Разработка и совершенствование технологий, обеспечивающих создание витаминизированных салатных масел для лечебно-профилактических диет

Восканян, Каринэ Гарниковна

автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:Разработка и совершенствование технологий, обеспечивающих создание витаминизированных салатных масел для лечебно-профилактических диет

кандидата технических наук: Восканян, Каринэ Гарниковна
город: Москва
год: 2013
специальность ВАК РФ: 05.18.06
цена: 450 рублей

Диссертация по технологии продовольственных продуктов на тему «Разработка и совершенствование технологий, обеспечивающих создание витаминизированных салатных масел для лечебно-профилактических диет»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и совершенствование технологий, обеспечивающих создание витаминизированных салатных масел для лечебно-профилактических диет"

ВОСКАНЯН КАРИНЭ ГАРНИКОВНА

РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СОЗДАНИЕ ВИТАМИНИЗИРОВАННЫХ САЛАТНЫХ МАСЕЛ ДЛЯ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ДИЕТ

Специальность 05.18.06 - «Технология жиров, эфирных масел и парфюмернО' косметических продуктов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

21 НОЯ 2013

005538490

Москва - 2013

005538490

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г.Разумовского» на кафедре «Технологии продуктов из растительного сырья и парфюмерно-косметических изделий» и клинике лечебного питания ГУ НИИ питания РАМН

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кривова Анна Юрьевна Официальные оппоненты: Грузинов Евгений Владимирович доктор химических

наук, профессор, МГУТУ им. К.Г. Разумовского кафедра «Технологии продуктов питания и экспертизы товаров», профессор

Байков Валерий Григорьевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории химии пищевых продуктов ФГБУ "НИИ питания" РАМН

Ведущая организация: Московский филиал Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт жиров» Росельхозакадемии

Защита диссертации состоится 10 декабря 2013 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного совета Д212.122.05 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г.Разумовского» по адресу : Россия, 109029, г. Москва, ул. Талалихина, 31, ауд. 13 (первый этаж)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г.Разумовского» по адресу: Россия, 109004, г. Москва, ул. Земляной вал, 73

Автореферат разослан « «-----------------------------------2013 г.

С авторефератом можно ознакомиться на сайте ВАК РФ Министерства образования и науки РФ http://vak2.td.gov.ru/catalogue и ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г.Разумовского

http://nigutTn.ru/graduatcs-and-doctors

Ученый секретарь диссертационного совета, /

Кандидат технических наук, доцент »]/ Козярина Галина Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений масложировой промышленности ее инновационного развития является разработка новых и совершенствование существующих технологий получения и переработки растительных масел, позволяющих получать масла высокой пищевой и биологической ценности, которые необходимы для производства высококачественных продуктов питания. В соответствии с концепцией здорового питания, в РФ необходимо увеличивать потребление разнообразных растительных жиров и масел, являющихся источниками жирорастворимых витаминов и биологически активных веществ.

Поэтому разработка конкурентоспособных технологий получения жировых продуктов, обогащенных жирорастворимыми витаминами и обладающих функциональными свойствами за счет содержания нативных биологически активных веществ и предназначенных для систематического употребления различными группами населения, приобретает особую актуальность. Это обосновывает выбор темы и актуальность диссертационного исследования, а также полностью соответствует требованиям государственной политики в области разработки новых продуктов питания с функциональными свойствами.

Степень разработанности проблемы

Проведенные исследования основаны на научно-теоретических трудах и экспериментальных исследованиях ученых: В.П. Варламова, О.С. Восканян, Е.В. Грузинова,

A.A. Кочетковой, А.Ю. Кривовой, Е.П. Корненой, А.П. Нечаева, В.Е.Тарасова,

B.А. Тутельяна, Ю.А. Тырсина, Т.В. Шленской, В.Х. Пароняна, Н.М. Скрябиной и других ученых, работающих над этой проблемой.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы явились разработка и совершенствование технологий, обеспечивающих создание витаминизированных салатных масел для лечебно-профилактических диет, оценка эффективности экстракционных технологий для переработки витаминного растительного сырья, разработка способа получения водорастворимых форм токоферолов, апробация витаминизированных продуктов, полученных на основе разработанных технологий в диетическом питании.

В соответствии с поставленной целью исследования были сформулированы и решены следующие задачи:

- поиск перспективных источников витаминсодержащего растительного сырья с целью выделения витаминизированных продуктов;

- разработка технологии получения витаминных препаратов и витаминизированных продуктов на основе изучения особенностей сырьевой базы и характера известных в настоящее время технологий добывания биологически активных веществ;

-разработка и оптимизация технологии и параметров получения витаминизированного подсолнечного масла, обогащенного витаминами из смешанного растительного сырья;

- исследование закономерностей распределения токоферолов и каротиноидов в двухфазных системах;

-получение витаминизированных масел и липидных витаминизированных продуктов из нетрадиционного растительного сырья экстракционными методами и исследование свойств полученных продуктов;

проведение исследований для обоснования технологии получения водорастворимых форм токоферолов из растительного сырья;

- апробация витаминизированных продуктов, полученных на основе предлагаемых технологий, и использование последних в диетах функционального и профилактического назначения, безопасных в потреблении для различных групп населения.

- квалифицированно разработанного пищевого продукта, как продукта для лечебно-профилактического питания при ожирении.

Научная новизна работы

В диссертационной работе лично автором получены следующие научные результаты:

научно обоснована и экспериментально подтверждена комплексными исследованиями необходимость поиска перспективных источников растительного сырья для выделения витаминных препаратов;

- научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования предобработки сырья, установлено влияние режимных параметров на изменение функциональных свойств экстрактов;

- обосновано увеличение глубины извлечения витаминных препаратов и витаминизированных продуктов, выявлены закономерности распределения токоферолов и каротиноидов в системах маслоэтанол и маслохпиртовой экстракт сырья, на основании которых предложены приемы для интенсификации процесса экстракции и варьирования композиционным составом витаминизированных масел;

- получены данные по составу и стабильности витаминизированных масел и липидных витаминных продуктов. Показано сходство жирнокислотного состава масел из семян боярышника и зародышей пшеницы;

- обоснована окислительная стабильность витаминизированного масла, полученного по разработанной технологии, и подтверждена исследованиями кинетических изменений показателей перекисного и кислотного чисел, а также общей степенью окисленности;

- установлены и экспериментально подтверждены оптимальные параметры процесса получения водорастворимых форм токоферолов из растительного сырья, определена сорбционная емкость различных гидрофильных носителей в отношении токоферола;

-обосновано использование витаминных продуктов, полученных на основе предлагаемых технологий, для использования в диетах функционального и профилактического назначения, безопасных в потреблении;

-научно-техническая новизна работы подтверждена патентами РФ (патент № 2242507, патент № 2242506).

Теоретическая и практическая значимость работы заключается:

- в разработке и научном обосновании технологии и параметров мягкого съема витаминизированного подсолнечного масла из смешанного растительного сырья;

- в предложении приемов повышения эффективности технологических процессов экстракции из растительного сырья за счет комплексной масляной и спиртово-водной экстракций, способствующих увеличению выхода каротиноидов и токоферолов, и регулирования их соотношения на основании использования закономерностей распределения в двухфазных системах;

-показана эффективность использования технологии спиртовой и спирто-масляной экстракции при получении витаминизированных масел и липидных витаминных продуктов;

-в разработке технологии получения водорастворимых препаратов токоферолов из жома барбариса. Проведены производственные испытания по выработке витаминного препарата на производстве ООО «Тереза-Интер», получена опытная партия нового продукта;

- в разработке алгоритма менеджмента и определении критериев качества технологии получения новых продуктов, составлении технологических инструкций процесса производства. Проведены производственные испытания по выработке продукта содержащего водорастворимые токоферолы, получена опытная партия витаминизированного салатного масла в промышленных условиях соответствующая по своим показателям требованиям Технологического регламента Таможенного союза 024/2011 «Технический регламент на масложировую продукцию»;

- в применении результатов научных и экспериментальных исследований в учебных процессах по специальностям «Технология продуктов общественного питания» и «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов» при: чтении лекций, выполнении лабораторных и практических работ, научно-исследовательских дипломных и курсовых работах студентов, разработке учебно - методических пособий, выполнении научно - исследовательских работ;

- технологические решения закреплены в патентах РФ (патент № 2242507, патент № 2242506).

