автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка метода регулирования композиций эфирных масел в составе многофункциональных добавок для мясопродуктов

Введение.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Общая характеристика эфирных масел

1.2. Происхождения и метаболизм эфирных масел

1.3. Получение эфирных масел

1.3.1. Способ перегонки

1.3.2. Экстракционные методы

1.3.3. Биотехнологические методы

1.4. Методы исследования состава эфирных масел

1.5. Состав и свойства эфирных масел

1.5.1. Антиокислительные свойства эфирных масел

1.5.2. Влияние эфирных масел на развитие микроорганизмов

1.5.3. Биологическая активность эфирных масел

1.6. Использование пищевых полимеров в производстве сухих форм ароматизаторов

1.7. Применение эфирных масел в технологиях мясопродуктов

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Схема проведения исследований

2.2. Объекты исследования

2.3. Методы исследований Инструментальные исследования

2.3.1. Газохроматографический анализ

2.3.2. Сбор и обработка данных газохроматографического анализа

2.3.3. Органолептическая оценка роли отдельных компонентов в формировании запаха эфирных масел

2.3.4. Влияние хранения на качество эфирных масел и их композиций

2.3.5. Получение сухого препарата смеси эфирных масел путём нанесения на сухой кукурузный крахмал

2.3.6. Извлечение эфирных масел из сухих препаратов и обработка результатов анализа

2.3.7. Оценка эффективности связывания и стабильности смеси эфирных масел в процессе хранения сухого препарата

2.3.8. Извлечение летучих органических соединений для оценки степени окисления жира в мясопродуктах

2.3.9. Определение структурно-механических показателей с помощью универсальной испытательной машины "ИНСТРОН-1122"

2.3.10. Пенетрация

2.3.11. Определение рН мясопродуктов 44 Органолептические исследования

2.3.12. Определение запаха эфирных масел

2.3.13. Определение запаха сухих препаратов

2.3.14. Определение интенсивности аромата сухих препаратов на основе показателя разбавления

2.3.15. Органолептический анализ мясопродуктов, изготовленных с использованием стандартизированных композиций 46 Химические исследования

2.3.16. Определение степени окисления жира по пероксидному числу

2.3.17. Определение общего химического состава мясопродуктов 49 Микробиологические исследования

2.3.18. Определение микробиологических показателей

Глава 3 Результаты исследований и их обсуждение

3.1. Исследование состава эфирных масел пряностей и пряно-ароматических растений

3.2. Изучение стабильности индивидуальных масел и их композиций в процессе хранения

3.2.1. Исследование влияния продолжительности и условий хранения на состав индивидуальных эфирных масел

3.2.2. Исследование влияния продолжительности хранения на состав композиций эфирных масел

3.3. Стабильность смеси эфирных масел, нанесённой на нативный кукурузный крахмал, в процессе хранения

3.4. Регулирование состава композиций эфирных масел

3.5. Оптимизация композиции эфирных масел, обладающей антиокислительным действием

3.6. Сравнительная оценка мясопродуктов с использованием многофункциональных добавок, изготовленных по предлагаемой технологии 89 3.6.1. Определение микробиологических показателей 90 Выводы 93 Список литературы 95 Приложение 1. Соединения, идентифицированные в эфирных маслах пряно-ароматических растений 103 Приложение 2. Изменение состава эфирных масел пряно-ароматических растений в процессе хранения 111 Приложение 3. Изменения в составе композиций эфирных масел в процессе хранения

Качество мясопродуктов определяется комплексом физико-химических, биологических и органолептических показателей, совокупность которых предопределяет уровень пищевой и биологической ценности готовых изделий. В настоящее время с учётом основных представлений теории сбалансированного и адекватного питания российскими исследователями (Андреенков В.А., Вол-гарев М.Н., Ковалёв Ю.В., Липатов Н.Н., Рогов И.А., Нелепов Ю.Н., Титов Е.И., Юдина С.Б.) разработана методология компьютерного моделирования и проектирования рецептур и технологий мясных изделий, учитывающая специфику состава и функционально-технологических свойств используемых ингредиентов.

