3.3 Установление структуры тритерпеновых гликозидов корней культивированной мыльнянки махровой формы........................................... 97

3.4. Биологическое и физиологическое действие сапонинов корней мыльнянки и водных экстрактов........................................................... 102

3.4.1 Гиполипидемическое действие................................................ 102

3.4.2 Иммуностимулирующая активность.......................................... 107

3.4.3 Антиокислительная и антирадикальная активность........................ 111

3.5 Изучение физико-химических свойств водных сапонинсодержащих

экстрактов из корней культивированной мыльнянки............................. 113

3.5.1 Исследование пенообразующих, эмульгирующих и солюбилизиру-

ющих свойств экстрактов...................................................................... 116

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ САПОНИНСОДЕРЖАЩИХ ЭКТРАКТОВ ИЗ КОРНЕЙ КУЛЬТИВИРОВАННОЙ МЫЛЬНЯНКИ.......................... 125

4.1 Обоснование технологических режимов гидромеханической обработки корней мыльнянки.................................................................... 125

4.2 Изучение режимов сушки корней мыльнянки.................................... 128

4.3 Обоснование способов экстрагирования биологически активных веществ из корней мыльнянки......................................................... 134

4.4 Исследование методов консервирования экстрактов мыльнянки......... 138

4.4.1 Концентрирование экстрактов................................................... 138

4.4.1.1 Характеристика малотоннажной установки для экстракции корней культивированной мыльнянки и концентрирования экстрактов............... 139

4.4.2 Сушка концентрированных экстрактов....................................... 144

4.5 Товароведная оценка качества сапонинсодержащих пищевых добавок

по комплексу показателей............................................................... 147

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПОНИНСОДЕРЖАЩИХ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК ИЗ КОРНЕЙ МЫЛЬНЯНКИ В КАЧЕСТВЕ ЭМУЛЬГАТОРОВ, ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ И

СОЛЮБИЛИЗАТОРОВ.............................................................. 151

5.1 Подготовка водных сапонинсодержащих экстрактов -

пенообразователей, эмульгаторов и солюбилизаторов........................ 152

5.2 Разработка технологии эмульсионной продукции с использованием эмульгатора из корней мыльнянки..................................................... 155

5.2.1 Определение рациональных интервалов содержания ингредиентов в модельных системах эмульсий......................................................... 162

5.2.2 Разработка рецептур и технологической схемы производства низкокалорийных соусов майонезных, эмульсионных паст и кремов кондитерских................................................................................... 169

5.3 Разработка технологии сбивных кондитерских изделий с использованием пенообразователя из корней мыльнянки...................................... 179

5.3.1 Количественное обоснование рецептурных ингредиентов при получении сбивных кондитерских изделий............................................... 180

5.3.2 Разработка рецептур и технологической схемы пастилы, зефира, мо-

лочно-сбивных масс для конфет типа «Птичье молоко».......................... 182

5.4 Разработка технологии безалкогольных ароматизированных напитков с использованием солюбилизатора из корней мыльнянки....................... 185

5.4.1 Определение солюбилизационной емкости сапонинов мыльнянки по отношению к пищевым эфирным маслам................................................. 190

5.4.2 Разработка рецептур и технологической схемы безалкогольных аро-

матизированных напитков.............................................................. 194

ГЛАВА 6 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПОНИНСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК ИЗ КОРНЕЙ МЫЛЬНЯНКИ............................................................ 198

6.1 Исследование показателей качества и безопасности эмульсионных

продуктов......................................................................................................................................................................198

6.1.1 Изучение реологических характеристик соусов майонезных низкокалорийных ................................................................................................................................................................212

6.2 Товароведная характеристика сбивных кондитерских изделий........................216

6.3 Оценка качества безалкогольных ароматизированных напитков по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим

показателям..............................................................................................................................................................220

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................................................223

ВЫВОДЫ....................................................................................................................................................................230

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..................................................................................................................234

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................................................236

ПРИЛОЖЕНИЕ А...........................................................................266

ПРИЛОЖЕНИЕ Б............................................................................................................................................271

ПРИЛОЖЕНИЕ В............................................................................................................................................273

ПРИЛОЖЕНИЕ Г............................................................................................................................................291

ПРИЛОЖЕНИЕ Д............................................................................................................................................301

ПРИЛОЖЕНИЕ Е............................................................................................................................................315