Основные положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие положения:

1. Скрининг растительного сырья с целью выявления последнего, как источника токоферолов, каротиноидов и растительных масел.

2. Разработка и оптимизация технологий использования смешанного витаминизированного растительного сырья для получения салатных витаминизированных масел и витаминных продуктов.

3. Повышение эффективности извлечения каротиноидов из смешанного растительного сырья методом мягкого съема.

4. Изучение закономерностей распределения токоферолов и каротиноидов в модельных системах масло:этанол и в системах маслохпиртовой экстракт растительного сырья.

5. Способ получения водорастворимых форм токоферолов, основанный на сорбции токоферолов из спиртовых растворов на гидрофильные носители.

6. Разработка технологических инструкций и проведение промышленных испытаний по производству витаминизированного салатного масла.

7.0пределение окислительной стабильности предлагаемых витаминизированного масла и витаминных продуктов.

8. Обоснование эффективности использования разработанных продуктов для витаминизированного масла и напитка для лечебно-профилактических диет различных групп населения.

Личный вклад соискателя

Научное обоснование, постановка цели и задач исследования, организация, планирование и проведение эксперимента, обработка и обобщение результатов исследований, разработка и совершенствование технологий, подготовка результатов к опубликованию, участие в проведении производственных испытаний.

Степень достоверности и апробация результатов работы

Достоверность полученных результатов подтверждена применением современных физико-химических методов анализа, актами выработки и испытаний опытно-промышленных партий витаминизированных продуктов, согласно технологическим инструкциям, осуществленным на производственных мощностях ООО «Тереза-Интер» и ООО «Мэджи».

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях: конференция «Современные проблемы пищевой промышленности» (Москва, 1997); IX Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития пищевой промышленности» (Москва, 2003); X Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития пищевой промышленности» (Москва, 2004); XI Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития пищевой промышленности» (Москва, 2005); Международный форум «Ярмарка банков и инвестиционных проектов в АПК» (Москва, 2005); 5-ая конференция Отделения наукоемких технологий, экомониторинга и экономики пищевых производств (Москва, 2006); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг» (Киров, 2011).

Публикации. Всего опубликовано 12 научных трудов, в том числе 4 статьи в журналах по утвержденному списку ВАК РФ, 2 патента РФ.

Структура н объем диссертации

Диссертационная работа включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, заключение, список использованной литературы и 6 приложений.

Содержание работы изложено на 134 страницах основного текста, включающего 19 рисунков, 26 таблиц, 120 источников литературы.

Основное содержание работы

Во введении дано обоснование выбора темы исследования и ее актуальности, сформулированы задачи, показана научная новизна и практическая значимость полученных автором результатов для инновационного развития пищевой промышленности.

В первой главе диссертации проведены и обобщены научно-практические данные и патентная информация по теме диссертационной работы. В аналитическом обзоре освещены вопросы, связанные с разработкой современных технологий выделения и переработки растительных масел, рассмотрены достоинства и недостатки известных типовых технологий данного процесса. Рассмотрены вопросы расширения сырьевой базы отрасли за счет переработки нетрадиционного растительного сырья, позволяющей сохранить природные биологически активные вещества последнего. Дан анализ распространения в природных источниках и присутствия в промышленных продуктах витаминов, в частности, токоферолов и каротиноидов, как физиологически активных составляющих и антиоксидантов. Особое внимание уделено механизмам действия антиоксидантов, в частности, перекисному окислению липидов. Проанализированы современные тенденции диетического питания и обосновано применение полифункциональных добавок при составлении диет.

Во второй главе приведены описания методов исследования физико- химических показателей, характеризующих качество и состав растительного сырья и жировых продуктов, которые приведены в соответствии с «Руководством ВНИИЖ по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства в масложировой промышленности» Р.4.1.1672-03, «Руководством по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище». Кроме того, представлены методы анализа сопутствующих и основных веществ и примесей растительных экстрактов, а также побочных продуктов.

Глава 3. Выбор растительных источников каротиноидов и токоферолов

В качестве возможных источников витаминного сырья исследованы зародыши пшеницы, кожура хурмы и различные виды ягодного сырья. Сырье анализировали по масличности, содержанию каротиноидов и токоферолов. Анализ данных таблицы 1 показывает, что сырье существенно различается по масличности. Такие виды сырья как арония черноплодная, шиповник, кожура хурмы, имеют весьма незначительную масличность, не превышающую 2,4%. Наиболее высокую масличность имеют семена расторопши (32.7-44,9%). Такие виды сырья, как корень имбиря, боярышник, облепиха, занимают промежуточное положение.

Содержание токоферолов достаточно высокое у всех исследованных видов. Интересно отметить, что у большинства видов сырья этот показатель выше, чем у классического источника токоферолов - зародышей пшеницы. Наиболее богаты токоферолами ягоды и жом барбариса, жом облепихи. В жоме барбариса найдено токоферолов до 164 мг/г сухих

веществ (СВ), так что этот вид сырья представляет собой витаминный препарат. Также достаточно высокое содержание токоферолов в мякоти шиповника, ягодах аронии черноплодной и семенах расторопши. По содержанию каротиноидов лидируют семена расторопши (1,9-2,8 мг/г СВ), жом облепихи (1,05-2,11 мг/г СВ) и шиповник (0,84 мг/г СВ). Из жома облепихи, даже при масличности 16-18%, не удается выделить собственно масло при спиртовой экстракции. Одновременно с липидами экстрагируются белки и пектиновые вещества, которые при разделении фаз оседают в виде комплекса с липидами. Образуется продукт пастообразной консистенции, который был назван липидным витаминным продуктом. Такой же продукт получали из корня имбиря.

Для получения продуктов в виде собственно масел, обогащенных витаминами, можно использовать метод спирто-масляной экстракции. Метод спирто-масляной экстракции целесообразно применять к видам сырья с очень низкой масличностью, таким как арония черноплодная, шиповник, кожура хурмы.