Процесс компьютерного конструирования пищевых продуктов с заданными качественными характеристиками достаточно хорошо освоен, подкреплён математическим аппаратом и информационной базой. Однако в данной методологии недостаточно подробно рассматриваются вопросы, связанные с регулированием требуемых сенсорных характеристик, особенно таких, как вкус и аромат.

В современной технологии мясопродуктов широко используются многофункциональные пищевые добавки отечественного и зарубежного производства, в состав которых входят эфирные масла различных пряно-ароматических растений. Применение подобных добавок позволяет улучшить органолептиче-ские показатели, повысить стабильность в процессе хранения, модифицировать вкус и аромат готовой продукции.

Разработку композиций эфирных масел для мясопродуктов осуществляют эмпирически, руководствуясь принципом комплиментарности их вкуса и запаха с учётом интенсивности аромата эфирных масел путём вариаций качественного состава и количественного содержания отдельных эфирных масел. Как известно, качество пряно-ароматического сырья зависит от климатических условий зоны культивирования, агротехники выращивания, условий сбора и хранения, методов получения эфирных масел, а также ряда других факторов, в результате 7

Выводы

1. Оптимизированы параметры проведения газохроматографического анализа эфирных масел пряно-ароматических растений; разработана компьютерная программа расчёта величин индексов удерживания и идентификации по ним летучих компонентов эфирных масел.

2. Методом газовой хроматографии изучен состав 10 видов пряно-ароматических эфирных масел, используемых в производстве многофункциональных добавок для мясопродуктов. Методом газохроматографической олфак-тометрии установлены одор-активные соединения ответственные за формирование специфического аромата эфирных масел, а также определено их количественное содержание.

3. Определены диапазоны количественного содержания летучих органических веществ в составе разных партий и видов индивидуальных эфирных масел. Установлены критерии качества эфирных масел гвоздики, кардамона, кориандра, лавра, мациса, мускатного ореха, укропа, фенхеля, эвгенольного базилика, чеснока и определён состав эталонных образцов с учётом количественного и качественного состава эфирных масел, содержания ключевых и одор-активных соединений, а также уровней стабильности их состава.

4. Изучено влияние условий хранения на качественный и количественный состав 10 видов индивидуальных эфирных масел, установлены особенности химических превращений, происходящих в составе масел под воздействием света. Показано, что эфирные масла лавра, кориандра, укропа, мациса, кардамона, гвоздики сохраняют стабильные свойства при хранении в течение 12 месяцев без доступа света; эфирные масла фенхеля и мускатного ореха и чеснока - до 6 месяцев. Исследование стабильности композиций эфирных масел, содержащих соединения различной химической природы, позволило обосновать возможность хранения жидких форм композиций эфирных масел в течение 6 месяцев.

5. Изучена сорбционная активность нативного кукурузного крахмала по отношению к компонентам эфирных масел, определена стабильность хранения сухой формы композиции эфирных масел. Установлено, что связывание и удер

94 живание летучих органических соединений осуществляется за счёт капиллярных сил, образования комплексов включения и сорбции полисахаридами. Показано, что основные ароматобразующие компоненты эфирных масел удерживаются при хранении сухого препарата в течение 6 месяцев практически количественно; потери легколетучих компонентов эфирных масел за этот период составляют 20-30%.

6. Разработаны алгоритм и метод регулирования состава композиций эфирных масел с помощью математического моделирования на ЭВМ, базирующиеся на вариациях компонентного состава композиций, определяемых методом капиллярной газовой хроматографии. Сформулированы основные критерии качества композиций эфирных масел, в основе которых лежит содержание ключевых и ароматобразующих соединений в определённых концентрациях и отсутствие продуктов химических превращений.