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж......................................................................................................................................317

ПРИЛОЖЕНИЕ 3............................................................................................................................................329

ПРИЛОЖЕНИЕ И............................................................................................................................................345

ПРИЛОЖЕНИЕ К............................................................................................................................................357

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует настоятельная потребность в разработке продуктов питания функциональной направленности, которые имеют сбалансированный химический состав с учетом жировой фазы и при этом обогащены различными эссенциальными пищевыми компонентами: аминокислотами, пищевыми волокнами, фенольными соединениями, витаминами, минеральными веществами и др. [24, 30, 50,51,56,61,65,82, 85,99, 101, 105, 113, 144, 161, 176, 177, 116, 117, 136, 146, 147].

Теоретико-методологические аспекты и основы практической реализации производства функциональных пищевых продуктов представлены в работах отечественных и зарубежных ученых, таких как И.В. Кизеветтер, A.A. Кочеткова, М.В. Гернет, Н.И. Дунченко, С.М. Доценко, В.И. Тужилкин, О.В. Голуб, А.П. Нечаев, М.В. Палагина, JT.H. Шатнюк, Б.А. Шендеров, JI.B. Шульгина, Е.И. Решетник, В.Б. Спиричев, С.А. Хуршудян, M.F. Campbell, К.О. Honikel, D.T. Hopkins, L.A. Johonson, L. Kotter, B. Mari Ott и др.

Научно-обоснованный качественный и количественный выбор обогащающих добавок с учетом фонового содержания биологически активных веществ (БАВ) позволяет моделировать многокомпонентные пищевые системы функционального назначения. На сегодняшний день в массовом употреблении в рационах питания практически всех групп населения наиболее широко представлены перспективные системные продукты с заданными свойствами. К ним относятся пищевые эмульсии, сбивные кондитерские изделия и безалкогольные ароматизированные напитки. Данные виды продуктов, по структуре представляющие собой эмульсии и пены, являются агрегативно-неустойчивыми системами; для их производства необходимо применение пищевых добавок, обладающих свойствами поверхностно-активных веществ, в качестве которых в настоящее время, как правило, используют синтетические составляющие или их смеси (компаунды), выполняющие одновременно роль текстурирующих агентов, вкусо-ароматических веществ и др. Выбор отечественных натуральных (несинтетических) пищевых водорастворимых поверхностно-активных веществ (ПАВ) с выраженными мицел-

лярными характеристиками на сегодняшний день в пищевой промышленности ограничен.

В связи с ростом ряда хронических патологий (сердечнососудистых, желудочно-кишечных, онкологических заболеваний, болезней обмена веществ и др.), способствующих снижению качества жизни, умственной и физической работоспособности человека, большое внимание уделяется поиску и использованию различных пищевых ингредиентов, восполняющих дефицит биологически активных веществ в организме человека. В этом аспекте растительные тритерпеновые сапонины, образующие прочные комплексы с холестерином и желчными кислотами, способные замедлять абсорбцию холестерина и увеличивать его экскрецию в виде желчных кислот [224, 236, 246, 254], а также обладающие свойствами высокомолекулярных поверхностно-активных веществ, являются перспективными натуральными пищевыми добавками, которые обеспечивают необходимую заданную консистенцию продуктов с эмульсионной и вспененной структурой, а также определяют их биологическую и физиологическую направленность [201, 214, 228, 241, 244, 253, 269, 271, 274, 281, 285, 286, 300].

Так в настоящее время официально разрешены к использованию в пищевой промышленности ряда стран сапонинсодержащие экстракты корней солодки голой {Glycyrrhiza glabra L.), колючелистника качимовидного {Acanthophyllum gyp-sophiloides); коры произрастающего в засушливых районах Южной Америки (Чили) пенного дерева (Quillaja saponaria М.); коры юкки (Yucca schidigera R.) и др. [23, 219, 257, 291, 292]. Они широко используются в качестве натуральных пищевых добавок {пенообразователей, эмульгаторов) при производстве халвы, восточных сладостей, конфет, шипучих напитков, эмульсионных соусов, дрессин-гов, а также как солюбилизаторы для улучшения вкуса и аромата безалкогольных напитков и получения растворимых, порошкообразных и гранулированных препаратов витаминов [42, 209, 258-260, 264, 265].