Таблица 1 - Характеристика растительного сырья

п/п Вид сырья Номер партии Масличность % к свободным веществам Содержание, мг/г сухих веществ

Токоферолов каротиноидов

1 Зародыши пшеницы 11,68 8,08 0,024

2 тоже 10,50 4,97 0,030

3 Хурма, кожура 1,92 6,64 0,323

4 Расторопша, семена П-1 35,08 11,85 2,80

5 тоже П-2 32,69 10,15 1,89

6 то же П-1 39,10 17,5 2,37

7 тоже П-2 42,24 12,43 2,44

8 тоже П-3 44,90 15,85 2,36

9 ТО же 33,90 12,42 2,30

10 Имбирь корень П-1 10,21 10,42 0,225

11 тоже П-2 18,21 4,64 0,227

12 то же П-3 22,59 7,63 0,213

13 тоже П-4 17,95 9,30 0,143

14 Семена боярышника 16,25 23,33 2,043

15 Барбарис

ягода 3,87 153,66 0,209

листья 10,70 29,32 0,891

семена 15,66 Щ25 0,032

жсм 17.79 112^5 0,145

16 Облепиха, жом ягод 16,80 115,02 1,055

17 тоже П-1 12,78 76,98 1,317

18 тоже П-2 15,47 69,65 1^91

19 тоже П-3 9,35 65,76 2,109

20 Арония черноплодная 2Д2 22,39 0,380

21 То же П-2 Следы 26,20 0,499

22 Шиповник, мякоть 2^9 79,77 0,839

Различные виды витаминного сырья могут применяться в технологии получения витаминизированных масел из смешанного растительного сырья. В этом случае один из компонентов сырья должен иметь высокую масличность, а другие высокое содержание

8

жирорастворимых витаминов. Такая технология разработана под руководством проф. Кислухиной О.В. (1998г.) на примере использования ферментированных зародышей пшеницы (масличный компонент) в сочетании с бересклетом, жомом облепихи, ягодами рябины. Масла выделяли спиртовой экстракцией. Экстракционный метод выделения масел из смешанного сырья, с использованием необработанного витаминного сырья и сырья, обработанного этанолом, применен при получении витаминизированного подсолнечного масла. Особое направление использования витаминного сырья - это получение водорастворимых форм каротиноидов и токоферолов. Принцип технологии - сорбция витаминов на водорастворимые носители из спиртовых экстрактов сырья. В данном случае в качестве сырья рекомендуются низкомасличные виды, такие как барбарис, арония черноплодная, шиповник, неферментированные зародыши пшеницы. Высокая масличность затрудняет выделение водорастворимых форм препаратов, так как этанолом экстрагируются и триглицериды, впоследствии блокирующие носитель при его внесении в спиртовый экстракт.

3.1. Получение витаминизированного подсолнечного масла экстракционным способом

Первой была исследована возможность использования витаминного сырья с целью обогащения подсолнечного масла каротиноидами. Эта задача весьма актуальна, поскольку подсолнечное масло содержит достаточно высокие концентрации токоферолов (60-90 мг/100г), а каротиноиды в образцах рафинированных масел практически отсутствуют (патент № 224507, патент № 224506). Обогащение масла каротиноидами повышает его биологическую и пищевую ценность. Подсолнечное масло, обогащенное каротиноидами, выделяли из смешанного сырья, используя мятку подсолнечника, как масличный компонент. В качестве витаминных компонентов были взяты следующие виды сырья: семена расторопши, мякоть шиповника, арония черноплодная, кожура хурмы и жом облепихи. Смешанное масличное сырье содержало 1 часть витаминного сырья и 20 частей мятки подсолнечника. При соединении масличного и витаминного сырья, экстракция каротиноидов происходит с помощью масла. Растительные масла медленно проникают в клеточные структуры, поэтому для эффективной экстракции каротиноидов нужна более высокая температура и более длительная экспозиция, чем при получении подсолнечного масла из мятки подсолнечника (влажность-10-13%, 20°С, 15-20 мин.). Так например, оптимизация параметров процесса для смеси ядра подсолнечника и кожуры хурмы дала следующие результаты: влажность смешанного сырья - 10%; температура 50°С; длительность экспозиции 3 часа (табл. 2). Анализ результатов свидетельствует о том, что экстракция каротиноидов происходит недостаточно эффективно. Удовлетворительным можно считать вариант сырья с жомом облепихи.

С целью интенсификации извлечения каротиноидов была использована предобработка каротинсодержащего сырья (КСС) этанолом. Исследования проводились следующим образом на примере семян расторопши: семена расторопши соединяли со спиртом в соотношении от

1:1 до 1:4, выдерживали на водяной бане в течение 20 минут при температуре 80 °С, после чего соединяли с мяткой подсолнечника 10 % влажности.

Таблица 2* - Выход каротиноидов в масла при экспозиции смешанного сырья (влажность 10 %) в течение 3-х часов при 50°С

Вид витаминного сырья Выход каротиноидов, % Выход масла, % к масличности сырья

Кожура хурмы 18,5 61,2

Семена расторопши 16,8 36,7

Жом облепихи 47,6 45,5

•приведены результаты в виде средних значений, при этом величина доверительных интервалов средних арифметических значений измеряемых параметров составила 1,0-2,5% при уровне значимости 0,5.

Мятку подсолнечника предварительно выдерживали в течение 20 минут при 20°С. Смешанное сырье экспонировали 3 часа при 50°С. Выход каротиноидов представлен в табл. 3 Таким образом, оптимальным является соотношение сырье этанол = 1:4, время экспозиции 10 мин. Эффект обработки весьма существенен: помимо возможности снизить длительность экспозиции с 3 часов до 10 минут, получаем повышение выхода каротиноидов до 62,7 % от их содержания в сырье. Эффект предобработки этанолом был проверен и на других видах каротинсодержащего сырья (КСС), при экспозиции 10 и 180 минут (табл. 4). Предобработка оказалась эффективной для трех видов сырья, увеличение выхода каротиноидов для шиповника, аронии черноплодной, семян расторопши, составило соответственно 1,65; 2,16; 4,87 раза. Обработка облепихового жома дала незначительный эффект.

Таблица 3 * - Выход каротиноидов в масло, полученное из смеси мятки подсолнечника и семян расторопши, 20:1

Время при 50°С, мин Соотношение сырье этанол

1:0 1:1 1:2 1:3 1:4

Содержание каротиноидов, %

10 8,2 49,1 52,9 56,9 62,7

30 9,7 49,1 51,0 54,1 53,8

60 10,7 45,8 45,4 51,7 54,3

90 10,7 40,4 47,1 48,5 56,7

120 13,2 40,1 48,4 48,2 57,7

150 115 36,7 483 45,4 57,0

180 14,1 28,9 48£ 46,8 58,6

♦приведены результаты в виде средних значений, при этом величина доверительных интервалов средних арифметических значений измеряемых параметров составила 1,0-2,5% при уровне значимости 0,5.

Таблица 4* - Выход каротииоидов в масло из смеси мятки подсолнечника с различными видами КСС, предобработанного этанолом

Время экспозиции при 50°С, мин

10 10 180 180

Сырье Содержание каротинондов, %

Соотношение сырье этанол

1:0 1:4 1:0 1:4

Шиповник 25,2 38,3 23,7 39,0

Арония 17,8 41,3 20,6 44,4

черноплодная

Семена расторопши 9,7 62,7 14,1 58,6

Облепиха (жом) 33,2 41,1 41,5 40,9

♦приведены результаты в виде средних значений, при этом величина доверительных интервалов средних арифметических значений измеряемых параметров составила 1,0-2,5% при уровне значимости 0,5.

В результате проведенных исследований в качестве оптимальных параметров процесса получения витаминизированного подсолнечного масла выбраны: соотношение КСС:этанол = 1:4; продолжительность экспозиции с этанолом 20 мин при температуре кипения спирта: влажность смешанного сырья 10%; продолжительность экспозиции смешанного сырья 10 мин при температуре 50°С.

3.2. Определение коэффициентов распределения каротинондов и токоферолов в двухфазных системах

При экстракции сырья, имеющего определенную масличность, масло переходит в этанол и в процессе экстракции образуется система маслоэтанол, таким образом, закономерности экстракции этанолом и смесью масло: этанол сходны. При такой экстракции конечный экстракт, отделенный от сырья, представляет двухфазную систему, в которой целевой продукт распределен соответственно степени его химического сродства к комплексам веществ, составляющих эти фазы. Соотношение концентраций продуктов в фазах, так называемый коэффициент распределения (Кр), зависит от ряда факторов, прежде всего от химического состава фазы и температуры, при которой произошло разделение фаз.