7.Оптимизирован состав композиции эфирных масел с максимально возможной концентрацией циклических монотерпеновых углеводородов, обладающей антиокислительным действием. На основе предложенной математической модели отделом программного обеспечения ООО "АРОМАРОС-М" разработана компьютерная программа, позволяющая создать композиции эфирных масел с заданными свойствами. Предложены для использования 9 композиций эфирных масел многофункциональных пищевых добавок, состав ароматических композиций которых скорректирован согласно разработанному методу. 8. В производственных условиях ООО "АРОМАРОС-М" изготовлены многофункциональные добавки для группы мясопродуктов, проведена их промышленная апробация. На основании анализа комплекса органолептических, физико-химических, технологических и микробиологических показателей варёных, полукопчёных, варёно-копчёных колбас и мясных полуфабрикатов показано позитивное действие разработанных композиций эфирных масел как на качественные и микробиологические характеристики готовой продукции, так и на ход окислительных процессов.

95

1. Аидрееиков В.А. Научно-практические основы комплексной оценки качества мяса и мясных продуктов. Авт. дис. док. тех. наук,- М.- 1996- 51 с.

2. Андреенков В.А. Алёхина JI.B. Мишарина Т.А. Основные принципы комплиментарности продуктов питания и вкусоароматизирующих добавок. Мясная индустрия,-1997-№6.- е.;

3. Андреенков В.А., Алёхина JI.B., Мишарина Т.А. Оценка качества вкусоа-роматобразующих добавок. Мясная индустрия.-1997.- №1.- с. 7-8;

4. С.А. Войткевич. Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии. М.: Пищевая промышленность, 1999.- с. 282;

5. Танасиенко Ф.С. Эфирные масла. Содержание и состав в растениях.- Киев.: Наук, думка, 1985. с.264;

6. Танасиенко Ф.С., Дедух А.Я., Гольдина В.Г. Растворимость в воде эфирного масла шалфея мускатного.-Тр. ВНИИ эфирномасличных культур,-1978.-11.-С.194-200;

7. Танасиенко Ф.С., Кравец Т.И., Касимовская Н.Н. Растворимость в воде эфирного масла мяты перечной.-Тр. ВНИИ эфирномасличных культур.1978.-11.-С.250-261;

8. Шляпникова А.П., Дюкова Е.А., Взаимная растворимость воды и эфирных масел.-Тр. ВНИИ эфирномасличных культур,-1983.-15-е. 143-146.

9. Thompson D.P. Fungitoxic activity of essential oil components on food storage fungi.-Micologia,-1989,- 81, p.151-153;

10. Танасиенко Ф.С., Касимовская H.H., Шляпников В.А., Шляпникова А.П. Эволюция представлений об изменении содержания и состава эфирных масел в растениях.-Физиология и биохимия культурных растений.-1995.-т. 27,- № 3 .-с.124-129;

11. Rhyu H.Y. GC characterization of various geographic origins.-J.Food Sci.1979,- V.44 -№3.-p. 758-762;96

12. Kerrolo К., Galambosi В., Kallio H. Volatile components and odor intensity of four phenotypes of hyssop. J. Agric.Food Chem.- 1994.- V.42.- № 3 p. 776-781;

13. Gopalakrishnan N.J. Studies of the storage quality of СО-extracted cardamom and clove bud oils. J.Agric.Food Chem. 1994. V.42. №3 p.796-798;

14. Soliman F.M. El-Kashoury E.A., Fathy M.M., Gonaid M.H. Analysis and biological activity of the essential oil of Rosmarinus officinals L. from Egypt.- J. Flavour and Fragrance Journal.-1994.-V.9.-p.29-33;

15. Андреенков В.А., Полшков A.H., Мишарина Т.А. Влияние сезона сбора на состав эфирного масла листьев лавра. -Тез. докл. межд. конф. Пряно-ароматические и лекарственные растения: перспективы интродукции и ис-пользования.-Минск-1999.- с 7-8;

16. Мишарина Т.А., Головня Р.И., Белецкий И.В. Определение летучих компонентов эфирных масел садового чабера методом капиллярной газовой хроматографии. Ж. Аналитической химии.-1999.-т.54.-№2.-с.219-222;

17. Исупов В.П. Пищевые добавки и пряности. История, состав и примене-ние.-СПб:- ГИОРД.- 2000. 176 е.;

18. Шляпников В.А., Шляпникова А.П. Количественные и качественные изменения некоторых эфирных масел в растительном материале при воздействии органических растворителей.-Ж. Прикладная биохимия и микробиология.-1972.- №5.- с. 488-494;