В этом плане перспективным отечественным источником натуральных пищевых поверхностно-активных веществ (сапонинов) могут являться корни распространенного в России растения - мыльнянки лекарственной {Saponaria officinalis L.J.

Поэтому изучение строения и свойств сапонинов корней мыльнянки, вопросов культивирования этого растения в условиях Приморского края России, решение проблемы комплексной переработки корней для расширения ассортимента высокоэффективных эмульгаторов, пенообразователей и солюбилизаторов и использование их в технологиях функциональных продуктов питания является актуальным.

Целью диссертационного исследования являлось научно-практическое обоснование технологии и комплексная оценка потребительских свойств функциональных пищевых продуктов с использованием сапонинов корней культивированной мыльнянки (Saponaria officinalis L ).

Для реализации цели были поставлены следующие задачи:

- представить научно-теоретическое обоснование технологии функциональных пищевых продуктов с использованием растительных сапонинов;

- экспериментально подтвердить возможность разведения мыльнянки (Saponaria officinalis L.J махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России на основании проведения интродукционных исследований (фенологических наблюдений и биометрических учетов); определить условия культивирования, обеспечивающие максимальное накопление сапонинов в корнях растения;

- провести исследования токсичности и пищевой безопасности водных экстрактов и сапонинов корней мыльнянки методами in vivo и биологического тестирования на инфузории Tetrahymena pyriformis;

- установить структуру тритерпеновых гликозидов корней культивированной мыльнянки (S. officinalis)',

- экспериментально изучить биологическое и физиологическое действие водных экстрактов корней мыльнянки (in vivo и in vitro) для обоснования использования их в технологиях функциональных пищевых продуктов;

- исследовать физико-химические свойства сапонинсодержащих экстрактов корней мыльнянки для применения их в качестве пищевых поверхностно-активных веществ;

- обосновать рациональные параметры технологии процессов гидромеханической обработки и сушки корней мыльнянки; экстрагирования из них биологически активных веществ и консервирования экстрактов с целью получения высокоэффективных сапонинсодержащих пищевых добавок длительного срока хранения;

- дать товароведную оценку качества сапонинсодержащих пищевых добавок по комплексу органолептических, физико-химических и микробиологических показателей;

- разработать рецептуры и технологии эмульсионных продуктов, сбивных кондитерских изделий и безалкогольных ароматизированных напитков с использованием сапонинсодержащих пищевых добавок из корней мыльнянки в качестве эмульгаторов, пенообразователей и солюбилизаторов;

- провести комплексную оценку потребительских свойств функциональных пищевых продуктов с использованием сапонинсодержащих добавок из корней мыльнянки;

- разработать пакеты нормативной документации (ТУ, СТО, ТИ) на корни мыльнянки, сапонинсодержащие пищевые добавки и новые виды продуктов питания с их использованием; провести государственную регистрацию сапонинсодержащих пищевых добавок;

- апробировать технологии новых пищевых добавок и продуктов на промышленных технологических площадках; выпустить их опытные партии; получить сертификаты соответствия.

Основная часть работа выполнялась в период 2001-2013 г.г. в рамках тематик госбюджетных и хоздоговорных работ на базе структурных подразделений ФГОАУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет» - научно-исследовательских лабораторий функциональных пищевых товаров; фундаментальных и прикладных проблем товароведения; аккредитованного испытательного лабораторного центра «Лабораторный комплекс ветеринарно-санитарной экспертизы»; Инновационного технологического центра; малых инновационных предприятий (ООО «Биопродукт», ООО «ДВ-Эксперт).

Научная новизна работы.

Впервые показано, что сапонины культивированной мыльнянки {Saponaria officinalis L.J махровой формы являются функциональными ингредиентами в пищевых продуктах с агрегативно-неустойчивой структурой. Установлены две структуры тритерпеновых гликозидов мыльнянки махровой формы, которые являются бидесмозидами квиллаевой кислоты и имеют несущественные различия с доминирующим гликозидом корней мыльнянки {Saponaria officinalis L.J обычной формы.

Научно обоснована возможность разведения мыльнянки махровой формы в почвенно-климатических условиях Приморского края России и установлены сроки культивирования растения, обеспечивающие максимальное накопление корневой массы и сапонинов.

Впервые научно подтверждено использование экстрактов корней мыльнянки махровой формы в качестве высокоэффективных пищевых эмульгаторов, пенообра