Зная Кр вещества в системе экстрагентов, можно регулировать выход целевого продукта в той или иной фазе. Обозначим через Кр коэффициент распределения вещества между фазами 1 и 2, тогда концентрация вещества в фазе 1 может быть выражена как: С1 = КРС2, где Сг - концентрация вещества в фазе 2. Общее количество экстрагированного вещества в двух фазах: X = КрС2у\ + С2VI, где V/ и \2 - объемы фаз 1 и 2. Доля вещества в фазе 1:

1 К С^+С^ К\'х +г2 , то есть прямо пропорциональна Кр между фазами 1 и 2, и объему фазы 1.

При стремящемся к нулю, Х1 стремится к единице, т.е. к полному переходу вещества в фазу 1.

Нами проведены опыты на модельных системах, как с растворами чистых витаминов, так и с использованием витаминизированных масел и эстрактов растительного сырья (табл. 5; табл. 6).

Распределение Р-каротина определяли в системе: раствор микробиологического р-каротина в подсолнечном масле:водный этанол (табл. 6). Р-Каротин ограничено растворим в этаноле, поэтому Кр определяли в более узком интервале концентрации спирта. При концентрации этанола 80% Р-каротин практически в нем не растворяется. Сопоставив результаты с полученными для токоферола, видим, что Кр для каротина существенно выше, что объясняется более гидрофобным характером молекулы р-каротина и соответственно его более высокой растворимостью в масле. В масле из семян расторопши, наряду с Р-каротином, присутствуют ксантофиловые каротиноиды, менее гидрофобные, чем Р-каротин, что объясняется наличием гидроксильных групп. Каротиноиды масла из семян расторопши частично растворимы в этаноле, даже при концентрации 63%, а Кр при концентрации этанола 89,6% в 30,4 раза ниже, чем для р-каротина в подсолнечном масле.

Таблица 5 - Коэффициенты распределения (Кр) а-токоферола в системе подсолнечное масло:водный этанол

Концентрация этанола, % Кр №

97,5 7,09*0,38 0,8506

95,13 11,34+0,42 1,0546

89,6 27,30+0,29 1,4362

85,0 52,69±0,43 1,7217

80,0 131,12±1,07 2,1177

70,0 300,4+8,64 2,7784

Таблица 6 - Коэффициенты распределения (Кр) каротиноидов в системе подсолнечное масло:водный этанол

Концентрация этанола Р-каротин в подсолнечном Из семян расторопши

% маслеэтанол масло этанол

97,50 129,10 —

96,80 126,80 —

93,40 250,80 —

89,60 366,60 12,06

80,70 — 23,27

70,00 — 79,80

63,10 — 200,40

Анализ приведенных данных показывает, что при выделении токоферолов и каротиновдов в виде масляных растворов, целесообразно использовать системы; масло:водный этанол, с концентрацией этанола ниже 95%.

Найдена закономерность влияния концентрации экстракта на Кр витаминов: по мере увеличения доли экстракта в спиртовой фазе Кр каротиноидов растет, а Кр токоферолов снижается. Это свидетельствует о том, что в экстрактах присутствуют вещества, сходные по природе с токоферолами и, соответственно, повышающие их растворимость в спиртовой фазе и снижающие Кр .

Таким образом, доказана целесообразность снижения концентрации этанола на стадии выделения витаминизированных масел из спиртовых экстрактов и необходимость регулирования концентрации этанола на этой стадии в зависимости от состава витаминных комплексов, а также изменение соотношения витаминов в масляной фазе в зависимости от концентрации растворенных веществ в спиртовой фазе.

3.3. Изучение эффективности экстракционных технологий для растительного

сырья

Исследованиями показано, что из растительного сырья при этанольной экстракции выделяются различные конечные формы продукта: из семян расторопши и семена боярышника - собственно масла, а из корня имбиря, жома облепихи - липидно витаминные продукты. Практически из всех видов получены продукты с высоким выходом по масличности и содержанию витаминов (рис. 1). Эффективность спирто-масляной экстракции проверена с использованием в качестве сырья жома облепихи, для этого использовали соотношение сырье: этанол: масло = 1:3:1 и 1:3:3.

90 80 70 60 50 40 30 -20 10 0

семена расторопши

семена боярышника

ягоды барбариса

корень имбиря

■ масличности,% ■ содержание витаминов,% Рис. 1. Изменение содержания масличности и витаминов (суммарно) в экстрактах различных видов сырья

Глава 4. Характеристика витаминизированных масел и липидных продуктов

Были охарактеризованы некоторые свойства препаратов, полученных экстракционными методами: их окислительная стабильность при хранении, жирнокислотный состав и состав витаминных комплексов.

Жирнокислотный состав представлен в табл. 7. Данные получены в лаборатории НТТ ОАО КО «Свобода». Для масла из семян расторопши характерно преобладание (около 40%) олеиновой и линолевой кислот. Из насыщенных представлена стеариновая и пальмитиновая. Последняя преобладает в составе липидного продукта из облепихи. Продукт характеризуется также низким содержанием ненасыщенных жирных кислот (32,44 %). Для всех образцов характерно наличие четырех жирных кислот - пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и линолевой, что отмечается и для масел из других видов. Полученные витаминизированные масла характеризуются улучшенным жирнокислотным составом, где рациональным является соотношение со9, соб, соЗ (1:2:1; 1:3:1) полиненасыщенных жирных кислот, соответствующее рекомендации института питания РАМН для жирового рациона. Кроме того, полученные композиции масел устойчивы к окислительным процессам, т.к. в результате исследования изменения показателей перекисного и анизидинового чисел, скорости окисления и степени окисленности (и^ох) к концу срока хранения масел в течение 42 суток, претерпели незначительное увеличение. Масла из семян боярышника и зародышей пшеницы имеют также близкое содержание токоферолов и каротиноидов, около 300 мг/100г - токоферолов, и каротиноидов - 15 мг/100г. Таким образом масло из семян боярышника является как бы аналогом масла из зародышей пшеницы.

Таблица 7 - Основной жирнокислотный состав масел и липидных продуктов

Жирная кислота Источник выделения

семена расторопши Жом облепихи (липидный продукт) семена боярышника зародыш пшеницы

С 14:0 миристиновая — — 0,13

С 16:0 пальмитиновая 11.67 30,72 21,16 14,11

С 16:1 пальмолеиновая — 11,27 — 0,13

С 18:0 стеариновая 2,72 2,65 1,39 0,60

С 18:1олеиновая 40,08 8,32 13,51 11,31

С 18:2 линолевая 39,52 15,94 45,59 35,41

С 18:3 альфа-линолевая (т-3) — 7,91 12,03 11,16

С 20:0 эйкозановая — 0,60 0,28 —

Таблица В - Фракционный состав витаминных компонентов масел и липидного продукта

Продукт То кос «ролы, % от суммы Р-каротин, %от суммы каротиноидов

а токотриенол р У 8

Масло из семян боярышника 29,10 23,58 14,18 25,67 7,46 3,69

Липидный продукт из жома облепихи 77,50 13,50 6,50 3,20 — $51

Фракционный состав витаминных компонентов определен методом газожидкостной хроматографии в НПО «Витамины», данные представлены в табл. 8. Масло семян боярышника характеризуется наличием 5 форм токоферолов, из которых три - а, у и токотриенол содержатся почти в равных количествах (23,58-29,10). Минорньми компонентами являются Р и 8 - токоферолы. В каротиноидном комплексе Р-каротин содержится в незначительном количестве (3,7 %). В липидном продукте из облепихи в комплексе токоферолов преобладает а - изомер (77,5), 8 - изомер отсутствует, у -компонент всего 3,2 %.Таким образом в препарате преобладает Е - витаминная активность, а не радиопротекторная, связанная с наличием у - изомера.