19. Касьянов Г.И., Кизим И.Е., Холодцов М.А. Применение пряноароматиче-ских и лекарственных растений в пищевой промышленности. -Ж. Пищевая промышленность.- 2000.- №6.- с. 18-20;

20. Thoman Ralph, Brauer Ulrike. Krautergewurzaromenncue Aromastoffe fur die Lebensmittelindustrie.- Lebensmittelindustrie.-1988.-№4.-p. 160-161;

21. Танасиенко Ф.С. Использование аппаратов непрерывного действия для получения эфирных масел перегонкой с паром. -Тез. докл. IV межд. конгресс по эфирным маслам. Химия и технология душистых веществ.-1971,- с.327-335;97

22. Касьянов Г.И., Пехов А.В., Таран А.А., Натуральные пищевые ароматизаторы С02- экстракты.-М.: Пищевая промышленность, 1978. -237 е.;

23. Pat. 686556 Switzerland, МКИ А 61 К 035/78, В 01 D 015/08. Steiner Rudolf, Colombi Renato. Venfahren zur Herstellung von pestizidarmen Wirkstoff Konzentraten aus Pflanzen. Emil Flachsmann AG. № 02258/94 30.04.96.

24. Pat. 672048 Switzerland, МКИ A 23 L 1/221, A23 L 3/34. Aeschbach Robert, Philippossian Georges. Precede d'obtention d'un extrait anti-oxydant d'epices. Socdes Products Nestle S.A.- № 5032698; 20.11.95;

25. Зимин А.И. Приготовление раствора эвкалимина в этиловом спирте в роторном аппарате при импульсном возбуждении кавитации. Хим. фармац. ж.-1996.-№ 10,- с. 46-47;

26. Extraktion von Aromastoffen. Schweiz. Maschinenmarkt.-1992.- № 42.- p.92;

27. Андреенков В.А., Ващук E.A., Мишарина T.A. Состав, получение и свойства пищевых ароматизаторов. -Ж.Пищевая промышленность.-1998.-№6.-с. 29-31;

28. Enzymunterstutzte Extraction von Gewurzaromen. Fruse Stefanie, Binnig Rupert. Gordian 1993. № 11. p. 171-176;

29. Хорольский В.В., Алексахина В.А., Папина В.А. Использование ароматизаторов в мясной промышленности. Обзорная информация. М.: Агро-НИИТЭИММП-1994- 40с.;

30. Флейшер А. Получение бестерпеновых эфирных масел. -Ж. Пищевая промышленность." 1999.-№3.- с.56-57;

31. Jennings W., Shibamoto Т. Qualitative analysis of flavour and fragrance vola-tiles by glass capillary gas chromatography. N.Y., 1980.;

32. Bangs W.E., Reineccius G.A. Characterization of selected materials for lemon oil encapsulation by spray drying.- J. Food Sci. -1990.-V.55.-p.1356-1358;

33. Formacek V. Essential oil analysis by capillary gas chromatography and Car-bon-13 NMR spectroscopi. N.Y., 1983;

34. DePooter H.L., Schamp N.M. Progress in essential oil research Ed. E.-J. Brunke.-Berlin, 1986. p. 139-150;98

35. Исидоров В.А. Летучие выделения растений: состав, скорость эмиссии и экологическая роль. СПб., 1994;

36. Белоусова Н.Н., Хан В.А. Бициклические монотерпиноиды эфирного масла Ledum palustre.-Химия природных соединений.-1991.- №5.-с. 27-29;

37. Белоусова Н.И., Ткачёв А.В., Шакиров М.М., Хан В.А. Новые терпенои-ды эфирного масла Ledum palustre.-Химия природных соединений,-1991.-№1.-с 24-29;

38. Карасек Ф., Клемент Р. Введение в хромато-масс-спектрометрию. М., 1993;

39. Сысоев А.А. Введение в масс-спектрометрию. М., 1997;

40. Полякова А.А., Хмельницкий Р.А., Введение в масс-спектрометрию органических соединений. М.-Л., 1996;

41. Касаткина Л.А. Применение масс-спектрометрии для аналитических целей. М., 1978;