Определяли стабильность витаминных компонентов масел и липидных продуктов в условиях хранения при температуре 0±1°С. Во всех маслах содержание каротиноидов было стабильно, потери за 6 месяцев хранения не превысили 5,7 %. Содержание определяемых токоферолов за полгода снизилось на 10-20 %. Наиболее стабильным оказался липидный продукт из жома облепихи, что может быть связано с присутствием в нем 70 % -го этанола. Отмечена повышенная стабильность липидных комплексов в присутствии водно-спиртовой фазы (табл. 9).

Таблица 9 - Изменение кислотного и перекисного чисел в процессе хранения масел

Образец Срок хранения, сут. Кислотное число, мгКОН Перекисное число, г-Г/ЮОг

0 1,00 4,60

Масло из семян боярышника 40 0,95 4,94

112 1,02 5,07

Масло из жома облепихи 0 35 107 1,12 1,06 1,12 1,80 1,83 1,94

спирто-масляной экстракции

Облепиховое масло ЗАО «Алтайвитамин» 0 33 105 5,50 5,90 6,20 14,00 19,52 38,00

Таким образом, анализ полученных данных показал, что наиболее перспективными для использования в пищевой промышленности, являются витаминизированные масла, полученные из жома облепихи и семян боярышника, где соотношение незаменимых жирных

кислот соответствует рекомендациям института питания РАМН для жирового рациона людей, имеющих индекс тела выше 32, 1:2:1 и 1:3:1 соответственно, а высокое содержание каротиноидов и токоферолов делают применение их актуальным при диетпитании.

Глава S. Разработка способа получения водорастворимых препаратов токоферола

При получении водорастворимых форм токоферолов использована технологическая схема, состоящая из двух основных стадий: 1 - получение спиртового экстракта токоферолов; 2 - сорбция токоферолов из спиртового экстракта на водорастворимый носитель.

5.1. Получение спиртовых экстрактов токоферолов

Процесс экстракции (рис. 2) токоферолов исследован на таких видах сырья, как зародыши пшеницы, арония черноплодная, жом барбариса. Использованы зародыши пшеницы с масличностью 11,68% и содержанием токоферолов 8,08 мг/г СВ; ягоды рябины с содержанием токоферолов 17,32 мг/г СВ и следовой масличностью; жом барбариса с масличностью 5,28% и содержанием токоферолов 223 мг/г СВ.

Растительное сырье, Экстракция:

Спирт, вода -► длительность 20 мин.,

ТО - 80-850 °С _Экстракционная смесь

Фильтрация ч---^ Фильтрат 1

Вымораживание: ^ """ длительность 24 часа,

ТО -1- 50 С -► Реакционная смесь

Осадок <- Фильтрация

(липиды, белок)

Рис. 2 Технологическая схема получения водно-спиртовых экстрактов из растительного сырья

При экстракции использованы следующие соотношения сырья и этанола: для зародышей пшеницы 1:6, для других видов сырья 1:10. В полученном экстракте после повторной фильтрации (фильтрат 2) сохраняются токоферолы, антопиановые пигменты, различные виды флавоноидов, низкомолекулярные сахара, органические кислоты и, в незначительных количествах, минеральные элементы. Установленно, что максимальный выход токоферолов в осветленном экстракте для зародышей пшеницы достигается при концентрации этанола 80%, для других видов сырья при концентрации 55-65 %. Влияние соотношения сырье: этанол показано на примере выхода токоферолов в экстракт аронии черноплодной (рис. 3). Достаточное количество экстрагента составляет 6 мл/г сырья. Дальнейшее увеличение количества этанола не дает существенного повышения выхода токоферолов.

Осадок на утилизацию

На основании проведенных исследований как оптимальные выбраны следующие параметры экстракции: концентрация этанола 80% для сырья с масличностью от 10 до 35%: соотношение сырьезтанол, равное 1:6.

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Л*

сопутствующие примеси, %

I спирторастворимые белки, %

■ содержание токоферолов, Ч

Рис. 3. Влияние соотношения сырье:этанол на выход токоферолов (% от содержания в сырье) на примере получения экстрактов из аронии черноплодной

Глава 6. Выбор оптимальных условий сорбции токоферолов на пеетин

Токоферолы, как и другие биологически активные вещества, в природных объектах могут быть связаны с различными биополимерами. Среди этих биополимеров есть множество соединений гидрофильного характера, которые могут быть использованы как носители при получении водорастворимых форм токоферола. С целью выяснения возможности использования других гидрофильных носителей, была проверена сорбционная емкость различных марок пектина, микрокристаллической целлюлозы, альбедо апельсина и животного белка (табл. 10). Основные параметры процесса сорбции были отработаны с использованием экстракта токоферолов из жома барбариса, а в качестве сорбента использовали пектин марки АМ-201. Исходя из соображений технологической целесообразности, в качестве рабочей выбрана концентрация пектина 0,5 мг/мл реакционной смеси. При этой концентрации пектин достаточно хорошо осаждается в 50% этаноле, что позволяет легко отделить продукт сорбции от водно-спиртового раствора. Кроме того, снижение концентрации пектина приводит к резкому увеличению объема реакционной смеси и, соответственно, производственных затрат. Были проведены исследования методического характера с целью разработки способа оценки количества токоферолов в продукте сорбции.

Таблица 10 - Удельная сорбция токоферолов из экстракта жома барбариса на различные гидрофильные носители (концентрация токоферолов в реакционной смеси -0,2-0,3 мг/мл; сорбентов -1 мг/мл; этанола - 50%, число повторностей 3-7)

Сорбенты Средняя удельная сорбция

Пектин АМ-201 96,6

Пектин AJ-201 107,6

Пектин AS-507 93,5

Пектин АМ-901А 77,9

Альбедо апельсина 38,0

Микрокристаллическая целлюлоза

101 35,6

105 35,6

Белок животный Scanpro Т95 245,9

Для этого необходимо было выявить условия перехода токоферолов из связанного состояния в раствор, где их концентрация может быть определена непосредственно (табл. 11). При разработке способа перехода токоферолов из сорбата на пектине в спиртовый раствор было установлено, что степень перехода зависит от способа растворения сорбата в воде (с нагревом или без него), способов обработки полученного раствора до и после внесения этанола. Результаты, приведенные в табл. 12, показывают, что существенными операциями являются: прогревание сорбата в процессе его перевода в водный раствор, добавление в полученный раствор уксусной кислоты и прогревание подкисленного раствора перед добавлением этанола. Оптимальным можно считать следующий вариант: прогревание раствора сорбата в течение 10-12 минут при 80-90°С, добавление в полученный раствор уксусной кислоты до ее концентрации 0,8-1,6% и повторное прогревание. Перевод в спиртовый раствор осуществляется во всех случаях путем добавления 3 объемов концентрированного этанола, экспозиции 10-15 минут в точке кипения и отделения полученного раствора в этаноле от пектина с помощью фильтрации.

Таблица 11 - Влияние концентрации этанола на сорбцию и десорбцию токоферолов барбариса на пектин АМ-201____

Концентрация этанола в реакционной смеси, % 5 0 5 0 5 0 5 0

Сорбция токоферолов, % 6,5 9,2 7,5 3,7 3,4 0,9 6,8 2,4

Десорбция токоферолов, % 6,5 7,2 73 2,0 0,1 4Д 4,7 4,9

Таблица 12 - Влияние способа обработки раствора сорбата токоферолов на пектине на выход токоферолов в спиртовой раствор

Способ перевода сорбата в водный раствор Способ обработки водного раствора Процент выхода токоферолов в раствор

1. Без нагрева Добавление 3-х объемов этанола 96%, экспозиция 10-15 минут в точке кипения 16,8-36,9

2. С нагревом при 80-90°С в течение 10 минут Тоже 72,1-91,3

З.То же с добавлением 0,4% уксусной кислоты Тоже 81,4

4.Без нагрева Добавление уксусной кислоты до концентрации 0,8-1,6%, прогревание при 80-90°С, 10-12 минут, далее по пункту 1 51,0-98,2

5. С нагревом при 80-90°С в течение 10 минут То же 98-102

Используя разработанный способ определения токоферолов в водном растворе удалось проверить стабильность водного раствора сорбата токоферолов барбариса на пектине АМ-201 (рис. 4).