42. Иоффе Б.В. и Витенберг Д.А. Установление молекулярных формул органических соединений по данным масс-спектрометрического анализа и атомно-эмиссионного хроматографических детекторов.-Аналитическая химия.-1995- т.50;

43. Рамендик Т.Н. Элементный масс-спектрометрический анализ твёрдых тел. Физические основы и аналитические характеристики. М., 1993;

44. Под редакцией: Онищенко Г.Г., Шестопалов Н.В., сост Шипилов С.Н., Плешивцев А.С. Современные методы анализа и оборудование в санитарно-гигиенических исследованиях. М.: ФГУП Интерсэн.-1999;

45. Biondi D. Cianci P. Geraci С. Ruberto G. Piattelli M. "Antimicrobial activity and chemical composition of essential oils from Sicilian aromatic plants" Flavour Fragrance J.-1993.- № 8.-p.331-337;

46. Титов Е.И., Митасёва Л.Ф., Кулишев Б.В., Медкова Е.В. Пути повышения сроков хранения сырья и готовых продуктов из мяса птицы. АгроНИИЭ-ИММП, 1995,33 с;99

47. Janssen A.M. Scheffer J.J. Baerheim Svenden A. Antimicrobial activity of essential oils: a 1976-1986 literature relview. Aspekts of the test methods.-Planta Med.-1987.-p. 395-398;

48. Joshi A., Motin S.A. Essential oils as antioxidants.-J. Chem Weekly.- 1991.-№ 7.- p.117-119;

49. Zugadlo I.A., Lamargue A.L., Maestri D.M., Grosso N.R. Empleo de aceites esenciales como antioxidants naturals.- 1995.-№ 4-5.- p. 285-288;

50. Panizzi L. Flamini G. Gioni P.L. Morelli I. Composition and antimicrobial activity of essential oils of four Mediterranean Lamiaceae.- J. Ethnopharmacol.-1993.-№ 39.- p.167-170;

51. Farad R.S., Ali M.N. Inhibitory effects of individual and mixed pairs of essential oils on the oxidation and hydrolysis of cottonseed oil and butter. -J. Grasas у aceites.- 1989.- № 4-5.- p.275-279;

52. Андреенков B.A., Алёхина JI.B., Мишарина T.A. Российские добавки для варёных колбасных изделий из мяса птицы.-Ж. Мясная индустрия.-1997.- №4.- с.7-8;

53. Дубинина А.А., Дейниченко Г.В., Пархаева Н.В., Щербакова Т.В. Антиокислительная активность препаратов из пряно-ароматических растений.-Хранение и переработка сельхозсырья.- 2000.- № 7;

54. Андреенков В.А., Полшков А.Н., Мишарина Т.А. "Новые вкусо-ароматические добавки фирмы АРОМАРОС-М". -Ж. Пищевые ингредиенты сырьё и добавки.- 2000.- №1.- с. 44-46;

55. John P. Cherry. Improving the Safety of Fresh Produce with Antimicrobials.-J. Foodtechnology. -1999. v. 53.- № 11;

56. Duriyaprapan S., Britten E.J. The effect of age and location of leaf on quantity and quality of mint oil production.- J. of Experimental Botany.-1982.-V.33. p.810-814;

57. Тураева А.Д. Лекарственные растения СССР и их применение.-М.:-изд. Медицина.-1974,- с.423;

58. Андреенков В.А., Мишарина Т.А. Полшков А.Н. Изменение состава эфирных масел пряно-ароматических растений при хранении. Пищевая промышленность №7. 2001. с52-52; №8 с62-63;

59. Андреенков В.А., Мишарина Т.А., Полшков А.Н. Изменение качества эфирного масла кориандра в процессе хранения. Тез. докл. межд. науч. конф. Прогрессивные пищевые технологии третьему тысячелентию.-Краснодар.: 2000.- с. 333-335;

60. Мишарина Т.А., Полшков А.Н. Стабильность эфирных масел пряно-ароматических растений в процессе хранения. Тез. докл. межд. конф. "От фундаментальной науки к новым технологиям" Москва-Тверь.-2001.-е 66;