Анализ полученных данных позволяет утверждать, что в течение 42 дней водные растворы токоферолов стабильны, что делает эти растворы перспективными для использования в пищевой промышленности.

■ содержание токоферолов % к исходному количеству.

содержание токоферолов % к исходному количеству.

Рис. 4. Стабильность водных растворов токоферолов, полученных из барбариса

Таким образом, разработана технология получения водорастворимого токоферола за счет сорбции последнего на пектине, наиболее перспективные препараты получены для экстрактов барбариса и жома облепихи, где выход токоферолов в препарате не менее 30% мк от содержания в сырье, при величине удельной сорбции 100 мг/г носителя.

суток сеток 23 28 35

суток 42

с'тсж суток

суток

На производственных мощностях ООО «Мэджи» разработан напиток, содержащий не менее 500мг/100мл водорастворимых токоферолов.

Глава 7. Исследования использования полученных витаминизированных продуктов в диетпитании

Исследования проводили на базе клиники лечебного питания ГУ НИИИ питания РАМН. Оценка состояния питания по профилю потребления пищевых продуктов была скорректирована в сторону увеличения состава жировой фракции за счет введения в ежедневный рацион 10 грамм витаминизированного салатного масла (масло из семян боярышника, полученное по результатам масло-этаноловой экстракции, возможна замена на масло из жома облепихи) и 200 мл напитка, содержащего не менее 500мг/100 мл токоферолов. Исследованию подвергались добровольцы страдающие 2-й степенью ожирения при индексе тела от 30-35 возрастом 50-60 лет. Среднестатистические данные эксперимента приведены на рис. 5, рис. 6. Эксперимент длился 14 дней, в качестве контрольной группы были пациенты, получающие рацион без предлагаемых добавок, и по результатам эксперимента значимых изменений нутриенной оценки регулирования веса не наблюдалось.

Таким образом, проведенный эксперимент показал эффективность использования витаминизированного масла в качестве салатного и использование водорастворимых форм токоферолов в напитках с целью интенсификации обмена веществ и нормализования веса человека, так за 14 дней приема вес пациентов снижался на 5,0-5,5%, мышечно-жировой тургор кожи увеличивался.

$ Анализ состава тела

Compartments Значений вода организма ШЛ ЯВИ

Внутрикяеточна 24 0 38,8 49,6 53,0

внеклеточная 1 в жидкость

Протеины (кд)| 10,4

Минеральные 3і83 Osseous' 3,14

Жировая масса («а* 41,7

07;4К:29

шш

нутриентная оценка

njäweietbJ .^ я

12,1-14,7 8,5

2,92 ~ 3,58 "12,4-13,9і"

"to" «і

-am

норма »м&ыток - ,

Вес <*в) I" « ■"•- Г. " 52,8 - 71,4

МСМ «8; Ift * * * "*р» ™ ж "" 23,8 - 29,1 I

Жировая масса If————'«' " 12,4-19,9 |

□ Иедостагої Іщ □Недостаток □ норма □Недостаток щМаВтаил

0регпирование веса

§ШШЬМхк%. О корма □недостаток «ВЗЙ&ДЙ5

Ш □ корма □»»достаток сильный/.

•фижшгк

□ норма анедостаток ■ избыток

ЩШ шшшшш

ИМТ jjo 328 * " » » 18,5 - 25,0 І

пжт V» Iі i" " Iii пінії И " Г" 68 18,0- 28,0 ;

итв 0,75-0,85 |

0 диагностика ожирения

$> мышечный баланс

ІІІ

О баланс л

68.8 кд -26,9 кд -25,9 кд 0.0 кд

О Область Висцерального жира

□ Степень ожирония

152,5% <90-110) D КМТ 34,4kg (28.1 - 34,4)

□ ОБ

3,14kg (2,41 -2.95) О ИОО

1514kcal (2103-1788) П OP 37.8cm О ОМР 27.7cm О импеданс

□ норма □недостаток □ избыток

крзйяо

■мйывшы

□ норма □ избыток

□ норма □ избыток ■^І^точньі

ела

ш CO.T'-SKC-'P «слабо —

Ж»» инвеб8)івнс«р '-'»девалаисяр

і-іСбапансіїр псяа£0 : опвииоо и*«вс8лпаио

О развитие тела

Ша норма ■С832ИІЙ§ □ слабый

■ норма □рззвитие □ слабый

Щ'ШяМШШ

'І ЩЩІЩІ О норма □развитие ■

ШтШШШ

О состояние здоровья

І «ШШ □«•достаток

ПИг І 366,0 384,7; 28,4 233,1 303,3

5kHz і 355,6 35S,8 27,0 285,S 2S3.S

5 С kHz I 516,1 320.8 23,4 250,4 256,4

250k.Hz 1 287,7 295,1 20,S 226,i; 233,3

500kHl I 279,6 285,8 18,4 220,6 227,8

1MHZ { 271,5 274,8 18,5 215,9 223,0

□ Внимание Опис

и высокий СИРІ

Рис. 5. Среднестатистическое изменение основных параметров состояния тела по результатам 14-дневной диеты (исходные данные)

(£8120717112553)

О График истории анализов состава тела

2012 2012 2012 0717 0717 0730

О История диагностики ожирения

¡■э имт

-й. ПЖТ

¿аитв

1 ВЦ , і ■же • ІІІІІІ

норме і

иедоета т- щчи ■

2012 0717 2012 2012 0717 0730

& История анализов мышечно-жирового а>

баланса Жироозя масса

2012 0717 |

2012 2012 0717 0730

О История мышечного баланса

І-еИ

> і 1

1

. б і

2012 2012 0730 0717 2012 0717 2012 0717 2012 2012 0717 0730

О История области висцерального жира

О История дополнительных данных

250 225 200 175 150 125 100

184.5 » 135,4 191.7 ф-----0

2012 0717 2012 2012 0717 0730

О История отеков

ЙПТО 2012 07/17 2012 07/17 2012 07/30

Й'ЛІ,, 16-4,6 160.3 152.5

ВДТ 26,0 36,7 34,4

ОН 2.26 3.30 3,14

ИОП 1233 1591 1514

ОР 38,6 39,5 37,8

26,7 28.9 27,7

От«< Праиаяпум левая рука: ІШІіі^шІІІІііШа правая нога

ИВЯНИ! 0,335 0,334 о.ззе 0,337 0,338

12/07/17 0,336 0,332 0.335 0,337 0.337

14 й 31 0,333 0,333 0,334 0,333 0,333 0,335

. ,......1

Рис. 6. Среднестатистическое изменение основных параметров состояния тела по результатам 14-дневной диеты (данные после 14 дней диеты)

Заключение

1. Исследованы различные виды растительного сырья как источники токоферолов, каротиноидов и растительных масел. Наиболее богаты токоферолами ягоды барбариса, жом облепихи, шиповника; каротиноидами -семена расторопши, жом облепихи, шиповника. К числу масличных видов отнесены только семена расторопши (масличность 32,7-44,9%).

2. Предложена принципиальная схема использования витаминного растительного сырья для получения целевых продуктов: витаминизированных масел из одного сырья, из смешанного сырья, липидных продуктов и водорастворимых форм жирорастворимых витаминов. Предлагаемые технологические последовательности включают процессы основанные на применении экстракционных и сорбционных методов выделения целевых продуктов, а также различных способов предобработки сырья.

3. Определены оптимальные параметры процесса получения подсолнечного масла, обогащенного каротиноидами, методом мягкого съема из смешанного сырья. Установлено, что применение предобработки каротинсодержащего сырья этанолом повышает степень последующего перехода каротиноидов в масло в 1,65-4,84 раза. Выход витаминизированного масла составляет 67-70%, каротиноидов 38-63% (в зависимости от вида каротинсодержащего компонента смешанного сырья).

4. Исследованы закономерности распределения токоферолов и каротиноидов в модельных системах маслоэтанол и в системах маслохпиртовой экстракт растительного сырья. Установлена закономерность коэффициента распределения Кр от концентрации этанола (%). Показано, что в системах маслохпиртовой экстракт сырья Кр токоферолов и каротиноидов существенно отличаются от значений в модельных системах и зависят от концентрации сухих веществ (%) растительных экстрактов в спиртовой фазе. По мере возрастания концентрации экстрактов Кр каротиноидов повышается, Кр токоферолов -снижается.

5. Показана стабильность витаминных компонентов в течение 6 месяцев хранения витаминизированных масел, полученных методами спиртовой и спирто-маслянной экстракций, и липидных витаминных продуктов, выделенных методом спиртовой экстракции из спектра изучаемого растительного сырья.

6. Изучен жирнокислотный состав масел. Установлено, что по жирнокислотному составу, содержанию токоферолов и каротиноидов масло из семян боярышника близко к маслу из зародышей пшеницы. Определен состав комплекса токоферолов масла из боярышника и липидного продукта из жома облепихи, в последнем преобладает а- токоферол (77,5%).

7. Разработан способ получения водорастворимых форм токоферола, основанный на сорбции токоферолов из спиртовых растворов на гидрофильном носителе. Определены оптимальные условия экстракции токоферолов из различных видов сырья и сорбции на носителях различной природы. Предложена технология водорастворимого препарата токоферола из барбариса, обеспечивающая выход токоферолов в препарате не менее 30% к содержанию в сырье, при величине удельной сорбции 100мг/г носителя (пектина).

8. Показана целесообразность использования витаминизированного масла и напитка, содержащего не менее 500 мг/100 мл токоферолов для диетпитания, с целью нормализации массы тел.

Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы:

- полученные по разработанным технологиям витаминизированные масла, рекомендуется использовать для лечебных и профилактических программ, по поддержанию и корректировке массы тела;

- новые жировые продукты в виде салатных масел могут быть рекомендованы при разработке рационов для различных групп населения, работа которых связана с различным уровнем физической нагрузки.

- в создании серий пищевых продуктов, обладающих функциональными свойствами и пониженной жирностью для различных групп населения, в частности, больных сахарным диабетом и страдающих сердечнососудистыми заболеваниями.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК

1. Восканян, К.Г. Пути обогащения жирнокислотного состава эмульсионного жирового продукта [Текст] / К.Г. Восканян, В.Х. Паронян // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. -№ 6. -С. 54.

2. Восканян, К.Г. Аспекты технологии получения витаминизированных масел [Текст] / К.Г. Восканян, В.А. Тимофеев, А.Ю. Кривова, О.С. Восканян И Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. —№ 7. - С. 45-47.

3. Восканян, К.Г. Влияние режимов экструзионной обработки растительного сырья на эффективность экстракционных процессов [Текст] / К.Г. Восканян, В.А. Тимофеев, В.А. Поляков, А.Ю. Шариков // Перспективы наук. - 2013. -№ 8. -С 146-149.

4. Восканян, К.Г. Влияние режимов предобработки растительного сырья на эффективность экстракционных процессов [Текст] / К.Г. Восканян, А.Ю. Кривова, Т.А. Шакер // Глобальный научный потенциал. - 2013. - №8. - С. 69-71.

Статьи и материалы конференций

5. Восканян, К.Г. Исследование ингредиентов жировых продуктов, обеспечивающих безопасность потребления [Текст] / К.Г. Восканян, В.Х. Паронян, Н.М. Скрябина, Г.И. Козярина, P.M. Лалаева // Труды IX Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности», Т.1. -М.: МГТА, 2003. -№ 8. - С. 25.

6. Восканян, К.Г. Формирование функциональных свойств масложировых продуктов питания [Текст] / К.Г. Восканян, В.Х. Паронян, О.С. Восканян, Н.М. Скрябина // Сборник научных трудов кафедры «Технология пищевых производств» (Москва, МГТА). -М.: Пшцепромиздат, 2003. - С. 72.

7. Восканян, К.Г. Основные положения производства масложировых продуктов нового поколения [Текст] / К.Г. Восканян, В.Х. Паронян, Н.М. Скрябина, Т.В. Шленская

// Международный форум «Ярмарка банков и инвестиционных проектов в АПК» / Сб. трудов XI Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности», Т.2. -М.: МГУТУ, 2005. -№ 10. - С. 37.

8. Восканян, К.Г. Исследование физико-химических свойств яблочного пектина [Текст] / К.Г. Восканян, В.Х. Паронян, Н.М. Скрябина // Международный форум «Ярмарка банков и инвестиционных проектов в АПК» / Сб. трудов XI Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности», Т.2. -М.: МГУТУ, 2005. -№ 10. - С. 38.

9. Восканян, К.Г. Некоторые технико-технологические вопросы развития жиропереработки [Текст] / К.Г. Восканян, В.Х. Паронян, Н.М. Скрябина // Научные труды 5-й конференции Отделения наукоемких технологий, экомониторинга и экономики пищевых производств (Москва, МАЭН). - М.: МАЭН, 2006. - С. 62.

10. Восканян, К.Г. Пути создания функциональных эмульсионных продуктов питания [Текст] / К.Г. Восканян, О.С. Восканян, О.С. Шаурина // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. «Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг» (Киров, ГОУ ВПО КГМА). - Киров, 2011. -С. 215-216

Патенты на изобретение

11. Пат. 2242507 Российская Федерация, МПК7 С 11 В 3/00. Способ рафинации растительных масел [Текст] / Восканян К.Г., Паронян В.Х., Восканян О.С., Скрябина Н.М.; -№ 2003118041; заявл. 19.06.2003; опубл. 20.12.2004, Бюл. № 35.

12. Пат. 2242506 Российская Федерация, МПК 7 С 11 В 3/00. Способ рафинации растительных масел [Текст] / Восканян К.Г., Паронян В.Х., Восканян О.С., Скрябина Н.М.; -№ 2003118040; заявл. 19.06.2003; опубл. 20.12.2004, Бюл. № 35.

Подписано в печать 08.11.2013 Формат А5 Бумага 80 г/м2 Тираж 100 экз. Отпечатано ООО «РВК.ру» г. Москва, ул. Бутырский вал, 48

Текст работы Восканян, Каринэ Гарниковна, диссертация по теме Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г. РАЗУМОВСКОГО»

04201365750 На правах рукописи

ВОСКАНЯН КАРИНЭ ГАРНИКОВНА

РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СОЗДАНИЕ ВИТАМИНИЗИРОВАННЫХ САЛАТНЫХ МАСЕЛ ДЛЯ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ДИЕТ

Специальность: 05.18.06 «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов (технические науки)»

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Крнвова А.Ю.

Москва-2013

Содержание

стр.

Введение 4

Глава 1. Аналитический обзор 10

1.1. Антиоксиданты и их свойства 10

1.2. Общая характеристика природных биологически-активных 22 веществ

1.2.1. Распространение токоферолов в природе и продуктах 24 жизнеобеспечения

1.2.2. Витамин А в природе, продуктах жизнеобеспечения 31

1.3. Перекисное окисление липидов 41

1.4. Антиоксиданты 45 1.4.1. Общее представление о механизме действия антиоксидантов 47

(АО)

1.5. Извлечение растительных масел из масличного сырья 52

1.5.1. Строение олеосом 53

1.5.2. Традиционные методы получения растительных масел: 55 достоинства и недостатки.