61. Rosenberg М., Kopelman I.J., Talmon Y. Factors affecting retenetion in spray-drying microencapsulation of volatiles materials.-J. Agric. Food Chem.- 1990.-v.38.- p.1288-1294;

62. Voilley A. Flavor encapsulation influence of encapsulation media on aroma retention during drying. In: Encapsulation and controlled release of food ingredients.- American Chemical Society.: Washington.- 1995.- p.169-179;

63. Voilley A., Simatos D. Retention of volatile trace components in freeze-drying model solutions.-Lebensm.-Wiss. Technol.- 1977.-V. 10.-p.285-289;

64. McNamee B.F., O'Riordan E.D., O'Sullivan M. Emulsification and microencapsulation properties of gum arabic.- J.Agric. Food Chem.- 1998. -v.46.-p.4551-4555;

65. Андреенков B.A., Алёхина JI.B., Семёнова A.A., Степнова А.Э. Производство вкусоароматических добавок и их использование в мясной промышленности: Науч-тех. инф. сб. Мясная и холодильная промышленность М.: АгроНИИТЭИММП., 1995.-е. 44.;101

66. Андреенков В.А., Полшков А.Н., Мишарина Т.А. "Связывание компонентов эфирных масел различными нативными крахмалами" // Пищевая промышленность. 2001 г., № 10, с. 63-65;

67. Андреенков В.А., Алёхина JI.B., Ващук Е.А. Российские пищевые добавки для мясных продуктов: Тезисы докладов II международной конференции "Пищевые добавки-98". М., 1998. -с. 54;

68. Андреенков В.А., Алёхина JI.B., Ващук Е.А., Бурулова Д.А. Создание новых отечественных коптильных ароматизаторов, изучение их свойств и практика применения при производстве мясных продуктов // Сбор, науч тр. ВНИИМП, 1998. -с. 123-126;

69. Андреенков В.А., Сницарь А.И., Алёхина JI.B., Ващук Е.А., Сницарь А.А. Патент на изобретение "Композиция пищевой добавки для производства мясных колбасных изделий" № 2170522//20.06.2001 г.;

70. Андреенков В.А., Сницарь А.И., Алёхина JI.B., Ващук Е.А. "Способ приготовления мясных или мясорастительных полуфабрикатов" № 215207//27.10.2001 г.

71. Методическое пособие "Изучение структурно механических свойств сырья, продукции и вспомогательных материалов мясной и молочной промышленности на универсальной испытательной машине Инстрон -1122".- МИПБ, М.: 1990 г.- с. 28;

72. ГОСТ 8285-91. Жиры животные топлёные

73. Мясковская Ю.Н., Пиульская В.И. Методы исследования окислительной порчи жиров,- М.: ГОСИНТИ, 1960.

74. Булдаков А.С. Пищевые добавки. Справочник. С-Пб.- Ut.-1996.- с. 240;102

75. Горяев М.И. Характеристика химических соединений, входящих в состав эфирных масел. Алма-Ата: изд. акад. наук Казахской ССР.- с. 355;

76. J.J.M. Swimcels. Starch/Starke.-1985.-v.35.- №1.- р.1-5;

77. Никитин В.М. Химия терпенов и смоляных кислот.- М.: Гослесбумиздат, 1952,- 347 с;

78. Busmann D., Berger R.G. Microbial oxidation of mono- and sesquiterpenoid hydrocarbons by basidiomytes. 7th Weurman Flavour Research Symp. 1993. Noordwijkerhout, Netherlands, p. 30

79. Журавская H.K., Отряшенкова Л.М., Алёхина Л.В. Исследование и контроль качества мяса и мясопродуктов. М.; Агропромиздат, 1985, 295 с.

80. Тимофеев Р.Г., Кречетов И.В., Методологические подходы к решению задач оптимизации купажа на ЭВМ. Хранение и переработка сельхозсы-рья, №8, 1998, с.45-47;

81. Тимофеев Р.Г., Кречетов И.В., Загоруйко В.А., Виноградов В.А. Создание купажных напитков методами математического моделирования на ЭВМ. Хранение и переработка сельхозсырья, №1, 1997, с.38-40103