1.5.3. Водная экстракция растительных масел 57 Глава 2. Методы исследований 59

2.1. Метод спирто:масляной экстракции 59

2.2. Схема получения водорастворимых препаратов токоферолов 59

2.3. Определение влажности сырья 61

2.4. Определения масличности сырья 61

2.5. Определение содержания каротиноидов 62

2.6. Определение содержания токоферолов 64

2.7. Определение кислотного числа масел 66

2.8. Определение перекисного числа масел 67

2.9.0пределение коэффициентов распределения концентрации 68 каротинойдов и токоферолов в двухфазных системах

2.10. Определение стабильности качественных показателей в препаратах 69 и продуктах

2.11 .Математическая обработка результатов экспериментов 70

Глава 3 Выбор растительных источников каротиноидов и 72 токоферолов

3.1.Получение витаминизированного подсолнечного масла 77 экстракционным способом

3.2. Определение коэффициентов распределения каротиноидов и 81 токоферолов в двухфазных системах

3.3. Изучение эффективности экстракционных технологий для 90 растительного сырья

3.4. Получение витаминизированных масел методом спирто-масляной 91 экстракции

Глава 4. Характеристика витаминизированных масел и липидных 94 продуктов

4.1. Получение витаминизированных масел методом спиртовой 100 экстракции

Глава 5. Разработка способов получения водорастворимых 104 препаратов токоферола

5.1. Получение спиртовых экстрактов токоферолов 104

Глава 6. Выбор оптимальных условий сорбции токоферолов на 110 пектин

Глава 7. Исследования использования полученных 117 витаминизированных продуктов в диетпитании

Заключение 120

Список используемой литературы 123

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений масложировой промышленности ее инновационного развития является разработка новых и совершенствование существующих технологий получения и переработки растительных масел, позволяющих получать масла высокой пищевой и биологической ценности, которые необходимы для производства высококачественных продуктов питания. В соответствии с концепцией здорового питания, в РФ необходимо увеличивать потребление разнообразных растительных жиров и масел, являющихся источниками жирорастворимых витаминов и биологически активных веществ.

Поэтому разработка конкурентоспособных технологий получения жировых продуктов, обогащенных жирорастворимыми витаминами и обладающих функциональными свойствами за счет содержания нативных биологически активных веществ и предназначенных для систематического употребления различными группами населения, приобретает особую актуальность. Это обосновывает выбор темы и актуальность диссертационного исследования, а также полностью соответствует требованиям государственной политики в области разработки новых продуктов питания с функциональными свойствами.

Степень разработанности проблемы

Проведенные исследования основаны на научно-теоретических трудах и экспериментальных исследованиях ученых: В.П. Варламова, О.С. Восканян, Е.В. Грузинова, A.A. Кочетковой, А.Ю. Кривовой, Е.П. Корненой, А.П. Нечаева, В.Е.Тарасова, В.А. Тутельяна, Ю.А. Тырсина, Т.В. Шленской, В.Х. Пароняна, Н.М. Скрябиной и других ученых, работающих над этой проблемой.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы явились разработка и совершенствование технологий, обеспечивающих создание витаминизированных салатных масел для лечебно-профилактических диет, оценка эффективности экстракционных

технологий для переработки витаминного растительного сырья, разработка способа получения водорастворимых форм токоферолов, апробация витаминизированных продуктов, полученных на основе разработанных технологий в диетическом питании.

В соответствии с поставленной целью исследования были сформулированы и решены следующие задачи:

- поиск перспективных источников витаминсодержащего растительного сырья с целью выделения витаминизированных продуктов;

разработка технологии получения витаминных препаратов и витаминизированных продуктов на основе изучения особенностей сырьевой базы и характера известных в настоящее время технологий добывания биологически активных веществ;

-разработка и оптимизация технологии и параметров получения витаминизированного подсолнечного масла, обогащенного витаминами из смешанного растительного сырья;

исследование закономерностей распределения токоферолов и каротиноидов в двухфазных системах;

-получение витаминизированных масел и липидных витаминизированных продуктов из нетрадиционного растительного сырья экстракционными методами и исследование свойств полученных продуктов;

- проведение исследований для обоснования технологии получения водорастворимых форм токоферолов из растительного сырья;

апробация витаминизированных продуктов, полученных на основе предлагаемых технологий, и использование последних в диетах функционального и профилактического назначения, безопасных в потреблении для различных групп населения.

- квалифицирование разработанного пищевого продукта, как продукта для лечебно-профилактического питания при ожирении.

Научная новизна работы

В диссертационной работе лично автором получены следующие научные результаты:

- научно обоснована и экспериментально подтверждена комплексными исследованиями необходимость поиска перспективных источников растительного сырья для выделения витаминных препаратов;

- научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования предобработки сырья, установлено влияние режимных параметров на изменение функциональных свойств экстрактов;

- обосновано увеличение глубины извлечения витаминных препаратов и витаминизированных продуктов, выявлены закономерности распределения токоферолов и каротиноидов в системах масло:этанол и масло:спиртовой экстракт сырья, на основании которых предложены приемы для интенсификации процесса экстракции и варьирования композиционным составом витаминизированных масел;

- получены данные по составу и стабильности витаминизированных масел и липидных витаминных продуктов. Показано сходство жирнокислотного состава масел из семян боярышника и зародышей пшеницы;

- обоснована окислительная стабильность витаминизированного масла, полученного по разработанной технологии, и подтверждена исследованиями кинетических изменений показателей перекисного и кислотного чисел, а также общей степенью окисленности;

- установлены и экспериментально подтверждены оптимальные параметры процесса получения водорастворимых форм токоферолов из растительного сырья, определена сорбционная емкость различных гидрофильных носителей в отношении токоферола;

-обосновано использование витаминных продуктов, полученных на основе предлагаемых технологий, для использования в диетах функционального и профилактического назначения, безопасных в потреблении;

-научно-техническая новизна работы подтверждена патентами РФ (патент № 2242507, патент № 2242506).

Теоретическая и практическая значимость работы заключается:

- в разработке и научном обосновании технологии и параметров мягкого съема витаминизированного подсолнечного масла из смешанного растительного сырья;

- в предложении приемов повышения эффективности технологических процессов экстракции из растительного сырья за счет комплексной масляной и спиртово-водной экстракций, способствующих увеличению выхода каротиноидов и токоферолов, и регулирования их соотношения на основании использования закономерностей распределения в двухфазных системах;

-показана эффективность использования технологии спиртовой и спирто-масляной экстракции при получении витаминизированных масел и липидных витаминных продуктов;

-в разработке технологии получения водорастворимых препаратов токоферолов из жома барбариса. Проведены производственные испытания по выработке витаминного препарата на производстве ООО «Тереза-Интер», получена опытная партия нового продукта;

- в разработке алгоритма менеджмента и определении критериев качества технологии получения новых продуктов, составлении технологических инструкций процесса производства. Проведены производственные испытания по выработке продукта содержащего водорастворимые токоферолы, получена опытная партия витаминизированного салатного масла в промышленных условиях соответствующая по своим показателям требованиям Технологического регламента Таможенного союза 024/2011 «Технический регламент на масложировую продукцию»;

- в применении результатов научных и экспериментальных исследований в учебных процессах по специальностям «Технология продуктов общественного питания» и «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов» при: чтении лекций, выполнении лабораторных и практических работ,

научно-исследовательских дипломных и курсовых работах студентов, разработке учебно — методических пособий, выполнении научно - исследовательских работ;